液压性能综合实验模拟系统的开发

　　1　引言

　　应用液压系统与控制的仿真软件,可以实现设备液压控制系统的可靠性设计并提高设计效率。目前应用比较多的有德国FESTO公司开发的基于Windows平台的Fulidsim-H软件和贝加莱公司开发的Automation Studio软件,它们共同特点就是将CAD功能与仿真功能紧密结合在一起,可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真^[1][2]。

　　Automation Studio是为了满足自动化工业的需要建立起来的行业软件,它比Fulidsim-H软件的元件库丰富,模拟功能强,尤其可以完成工程类训练以及试验。它所具有的模拟功能使该软件成为一种有效的液压系统仿真工具。为了使学生能够利用计算机进行液压系统性能的各种实验,参照QCS003液压实验台的基本功能并基于Automation Studio软件开发了液压性能实训模拟系统^[3]。通过本软件,学生能够在计算机上进行液压系统性能综合实验的模拟。

　　2　液压回路的设计

　　参考QCS003的液压回路图,设计液压系统原理图如图1所示。两部分独立回路,其中A1为工作缸,A2为加载缸。使用本液压系统可完成液压泵的性能测试模拟实验、液压阀的静态特性曲线和节流调速回路性能模拟试验。

　　3　PLC控制系统设计

　　Automation Studio软件提供了完备的可编程控制器库,用户可以通过拖移调用,在应用中通过修改参数进行关联就可将开关和线圈连接。如图2所示,调用Automation StudioV5.0软件中提供的输入、输出接口板,输入接口板与按钮开关相连,输出接口板用来控制电磁换向阀的电磁线圈电流的通断。最后,根据实验系统的基本要求,考虑自锁、互锁、联锁等基本环节,设计系统的梯形图,利用按钮对电磁换向阀进行控制,从而实现对液压系统的控制。

　　4　部分实验项目模拟

　　测定液压泵在不同工作压力下的实际流量,得出流量—压力特性曲线q = f(p)。液压泵因内泄漏将造成流量的损失。油液粘度愈低,压力愈高,其漏损就愈大。

　　①空载(零压)流量。在实际生产中,泵的理论流量q理并不是按液压泵设计时的几何参数和运动参数计算,通常在额定转速下以空载时的流量q空代替q理。仿真系统中在节流阀14的通流截面积为最大的情况下得出泵的空载流量q空(如图3所示)。②额定流量。指泵在额定压力和额定转速的工作情况下,得出的流量q。由节流阀14进行加载。③不同工作压力下的实际流量Q。不同的工作压力由节流阀14确定,读出相应压力下的流量Q。④实验步骤。按下sb03启动电机m2使液压泵12工作,使电磁阀18处于中位,电磁阀15处于常态,关闭节流阀14,将溢流阀13的压力调至高于泵的额定压力以作为安全阀,调节压力为20Mpa(如图3所示)。然后调节节流阀14的开度,作为泵的不同负载,对应测出数据。