基于AMESim仿真的液压系统参数耦合研究

　　前言

　　目前,冶金、矿山及工程建设等领域的大型设备都采用液压传动及控制技术,而液压传动及控制技术发展至今,已成为一门融液压、微电子、传感检测、计算机控制等技术于一体的综合性学科,具有显著的机电液一体化特征。随着自动化程度的不断提高,这类设备的结构和信息传递过程越来越复杂。因而,对机电液一体化系统故障的预测、早期预防和诊断已成为亟待解决的技术难题。液压动力系统是一种典型的机电液系统,建立液压动力系统的模型,并利用该模型研究系统的机电液参数耦合规律,对于液压动力系统的设计具有重要价值,也为液压动力系统的故障诊断提供参考。

　　AMESim软件是由法国某公司推出的专门用于液压/机械系统建模、仿真及动力学分析的优秀软件,该软件不要求用户具备完备的仿真专业知识,采用面向系统原理图建模的方法,便于工程技术人员掌握和使用。

　　本文根据液压动力试验台的工作原理,采用AMESim软件建立了液压动力试验台的仿真模型,并进行动态仿真,分析了液压动力试验台的耦合关系,为液压系统监测和诊断研究提供一定的参考依据。

　　1　液压动力系统实验台简介

　　液压动力系统主要由电动机、齿轮泵、电磁溢流阀、蓄能器、电磁换向阀、液压马达和比例溢流阀组成,本文研究的液压动力系统实验台如图1所示。

　　齿轮泵4通过电动机5驱动,其输出压力通过三位四通电磁换向阀11进入液压马达12使其运转,经过比例溢流阀13流回油箱。通过改变电磁换向阀11的进油方向,实现马达12的正反转。通过改变比例溢流阀13控制电流的大小,从而控制阀口开口度,实现负载的模拟。

　　2　机电液参数耦合机理分析

　　电动机的电磁转矩方程为:

　　式中　L_m——定转子相绕组之间的互感

　　i_M, i_T——电动机定子电流分量

　　i_m, i_t——电动机转子电流分量

　　p——电动机磁极对数

　　电动机的转子运动方程为:

　　式中　Je——电动机转子的转动惯量

　　p——电动机磁极对数

　　ω_r——转子的电角速度

　　T_M——电动机产生的转矩

　　T_L——电动机的负载转矩

　　齿轮泵的理论输入转矩为:

　　T_i=pV_i   　　(3)

　　式中　p——液压泵的出口压力差

　　Vi——液压泵的理论排量