纵向补给装置液压冲击仿真分析

　　纵向补给装置是进行海上补给的重要装备之一。加强纵向补给装置的设计与优化,提高装置性能,对增强海上补给能力具有重要意义。作者针对纵向补给装置的液压冲击问题,利用AMESim软件建立了装置液压系统的仿真模型,给出了系统冲击压力的数学模型,并对影响液压冲击的因素进行了仿真分析,提出了减小系统液压冲击的方法,为纵向补给装置的设计与优化提供参考。

　　1 系统工作原理与负载分析

　　1.1 液压系统工作原理

　　液压系统是纵向补给装置的重要组成部分,其基本工作原理为:液压泵由电动机提供动力,输出液压油,液压油经过换向阀驱动液压马达工作,从而带动软管绞车转动。采用三位四通换向阀,当软管绞车不工作时,换向阀位于中位,液压油可通过换向阀直接流回油箱,实现空载起动,减小了起动时的液压冲击。为了保证液压系统的工作安全,设置了安全阀。液压系统工作时,当系统压力小于安全阀设定值,液压油可以通过管路到达液压马达,驱动软管绞车工作;当系统压力大于安全阀设定值,则安全阀工作,液压油通过安全阀直接流回油箱,防止液压系统过载,避免造成装置损坏。

　　1.2 装置负载分析

　　起动阶段。系统在起动阶段,换向阀处于中位,液压油直接流回油箱,液压马达不工作,因此,整个液压系统的负载可视为零。

　　放管阶段。当换向阀动作后,液压马达正转,带动软管绞车放出软管,液压系统的负载逐渐增大。由于放出的软管受到海风、海流、海浪等多种因素作用,受力情况复杂。要精确地描述液压系统的负载变化规律很困难,因此,作者根据实现情况下液压系统的负载特点,假设液压马达正转时液压系统负载呈线性递增规律,负载最大值根据装置海上试验确定。

　　补油阶段。根据纵向补给作业情况,放出软管后,换向阀回到中位,液压马达停止转动,软管绞车用刹车装置刹住,通过连接好的软管进行补油,整个液压系统负载近似为零。

　　收管阶段。装置收回软管时,换向阀动作,液压马达反转,带动软管绞车收回软管。在回收软管过程中,软管同样受到海风、海流、海浪等多种因素作用,液压系统负载变化规律非常复杂。作者假设液压马达反转时液压系统负载呈线性递减规律。与液压马达正转情况不同的是,由于收回的软管中有一部分残留的油料,软管受到的阻力比放管阶段的大,因此,系统负载最大值比正转时的负载最大值要大。

　　2 液压系统仿真模型

　　2.1 AMESim软件

　　AMESim (AdvancedModeling and Smi ulation Env-ironment for Systems Engineering)是法国IMAGINE公司于1995年推出的高级工程系统仿真建模环境,至今已经发展到AMESim Rev 8A版本。它是一款非常优秀的传动系统和液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件,在液压/机械系统分析与设计领域有着广泛的应用^[1-4]。