基于AMESim的新型数字控制液压冲击器的仿真

　　液压冲击器是工程应用中普遍使用的凿岩破碎工具,传统的液压冲击器按照控制方式分类有行程反馈式、流量反馈式和压力反馈式,传统的冲击器存在的缺点是无法实现冲击频率和冲击能的实时控制,不能适应复杂工况时的施工要求。特别在倡导节能和环保的今天,设计和生产一种具有数字接口的新型液压冲击器,实现冲击频率和冲击能的实时控制就迫在眉睫。因此对基于以前高速开关阀控制的数字液压冲击器的方案进行了改进,采用了两级流量放大,高速开关阀并非直接控制逻辑锥阀,而是先控制液控换向阀,通过液控换向阀再控制逻辑锥阀,增加了中间一级的流量放大,这就弥补了原先设计中因高速开关阀流量小而不能控制大流量逻辑锥阀不足,使得大功率数字液压冲击器得以实现。

　　1 基于高速开关阀两级流量放大新型数字液压冲击器原理简介

　　液压原理图如图1所示。冲击器采用前腔常高压,后腔高低压交替变化,再借助后腔氮气室的作用完成往复冲击。主油路上,后腔通过两个逻辑锥阀1, 4的交替开启控制后腔压力变化。锥阀4开启时锥阀1关闭,此时后腔通高压,在氮气压力和因活塞前后腔作用面积的不同(后腔面积大于前腔)而引起的压力差的作用下,活塞完成冲程;锥阀1开启时锥阀4关闭,此时后腔直接通油箱,活塞在前腔高压的作用下完成回程,并对氮气腔做功储存能量。控制油路采用独立供油,高速开关阀3, 6接液控二位四通阀2, 5的控制腔,通过高速开关阀的启闭控制二位四通液控阀的启闭,二位四通液控阀作为中间一级流量放大器件接逻辑锥阀的控制腔,最终把高速开关阀的启闭动作传递到逻辑锥阀的启闭。中间曾加一级二位四通液控阀,实际是一个流量放大的过程。

　　2 AMESim软件简介及其系统建模图

　　AMESim(advancedmodeling environment for performingsimulations of engineering systems)高级工程系统仿真环境软件平台是法国IMAGINE公司于1995年推出的图形化的开发环境,专门用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。

　　AMESim仿真环境包含的系列软件主要有5种:AMESim,AMESet, AMECustom, AMERun和AMEHlep。其中AMESim可以进行完成系统仿真模型图的建立、模型的选择、参数的设定、仿真和动态性能的分析;AMESet是模型和文档生成器,用于开发和维护自定义模型库; AME-Custom是数据库创建工具,用于为子模型或者超模型创 建制定用户界面和参数设置,它可以使最终用户只能访问相关有用信息,而涉及到技术敏感性的信息可以在发布前进行加密; AMERun是AMESim的只运行版本; AMEHelp是整个仿真环境的帮助系统。

　　在系统建模过程中,需在AMESim软件中依次完成草图模式(sketchmode)、子模型模式(submodelmode)、参数模式(parametermode)和运行模式( run mode)。其中,草图模式最为关键,根据前述液压系统的实际结构选择液压模型库中元件子模型构建整个系统的仿真模型图如图2所示。