基于ADAMS/Hydraulics的连续阀口流量数学模型的建立

　　ADAMS/Hydraulics是美国机械动力学公司开发的ADAMS软件中的一个液压专业模块。通过这个模块,用户可以建立机械系统和液压回路相互耦合作用的复杂系统的动力学模型。正确设置系统的运行参数,就可以进行耦合系统的各种静态、模态、瞬态性能的分析。阀口流量计算模型是ADAMS/Hydraulics中建立各种液压元件的基础,对这个模型的深刻理解是正确设置液压元件参数的关键。

　　1　液压元件模型的拓扑逻辑

　　为使建立的液压零件模型更具有柔性和可扩展性,ADAMS/Hydraulics中采用了模块化的方法来建立液压零件的模型,分为两大模块:控制模块和流量计算模块,其中控制模块又包括两个子模块:阀芯位置计算模块和通流截面积计算模块。图1是它的拓扑逻辑关系图。

　　对绝大多数的液压元件而言都有一个滑阀阀芯或提升阀阀芯或类似的机械装置,它们的位置通常都受外部的或内部的控制输入控制。比如电流、外控压力或手动控制等属于外控输入,弹簧力、内控液体压力等属于内控输入。在不考虑液压元件的具体结构形式下,ADAMS/Hydraulics认为阀口的通流截面积是阀芯位置的函数,阀口流量又是通流截面积和阀口压力降的函数。

　　2　小雷诺数时阀口流量

　　为简化阀口流量模型的复杂程度,ADAMS/Hy-draulics中把液体通过各种具体形式阀口的流动都简化为在当量直径的圆管流动,另根据雷诺数的定义式可以得到ADAMS/Hydraulics中雷诺数的计算表达式:

　　式中　ρ——流体的密度

　　v——液流平均流速

　　a——通流截面的特征尺寸

　　μ——液体动力黏度

　　υ——液体运动黏度

　　Dh——当量圆管直径

　　A——阀口通流截面积

　　Q——阀口体积流量

　　根据伯努利能量守恒方程,可以得到紊流流态时流过阀口的质量流量公式如下:

　　式中　m·——阀口质量流量