基于AMESim的飞机试验液压作动筒的故障特性仿真

　　1.前言

　　在飞机结构试验中液压作动筒作为主要的加载工具要求具有加载精度高，反应迅速等特点。它的加载精度，可靠性对试验安全、质量等有着直接的影响。在实际工作当中，为了在试验过程中安装方便等，作动筒使用了集成阀块，这就使得油路系统趋于集中复杂，故障发生的可能性增大，在故障初期不易发现，同时故障出现后又诊断困难。因此，研究飞机试验液压作动筒故障机理对液压作动筒的安全、稳定和高效运行及试验安全等具有重要意义。以我所使用的设计载荷为30t、行程1m的作动筒为例（如图1所示）。

　　该作动筒由缸体，阀块和传感器组成，液压阀有伺服阀、电磁换向阀、液控单向阀和节流阀等。在使用过程中的主要故障有缸体内泄露，外泄露；由于油液污染造成的伺服阀灵敏度、分辨率降低；还有其他一些电气故障等。由伯努利方程可知，当液压系统的发生故障时，最直接的表现就是系统压力和流量的变化。所以本次仿真主要在进油口，回油口加上监测点，找出该点的油压、流量与相关故障的对应关系从而在以后的使用过程中通过压力流量的变化来判断故障的类型。

　　2.基于AMESim的液压系统仿真模型

　　AMESim表示工程系统仿真高级建模环

　　境（Advanced Modeling Environment forperforming Simulation of engineering sysstems），基于直接图形接口，在整个仿真过程中系统可以显示在环境中。AMESim使用图标符号代表各种系统的标准符号，为流体动力、机械、控制系统提供了一个完善的仿真环境[1][2]。根据飞机试验作动筒液压系统元件组成及工作特点建立AMESim仿真模型如图。

　　2.1.进入AMESim软件环境，在草图模式下，根据液压怍动筒的工作原理从机械、控制、液压应用库[3]中选取相应的元件构建系统原理图。（ 如图3 所示） ；

　　2.2.在子模型中为所建模型中的相关元件选择适当的子模型，

　　2.3.进入参数模式，这是仿真中最为关键的一步，参数设置的正确与否直接关系到仿真结果的好坏，相关参数设置如下；

　　液压油：根据实际情况，设置为46号抗磨液压油的属性；

　　系统压力及流量：由一台液压泵提供，

　　柱塞泵转速1500 r /min，排量30mL /min，公称压力21MPa；

　　伺服阀：最大流量为63L/min，频率80Hz，电流为40mA；

　　作动器缸体：活塞尺寸190mm，活塞杆尺寸125mm，行程1m；

　　系统负载：选择质量块和弹簧组成；

　　仿真时间针对不同故障分别为2s和10s。