基于EASY5的液压AGC油源系统的动态仿真

　　可用于液压系统数字仿真的软件目前主要有AmeSmi、ITIR○-Smi、DSH、EASY5和MATLAB等。EASY5 (EngineeringAnalysis System)工程系统仿真和分析软件是美国波音公司的产品,它集中了波音公司在工程仿真方面25年的经验,其中以液压仿真系统最为完备,它包含了70多种主要的液压原部件,涵盖了液压系统仿真的主要方面,同时这些液压模型都是由液压领域的专家所开发,并且经过了大量的工程实践的检验,是当前世界上主要的液压仿真软件之一。EASY5软件与其它软件相比,其编程语言建模、图形化工具建模和算法选取,专业性强、界面友善方便,且不需要推导相应的数学表达式;其强大的功能特别表现在拥有了大量的液压物理部件模型,用户可以选择相应的液压模型并输入实际液压部件的参数,构建准确真实的液压系统[1-2]。本文运用EASY5对液压AGC系统油源部分进行建模和仿真,分析油源的压力动态特性,讨论对此类系统的实际设计的相关问题。

　　1　AGC系统的恒压油源形式

　　液压AGC (Automatic Gauge Control)系统属电液伺服阀控缸系统,对于现代高速高精度板带轧机而言,要求液压AGC系统在动态过程中供油压力恒定,瞬时供油流量要跟上执行件的动作要求。也就是说,油源压力波动将直接影响电液伺服阀的负载流量及阀系数的变化,从而影响电液位置闭环伺服系统的精度和响应速度甚至稳定性。目前,恒压源有定量泵-溢流阀恒压油源和恒压变量泵-蓄能器恒压油源等形式。定量泵-溢流阀恒压油源简单、成本低,其压力

　　稳定性取决于溢流阀的动态特性,压力稳定性好且动态响应快,但因其定量泵不能根据负载需要而改变流量,多余的流量从溢流阀溢流,所以效率低;而溢流阀的溢流流量是在高压下流出,将产生大量的热量,因此温升大。恒压变量泵-蓄能器恒压油源的成本较高,恒压变量泵供油流量自动随负载流量变化,因此效率高,温升也较小。压力稳定性主要取决于泵的变量机构的动态响应。由于变量泵的响应比溢流阀低,因此采用恒压泵时需要配备蓄能器来改善其响应性能指标。由于液压AGC系统的工作压力高,工作过程中的流量变化大,综合上述因素,液压AGC系统油源多采用恒压变量泵-蓄能器式恒压油源[6],其基本配置形式如图1所示。为保证其流量响应和压力稳定性,该油源系统的关键点是泵出口蓄能器和电液伺服阀入口蓄能器的参数的确定,同时要考虑油源和控制阀之间的管道对液压系统动态特性的影响。

　　2　蓄能器参数的确定

　　2·1　泵出口蓄能器参数的确定

　　由于高压恒压变量泵多为柱塞泵,必然存在输出压力波动;同时当负载流量变化较大时,恒压变量泵根据系统要求的负载流量调节输出流量,其变量机构的响应速度明显低于电液伺服阀的流量响应时间,即不能满足伺服阀所需要的流量,造成伺服阀的流量不足,从而降低了整个系统的响应。故在该处配备蓄能器的作用是在泵流量不足时提供瞬时补充流量和吸收泵的压力脉动。