基于AMESim的PQ泵特性研究

　　0　引　言

　　随着液压技术的不断发展,对液压系统的节能要求也越来越高。PQ泵在节能方面表现出了很大的优势它能适应负载需求提供合适的压力和流量,这也就从根本上降低了液压系统中的无用功耗,而且能简化液压系统[1-2]。因此, PQ泵在工程应用上得到了广泛使用,特别是在注塑机液压系统方面。

　　PQ泵的性能好坏往往决定了整个系统的好坏,所以研究PQ泵的稳、动态特性具有非常重要的实际意义。液压系统大多为非线性系统,而线性化的理论分析往往与现实相差较大,并且不容易得到精确的量解[3]。液压仿真软件则通过计算机求解,能够提供较为精确的量解,给研究带来了很大的方便[4-8]。

　　本研究利用液压仿真软件AMESim建立PQ泵的仿真模型,通过仿真研究PQ泵的稳、动态特性。

　　1　控制原理

　　PQ泵的控制原理如图1所示。比例节流阀6两端的压差由调节阀3弹簧力调定,当节流阀压差ΔP大于调定值时,调节阀芯右移,于是变量柱塞的压力腔压力升高,导致泵的排量减小,ΔP降低;当节流阀6两端压差ΔP小于调定值时,调节阀3的阀芯左移,变量柱塞压力腔与油箱相通,泵的排量增大,则ΔP又增加。这种机械式压差反馈控制可以保证比例节流阀6两端的压差基本不变,使得通过的流量与比例节流阀6的开口成正比。当负载压力超过比例压力阀4调定值时,PQ泵进入恒压控制段,此时比例压力阀4溢流,液阻R1中有压差,使得调节阀3阀芯两端压差升高,阀芯右移,泵的排量下降。负载持续增加,而压力则由比例压力阀4调定在一定压力并基本保持不变,泵仅输出维持此压力不变所需的流量。

　　2　AMESim仿真建模

　　AMESim软件提供了图形化建模方法,使得仿真模型建立变得十分方便[9-10]。设置的参数均具有实际的物理意义,仿真模型一般与工作原理图相似。

　　该PQ泵中控制阀的阀口结构比较特殊,必须考虑阀口特性,所以比例节流阀、调节阀和比例压力阀均采用AMESim软件中的HCD库模块搭建。

　　2. 1　比例节流阀阀口模型

　　比例节流阀的阀口为圆弧形,如图2所示。为了建立这样的特殊结构阀口,需要采用HCD库中的阀口模块,并且需要先计算出阀口的开度与对应开口面积的数据文件。

　　2. 2　调节阀阀口模型

　　图3　调节阀阀口模型调节阀为三通滑阀结构,阀口为圆形且为正开口。利用HCD库中的圆形阀口模块搭建出的调节阀阀口模型如图3所示。

　　2. 3　PQ泵的模型

　　比例压力阀阀体为直动式溢流阀,为锥阀结构,所以选用HCD库中锥阀阀口模块。

　　本研究利用可变节流孔模拟负载情况,综合以上模型,根据PQ泵的原理图连接油路得到的AMESim仿真模型如图4所示。PQ泵仿真模型的主要参数如表1所示。