蓄能器在液压试验台中的参数分析与仿真

　　蓄能器是液压系统中的重要辅助元件,也是使用和研究最多的一种元件,其响应能力对改善系统性能有很重要的作用,其基础理论的正确及完善与否对系统分析和设计有很大影响。目前广泛采用的蓄能器基础理论成熟于20世纪70年代,大多是通过经验总结的方式得到的,比较陈旧,同时也不够准确,理论价值较小。基于以上原因,作者建立了蓄能器的数学模型,从理论上分析了影响蓄能器性能的参数。

　　在液压系统中由于换向阀的突然换向或执行元件突然停止运动等原因,会使系统产生压力冲击,此时溢流阀来不及动作,轻则引起管路震动,严重时会导致液压管路破裂,造成安全事故。通常在换向阀前安装蓄能器来吸收压力冲击。但在实际使用中,由于蓄能器的参数选择不当,其吸收压力冲击的效果并不理想。作者在理论分析的基础上,利用AMSmi软件对液压试验台系统进行仿真分析,得出了影响蓄能器性能的参数,对蓄能器的参数选取具有一定的指导意义。

　　1　系统介绍

　　液压试验台是对液压元件进行校验、性能测试、故障诊断及维护保障的主要检测设备。液压试验台原理如图1。

　　蓄能器9用于吸收电磁换向阀10打开或关闭时的压力冲击。快换接头11用于连接被试液压元件。溢流阀8为系统的压力保安。缓冲瓶5吸收柱塞泵引起的压力脉动。

　　液压试验台各元件的具体参数见表1。

　　此外系统的管路选用25 mm×3 mm (外径×壁厚)的无缝不锈钢管;油液采用15号航空液压油。

　　2　蓄能器的数学模型分析

　　在建立蓄能器的数学模型时,蓄能器在工作点附近工作时皮囊近似做轴向运动,忽略其径向运动。将蓄能器分为气腔、油腔两个部分。通过研究各部分的数学模型,并将这些模型通过其中的相关参数联系起来,得出蓄能器的整体数学模型。

　　2·1　蓄能器的气、液腔受力分析

　　图2为蓄能器受力简化模型[1]。

　　分析气腔受力,可得受力方程

　　式中:pb为蓄能器液腔油液压力(Pa);

　　pa为皮囊任意时刻气体压强(Pa);

　　Va为皮囊任意时刻气体体积(m3);

　　Aa为液腔横截面积(m2);

　　ke为皮囊在任意工作时刻的气体刚度系数(kg·m2/s2);

　　ce为皮囊在任意工作时刻的等效气体阻尼系数(Pa·s·m)。

　　式中:c_n=8πµ_al_n, c_a=8πµ_al_a,