阀控液压转向系统的仿真与分析

　　工程机械是液压技术应用最集中、最活跃的领域之一，其液压技术称为行走机械液压技术，与工业液压系统相比，行走机械液压系统与元件在运行工况、作业环境、安全可靠性等方面具有更高的要求。目前我国在工程机械液压技术方面整体上还比较薄弱。开展关键液压件及系统的仿真研究，提高工程机械操作舒适性、节能环保性及安全可靠性对于工程机械性能升级具有重要意义。

　　1 阀控液压转向系统原理

　　阀控液压转向系统主要由液压控制元件 (伺服阀)和液压执行元件(液压油缸)组成，其原理是转动方向盘后，通过皮带齿轮同步带动输入电位器旋转，给出方向指令信号，送入主放大器。同样，车轮位置信号通过反馈电位器，给出反馈信号，送入主放大器。两者在主放大器内进行比较。若有偏差时，偏差信号经放大后输入电液伺服阀，然后转换成流量输出而推动液压缸工作，驱动车轮向消除偏差方向转位。此时，车轮保持了由方向盘给出的方向。

　　2 阀控转向液压系统仿真

　　2.1 仿真环境简介

　　本文采用 ADAMS 软件的 Hydraulics 模块进行阀控液压系统的仿真与分析，ADAMS 是美国 MDI 公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，它使用互换式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程法，建立系统动力学方程，对虚拟机械进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS/Hydraulics 仿真软件可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检验、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

　　2.2液压系统建模

　　2.2.1液压系统原理

　　以某型重型车辆转向液压系统为建模对象，其简化的液压原理如图1所示。系统的额定流量为133L/min，额定压力为22.5Mpa。

　　所有转向轮组单元由同一个液压泵供油，溢流阀的调定压力为系统的额定压力。蓄能器处于开启状态。各个转向机构的转向液压缸由单独的伺服阀进行控制。

　　2.2.2 液压元件选取

　　根据系统的实际工况，对液压元件做初步选取见表 1。

　　选用的轴向柱塞泵对提升机构以及液压转向系统进行供油。采用弯轴式设计，闭式回路的操作方式，最大排量为 55cm3/r，恒压遥控。带弯轴式轴向锥柱塞旋转，输出流量与驱动转速及泵的排量成正比，可以在最大与零间进行无级改变。温度调节范围:- 40~115℃。

　　2.2.3液压系统建模

　　启动进入ADAMS/Hydraulics 环境，按照液压原理建模，选取适当液压油并依次绘制动力源、控制机构及执行机构。首先对液压油进行选取,在下拉菜单中点击create中的hydraulic项，弹出液压油设置对话框。选取标准气压为1.01325E+005Pa，油液常温为20℃，密度为870kg/m3，温度范围为- 40- 100℃。选取油箱采用默认。