基于AMESim的增压回路仿真分析

　　0 引言

　　增压回路在工程机械的液压系统中得到广泛应用。它的动态特性受元件参数的设定、外部负载等多种因素的影响,当参数调整不当时,增压回路的作用无法发挥,严重时会影响到整个液压系统的稳定性。因此,在液压回路设计和分析中,有必要用计算机仿真的方法对增压回路的动态特性进行分析。传统的设计方法主要是凭借工程师自身的知识和经验,利用真实的元部件构建一个动态系统,在此系统上进行实验,研究结构参数对系统动态特性的影响,以此来完成设计任务。传统的仿真分析方法,需要设计者利用液压系统的数学模型构成一个动态系统,液压系统数学模型的建立比较复杂,需要进行烦琐的系统方程求解。

　　AMESim为机械、流体动力和控制系统提供了一个完善、优越的仿真环境及最灵活的解决方案,使用户能够借助其友好的面向实际应用的方案,来研究任何元件或回路的动力学特性[1-2]。

　　1 增压回路的结构原理

　　双作用增压器的增压回路结构如图1所示,它能连续输出高压油,适用于增压行程要求较长的场合。当液压缸向左运动遇到较大负载时,系统压力升高,油液经顺序阀进入双作用增压器,增压器活塞不论向左或向右运动,均能输出高压油,只要换向阀不断切换,增压器就能不断往复运动,高压油就能连续经单向阀1或2进入液压缸的右腔,此时单向阀3或4有效地隔开了增压器的高低压油路。液压缸向右运动时增压回路不起作用。

　　增压器的工作原理如图2所示,图中P1为输入的低压;P2为输出的高压;A1为大活塞的面积;A2为小活塞的面积。当低压油进入到左边的低压腔时,活塞向右运动,输出高压油;反之,当低压油进入右边的低压腔时,活塞向左运动,输出高压油。由静压平衡原理可知:

　　面积A1和A2的比值越大,K值也越大,增压的效果越明显。在系统的压力一定时,经过增压缸可以使压力放大K倍,达到增压目的。

　　2 基于AMESim的增压系统模型

　　AMESim所包含的液压系统模型库中集成了大多数标准液压元件的仿真子模型,最大程度地避免了仿真者自行设计数学模型。同时,对于系统中的特定元件模型,可根据其物理结构,使用液压元件设计库里面的最小模型单元搭建完成[3]。

　　对图1所示的液压回路系统来说,大多数关键元件的模型均可在液压库中选择。但是系统中的双作用增压器、液控单向阀无法从标准元件库中得到。采用AMESim的液压元件设计库HCD中的基本模型设计仿真子模型如图3、图4所示,图3为双作用增压器的仿真模型,图4为液控单向阀的仿真模型。利用液压元件库中的标准模型和以上建立的子模型可构建增压回路模型如图5所示,建模时用溢流阀代替顺序阀。