基于AMESim的恒压变量柱塞泵的建模与仿真分析

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基于AMESim的顶驱用轴向柱塞泵仿真_汪菲

（ 3）
1818
机械科学与技术
第 30 卷
柱塞初始位置坐标 x0 0 y = R 0 z0 0 代入坐标变换公式（ 3 ）计算可得 x2 － R sinβcosθ y = R cosβcosθ 2 z R sinθ
（ 1）
－ sinβ 0 x1 cosβ 0 y1 0 1 z1 sinβsinθ x0 － cosβsinθ y0 cosθ z0
（ 2）
柱塞坐标变换公式 x 2 cosβ － sinβcosθ y = sinβ cosβcosθ 2 z2 0 sinθ
4 ）控制阀模型。图 8 为柱塞泵压力控制阀原理图。首先从泵打油到 B 点，中间经过液控线，一路到下面的弹簧腔，，迫使弹簧腔推动活塞从而配油盘倾角增大，此时泵以较大的流量输出；一路到上面的溢流阀和两个换向阀左，当压力足够大后，推动换向阀右移，从而进入中间的无杆腔（换向阀下方），推动活塞左移，从而配油盘倾角减小，输出流量减小，当压力达到设定
要：研究了顶驱用斜盘式轴向柱塞泵出口压力、流量特性。根据顶驱用斜盘式轴向柱塞泵的内部结构及部件工作原理，推导了顶驱用斜盘式轴向柱塞泵单个柱塞运动模型，设计了顶驱用斜盘式摘轴向柱塞泵基于 AMESim 的部件及整体仿真模型。通过参数设置、模型仿真，确定顶驱用斜盘式轴向柱塞泵调压阀的预紧力是影响最大出口压力的主要因素。针对顶驱液压系统的工作压力需要，通过参数调整，确定顶驱用斜盘式轴向柱塞泵工作时，调压阀预紧力的数值。关键词：轴向柱塞泵； AMESim 仿真；出口压力中图分类号： TH137． 1 文献标识码： A 8728 （ 2011 ） 11181606 文章编号： 1003-

05_AMESim在液压泵的建模应用

1 2 3 4 5
B 7 6 A 5
6
4
6
1
3 7
T 2 S
6
22
Hydraulics
Steffen Mutschler, BRH-DR/EMF1, 30.03.2006: European AMESim User
Simulation
Simulation of swiveling at a pressure of 100 bar 400 bar
齿轮泵的建模：
齿轮的结构原理图建模的原理结果分析
主要内容
叶片泵的详细建模：
叶片泵的结构原理图各部件建模 5叶片恒压变量泵模型仿真结果
2 copyright LMS International - 2009
液压泵建模的难点
3 copyright LMS International - 2009
20 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
5柱塞恒压变量泵模型仿真结果
斜盘斜角变化曲线
斜盘受力合力作用点曲线
21 copyright LMS International - 2009
Precise Modeling in Design Support
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模配流盘的建模
图5 吸油口/排油口模型
7 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模配油盘结构简图
图6 配油盘的结构简图
8 copyright LMS International - 2009
斜盘式柱塞泵模型
各部件建模吸油盘、排油盘模型（Rev9）

径向恒流柱塞泵Amesim仿真研究

径向恒流柱塞泵Amesim仿真研究前言我国已近进入了制造业大国行列，但是自主设计和创新设计能力亟待提高。

现代产品的设计要求在尽可能短的时间内以最低的成本推出新的产品，那么只有耕具动态性能指标要求来设计系统，从系统的角度优化设计元件，才能设计出性能优良的产品，满足日益激烈的市场竞争和愈加苛刻的技术要求，增加自主创新能力。

随着国内工业界对设计和研发的要求迅速提高，越来越多的工程技术专家意识到系统仿真在整个产品研发周期中的重要性。

油液控系统的非线形以及研究研制过程耗资巨大，也内人士很早就开始运用仿真和优化手段进行设计。

其中软件包AMESim能够从元件设计出发，可以考虑摩擦，油液和气体的本身特性，环境温度等非常难的建模的部分，直到组成部件和系统进行功能性能仿真和优化，并能够联合其他优秀软件和优化，还可以考虑控制器在环构成闭环系统进行仿真，使设计出的产品完全满足实际应用环境的要求。

AMESim 为多学科领域复杂系统建模仿真解决方案（英文缩写：Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems），引领着世界协同仿真之路。

AMESim提供了一个系统工程设计的完整平台，使得用户可以在一个平台上建立复杂的多学科领域系统的模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。

用户可以在AMESim平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。

例如在燃油喷射、制动系统、动力传动、机电系统和冷却系统中的应用。

面向工程应用的定位使得AMESim成为在汽车、液压和航天航空工业研发部门的理想选择。

工程设计师完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计一个系统，所有的这些来自不同物理领域的模型都是经过严格的测试和实验验证的。

AMESim使得工程师迅速达到建模仿真的最终目标：分析和优化工程师的设计，从而帮助用户降低开发的成本和缩短开发的周期。

AMESim使得用户从繁琐的数学建模中解放出来从而专注于物理系统本身的设计。

基于AMEsim的某型航空发动机轴向柱塞泵特性仿真

基于AMEsim的某型航空发动机轴向柱塞泵特性仿真刘明明;石宏;黄笑飞【摘要】分析了柱塞泵的工作原理,建立了柱塞泵柱塞的运动方程.在此基础上,利用AMEsim工程仿真软件建立了单个柱塞的仿真模型.根据某型航空发动机上柱塞泵的结构参数设置了仿真参数,分析了分油盘结构对柱塞的影响；并在不同的斜盘角度下,分析了柱塞腔的压力、轴向油压作用力的变化情况；最后,对在不同泄漏间隙条件下的泄漏量进行了分析.本文仿真分析所得结果可为柱塞泵的优化设计提供相关理论依据.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P22-26)【关键词】柱塞泵;流量;压力;AMEsim仿真【作者】刘明明;石宏;黄笑飞【作者单位】沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学动力与能源学院辽宁沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】V233.2+4轴向柱塞泵是航空发动机燃油系统的重要组成部分，其工作情况的好坏直接影响燃油系统的工作状况。

轴向柱塞泵具有容积效率高，供油量调节简单，体积小，经济性好等优点［1］。

但是由于轴向柱塞泵的工作特性，燃油泵在工作时会产生流量脉动，流量脉动又会引起压力脉动，当需要较大的燃油量时，泵的出口压力会减小;尤其是泵在长期使用后，会因内部磨损导致泄漏量增大，使泵流量和压力不足，功率下降，影响燃油系统的正常工作［2］。

因此，对柱塞泵的柱塞在工作过程中的压力和流量特性进行分析就显得尤为重要。

AMEsim是一种新型的基于图形化的工程应用仿真软件，用于模拟控制对象的真实建模环境。

该软件在建立液压系统的数学模型时，充分考虑了液压油的物理特性及液压元件的非线性特性。

例如:液压油的压缩性、滞环、饱和特性、库仑力、元件的泄漏等，其功能强大的后处理功能为工程分析提供了良好的支持［3］。

本文以AMEsim软件作为仿真平台，建立了单个柱塞的液压仿真模型，对柱塞在运动过程中的流量和压力特性进行了仿真分析。

基于AMEsim的液压系统建模与仿真

基于AMEsim的液压系统建模与仿真液压系统是一种转换能源的系统，能够将机械能转换为压缩液体流体的形式，通过液压缸等执行器将压力能转换为机械能。

液压系统的主要组成部分包括液压泵、油箱、油管路、液压执行器、液压阀等。

为了对液压系统进行设计和优化，需要对系统进行建模和仿真。

本文将介绍基于AMEsim的液压系统建模与仿真方法。

步骤一：建立液压系统模型首先，需要在AMEsim中建立液压系统模型。

液压系统模型包含了各种液压元件，如液压泵、液压缸、液压阀、液压管道等，这些元件组合在一起形成了一个完整的液压系统。

在模型设计过程中，需要根据实际情况选择所需的元件，并将它们连接起来，以形成一个封闭的液压系统回路。

步骤二：定义液压系统参数在建立模型的过程中，需要定义各个液压元件的参数，如液压泵的压力、流量、效率等，液压缸的直径、行程等；并且还需要定义系统中液体的物理特性参数，如密度、粘度、压力等。

这些参数将影响系统的工作效率和性能，因此需要根据实际情况精确设置。

步骤三：进行系统仿真模型建立和液压系统参数设置完成后，就可以进行系统仿真。

仿真过程中，可以利用AMEsim提供的各种分析工具绘制系统各个位置的压力、速度、流量等参数变化曲线，以及每个关键部件的工作状态和效率等信息。

步骤四：分析仿真结果仿真结果将展示液压系统的工作状态和性能等信息。

可以通过分析仿真结果，来优化系统设计，改进液压元件选择和流体参数设置等方法，以提高液压系统的效率和性能。

总之，基于AMEsim的液压系统建模和仿真是一种非常有效的工具，可以帮助工程师深入理解液压系统的工作原理和性能，以优化设计和提高系统效果。

基于AMESim恒功率泵的动静态特性仿真分析

2010年7月第38卷第13期机床与液压MACH I NE TOOL &HYDRAUL I CSJul 2010V ol 38No 13DO I :10.3969/j issn 1001-3881 2010 13 037收稿日期:2010-04-23基金项目:国家 863 高技术产业化研究资助项目(2007AA041803);上海市数字化汽车车身工程重点实验室开放课题基金资助(MS V 2009 02);十一五科技支撑计划资助项目(2006B AF01B03 01)作者简介:文哲(1985 ),男,硕士研究生,主要研究方向为轴向柱塞泵变量控制。

通讯作者:徐兵,E -m ai:l bxu @zju edu cn 。

基于AMES im 恒功率泵的动静态特性仿真分析文哲,徐兵(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:以压力流量功率复合控制泵的功率控制部分为研究对象,利用AM ESi m 搭建压力流量功率复合控制泵的整体仿真模型,针对影响其功率控制部分动静态特性的几个关键因素流量阀弹簧刚度、功率阀阀芯三角槽数进行变参分析。

仿真结果表明:增大流量阀弹簧刚度,可以改善功率控制范围内斜盘摆角的动态特性;增加功率阀阀芯三角槽个数,可以减小最小功率值,从一定程度上增大功率控制范围。

关键词:恒功率;轴向柱塞泵;动态特性;静态工作曲线中图分类号:TH137 51!!文献标识码:A !!文章编号:1001-3881(2010)13-122-6Dyna m ic and Static Sim ulation Analysis of ConstantPower Pu mp Based on Am esi mW E N Zhe ,XU B ing(State Key Lab of Flui d Po w er Trans m i s si o n and Contro l of Zhe jiang Un i v ersity ,H angzhou Zhe jiang 310027,Ch i n a)Abstrac t :T he po w er con tro l pa rt o f pressure /flow /powe r con tro l pump as the st udy object ,t he m ode l of t he pump w as co m pletely bu ilt i n AM ESi m for s i m u l a tion .A lter i ng para m eter ana l ys i s was perfor m ed for several key factors that i nfl uence t he dynam ic and sta ti c cha racte ristics o f the power control part of t he pu m p ,such as spr i ng stiff ness of flow ra te v alve and the nu m ber o f the tr iangu l a r g rooves o f the powe r va l ve spoo.l T he si m ulati on resu lts sho w tha t t he dynam ic and static character istics of the s w ash p l a te ang le i n rang e o f pow er contro l are i m proved by i ncreasi ng the spri ng stiffness o f flow ra te v alve ;the m i ni m u m pow er va l ue is reduced and the rang e o f pow er contro l i s broadened to a cer tai n ex tent by i ncreas i ng the number of t he triangular grooves of t he pow er valve spoo.lK eyword s :Constant pow er ;A x ial pist on pu m p ;Dyna m i c charac teristi c ;Static curve!!恒功率控制泵是提高液压系统节能效率的关键元件,可以在特定工况下减少原动机功率的浪费,具有良好的节能效果。

AMESim液压元件仿真模型

复杂滑阀模型
电磁阀模型
脉宽调制阀
元件的动特性研究，稳定性分析电，磁，液以及气等领域的耦合研究
PWM阀
静态特性分析
Input pressure 占空比=Ton /T从0连续变化至1，作出输出压力和占空比的曲线关系为其静态特性(仿真时间4秒，采样周期0.01秒)
Magnetic force Spring Output Pressure Passage lunula
死区起始脉宽
饱和区终止脉宽 T Ton
Байду номын сангаас
动态特性分析
占空比=0.5, 观察电流响应曲线，阀芯位移响应曲线(仿真时间0.05秒，采样周期0.0001秒)
Toff
dTon1 dTon2
dToff1
dToff2
MOOG伺服阀模型
两级力反馈喷嘴挡板伺服阀模型
轴向柱塞泵模型
齿轮泵模型
齿轮泵模型
径向高压柱塞泵模型
离心泵模型

基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真_韩孟虎

（ Re·Pr
d l
）
0. 33
（ 3）
紊流时： Nu1 = 0. 027Re0. 8 Pr0. 33
（ 4）
式中： Re 为雷诺数，Pr 为普朗特数，l 为特征长度。
（ 2）泵壳体同环境间的对流换热
泵壳体同环境间的对流换热为自然对流换热，可
表示为：
·
Q2 = k2 A2 （ Tc － Th）
（ 5）
2012 年 1 月第 40 卷第 1 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Jan． 2012 Vol. 40 No. 1
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2012. 01. 038
基于 AMESim 的柱塞泵热力学模型及仿真
韩孟虎，曹克强，胡良谋，李永林
材料黑度环境温度 /℃ 油泵转速 / （ r·min － 1 ）
泄流系数
92 94 15 0. 2 0. 82 5 7 0. 32 20 4 000 1 × 10 － 9
4 仿真结果
对以上典型液压系统进行 1 800 s 仿真，得到仿
真结果如图 4 和图 5 所示。
图 4 泵各端口温
图 5 泵壳体和转动部
temperaturesimulation飞机液压系统在工作过程中会产生较大热量引起系统油液温度升高从而影响系统的正常工作甚至会引起系统的故障液压泵是液压系统内主要的能源装置也是主要的热源之一而柱塞泵由于工作压力供油流量和效率均可达到较高数值结构紧凑转动惯量小可实现供油量的自动调节等特点在航空领域得到了广泛应用是飞机液压系统普遍采用的泵源形式
Keywords： Piston pump； Thermodynamics model； Temperature simulation

基于AMESim的恒压变量泵特性仿真分析_刘庆修

钻机在垂直钻进，设置弹簧压力 2 MPa，先导压力控
制阀设定压力为 21 MPa，斜盘转动惯量 0.01 kgm2，
泵转速 1 800 r/min，排量 22 mL/r 及相应的调角油
缸参数。
hydraulic
PAKER PV10 Const-Pres Pump F-type
电流 /mA
流量 /L·min-1
requirement, in general, are formed by WEDM technology. For the WEDM operation, whole holes with
high requirement should be finished in one time, which can avoid of positional error and enhance the
主阀两侧压力曲线图。
20
F 型变量控制器带有遥控口，遥控口连接在控
15
压力 /MPa
制主阀芯的控制端处，遥控先导压力从遥控口引入
10
该控制端，液压泵即在此压力点上实现补偿变量。
遥控先导压力仅在低于控制器自身先导压力阀设
5
定值的范围内能起作用。该遥控口也可用于启动时
对液压泵泄荷。
考虑 AMESim 软件直观、可对参数研究和不用 129
液压油的作用下迅速伸出，如图 4 所示。控制主阀
右侧的压力由于溢流阀 21 MPa 的限压作用，压力
一直稳定在 21 MPa。泵持续向调角油缸供油，导致
油缸的压力迅速增大，证明了在恒压变量泵工作过
程中控制主阀可以控制调角油缸，进而调节泵的斜
盘，改变泵的排量。在本模型中，调角油缸未与泵的

基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析

基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析摘要：本文论述了基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析。

为了更好地理解钻机恒压变量泵控液压系统的动态行为，我们利用AMESim软件进行仿真分析，三维建模仿真模型，用来考察实验系统的气动控制模型随着时间变化的特性，比较各项参数的影响，如液压源频率、阀斜坡比特率和负载变化，研究了液压供给系统的容积损失、流量脉动和泵压力的变化情况。

最后，建立了仿真模型，对其进行模拟，研究钻机恒压变量泵控液压系统的性能，并获得了理想的仿真结果。

关键词：amesim；恒压变量泵；液压系统；仿真分析；正文：1 引言液压系统是一种重要的动力传动系统，广泛应用于农业机械、工业机械、汽车工业、航空航天以及医疗等领域。

近年来，随着计算机技术的发展，计算机仿真技术已经成为研究工业机械系统的有效手段，可以有效解决复杂工业机械系统设计和控制中存在的问题。

基于AMESim的模拟仿真技术可以大大减少研究过程中的实验时间，提高研究的效率，有效降低研究成本，而且可以通过三维建模仿真模型，更好地反映复杂的实际工业过程。

本文通过基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析，从而深入考察其动态行为和特性，考察实验系统的气动控制模型随时间变化的特性，并使用amesim仿真模型，对液压供给系统的容积损失、流量脉动和泵压力进行详细分析，进而更好地了解液压系统的动态性能，促进液压系统的可靠性和可控性。

2 模型建立为了建立钻机恒压变量泵控液压系统仿真模型，我们使用AMESim软件建立了一个三维建模仿真模型，主要由一台恒压变量泵和一台液压发动机组成，模型由通用模块和气动模块构成。

图1是建立的仿真模型。

3 仿真结果（1）控制参数在仿真模型中，我们首先考察了液压源的频率、阀斜坡比特率和负载的变化对恒压变量泵控液压系统的影响。

图2显示了在恒压变量泵控液压系统中液压源频率和负载变化时动态特性的变化情况。

基于AMESim的恒压力轴向柱塞泵动态特性仿真

ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｒｅ８ｒｅｓｉｇｎｏｆｗｅａｒｆｏｒｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｕｍｐａｎｄ
ｓｙｓｔｅｍｆｌｕｘｃｈａｎｇｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐ；Ｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌ；ＡＭＥＳｉｍ；Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ；Ｗｅａｒ
恒压力轴向柱塞变量泵是在航空中应用较多的液压泵，主要应用于飞机的主液压系统。它可根据出口压力变化调整斜盘倾角来改变流量，并通过调整流量使出口压力保持在恒定状态，具有效率高、结构简单、体积小、功率系数高等优点。由于轴向柱塞泵的结构特点，液压泵在工作时会产生流量脉动，较小的流量脉动也会引起压力脉动；当系统所需流量较大如进行起落架收放时，液压泵出口压力会减小；泵长时间使用后，会因内部磨损导致泄漏量增大，使泵流量和压力不足，功率下降，影响系统的正常工作。
ＡＭＥＳｉｍ工程软件是一种新型的基于图形化的工程仿真软件，主要用于模拟控制对象的真实建模环境。运用该软件中的液压仿真库和机械仿真库可以充分考虑液压泵工作过程中的摩擦、泄漏和液压油的物理特性。
笔者在对轴向柱塞泵的工作原理分析的基础上，推导并建立了液压泵的数学模型，结合ＡＭＥＳｉｍ工程软件对某型航空用轴向柱塞泵进行建模，对泵的压力流量脉动及在负载变化和内部磨损两种情况下的压力流量变化进行了仿真分析。１恒压力轴向柱塞泵工作原理
（１５）
式中：ＲⅥ为吸油槽外侧所在圆半径；Ｒ亿为吸油槽内侧所在圆半径。
排油口过流面积的模型与吸油口过流面积的模型相同。３ＡＭＥＳｉｍ仿真模型建立３．１柱塞模型
如图２所示，柱塞模型由控制模型、运动转化模块、柱塞容积模型组成。柱塞容积模块由质量模块、容积模块和摩擦泄漏模块组成。质量模块模拟柱塞的惯性力，容积模块、摩擦泄漏模块模拟柱塞容积变化、泄漏流量和摩擦力。根据流量与斜盘倾角和转速的数学模型建立控制模块，将转子的转速信号和压力传感器的压力信号经压力调节机构模型转化为运动转化模块的输入信号；运动转化模块输出速度、位移和力参数至柱塞容积模块；柱塞容积模型输出柱塞流量、压力、摩擦力和泄漏流量等参数。

基于MATLAB和AMESim的恒压输油控制系统设计与仿真

(
)
（ 2）
式中： Q0 为伺服阀输出流量， m3 / s； ω h 为液压固有频率， rad / s； ξ h 为液压阻尼比； Ap 为液压缸有效腔面积， m2 。系统中变量泵的流量和压力有一定的关系，同时负载流量也对其产生影响。其传递函数如下： ps = 1 CL + Vt s βe （ qs － qL ）（ 3）
2． 2
基于 AMESim 的控制系统仿真
由于 MATLAB 是运用数学建模对系统进行仿真分析，其中存在非线性因素导致的仿真误差。而 AMESim 是对系统元件进行参数设定来建模的，有较为准确的模型，避免了数学建模的误差，因此有必要使用 AMESim 对系统进一步仿真分析，利用两个软件各自的优点，从而能更准确地分析系统的性能。
电液恒压输油控制系统方框图伺服阀接收到偏差信号后使阀芯产生相应的位移从而带动单活塞杆缸运动单活塞杆缸的运动加大了变量泵的排量变量泵排量的增加导致系统压力相应的增加压力增加后和指令信号相比较导致偏差信号变小伺服阀的阀芯位移变小导致液压缸的移动速度变小变量泵的排量改变的幅度变小直到达到目标压力值
36
液压与气动
2012 年第 12 期

基于 MATLAB 和 AMESim 的恒压输油控制系统设计与仿真
王育荣，朱海建，孙孟辉，夏庆章
Constant Pressure Oil Control System Design and Simulation in MATLAB and AMESim
图5
系统的单位阶跃信号响应曲线
为了提高系统的稳定性而不牺牲快速性，选用比例—微分（ PID ）调节器， PID 调节器是一种相位超前校正环节。令 K p = 1 ， Ki = 0， K d = 0. 22 。校正后的系统的仿真模型如图 6 所示。系统校正前后输出的压力、流量曲线对比如图 7 和图 8 （蓝线代表校正前，红线代表校正后）所示。通过比较校正前后各阶段的响应曲线，校正后系统的稳

AMESim仿真技术及其在液压元件设计和性能分析中的应用

第29卷增刊12007年舰　船　科　学　技　术SH I P SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .29,Supp le ment 12007文章编号:1672-7649(2007)S1-0142-04A MESi m 仿真技术及其在液压元件设计和性能分析中的应用肖岱宗(郑州机电工程研究所,河南郑州450015)摘　要:　AM ESi m 是法国IM AGI N E 公司推出的一种基于键合图的高级系统建模、仿真及动态性能分析软件,它以强大的仿真和分析能力在各个领域得到了广泛的应用。

简要介绍了AMESi m 软件及其建模方法和主要特点,并在AM ESi m 仿真环境下,运用AMESi m 提供的液压元件设计库、液阻库和其他子模型库,构建了弹库防火防爆安全系统自动快速喷淋分系统中安全阀喷头组合的仿真模型。

通过调节仿真模型的各项参数对安全阀喷头组合的喷淋性能进行了分析,绘制了流量曲线等仿真结果图。

关键词:　AMESi m ;仿真;液压元件设计中图分类号:　T H13715 文献标识码:　AS i m ul a ti on techn i que of AM ES i m and its appli ca ti on i n desi gn andperformance ana lysis of hydrauli c com ponen tX I A O Dai 2z ong(Zhengzhou Electr omechanical Engineering Research I nstitute,Zhengzhou 450015,China )Abstract:　AMESi m is one kind of s oft w are for modeling,si m ulati on and dyna m ic perfor mance analy 2sis of advanced engineering syste m s based on bond graph,which is a p r oducti on of I M AGI N E Cor porati on of France .It obtained wides p read use in different fields with its powerful si m ulati on and analysis .AMESi m s oft w are,its modeling method and main features are briefly intr oduced in this paper .And under the AMES 2i m si m ulati on envir onment,using hydraulic component design library,hydraulic resistance library and other sub model libraries p r ovided by AMESi m s oft w are,the si m ulati on model of the asse mbly safety s p rinkler valve is constructed,which is one kind of hydraulic component of the a mmuniti on depot fire and exp l osi on safety syste m aut omatic rap id s p rinkler subsyste m.By changing the para meters of the si m ulati on model,the s p ray perf or mance of the hydraulic component is analyzed,and the si m ulati on result graphs,such as fl ow curves etc,are als o p l otted .Key words:　AMESi m ;si m ulati on;hydraulic component design收稿日期:2007-03-07作者简介:肖岱宗(1974-),男,工程师,从事液压系统的设计工作。

基于AMESim的液压柱塞泵的数字建模与流量脉动分析解读

基于AMESim的液压柱塞泵的数字建模与流量脉动分析解读煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.31No.01 Jan.2010第31卷第01期2010年01月0引言斜盘式轴向柱塞泵的结构紧凑,体积小,重量轻,变量机构简单,惯性小,具有较高的容积效率和总效率,能在较高的转速和压力下工作,故较适用于移动设备与自动控制系统,如起重运输机械、矿山机械,机床与锻压冶金机械的液压系统中。

但是由于其结构等原因,柱塞泵存在周期性流量脉动,由于管路及负载阻抗的影响,流量脉动必然引起压力脉动,当压力脉动的频率与管路系统的固有频率相等或相近时,就容易发生谐振而使管路系统发生疲劳破坏,严重时会导致重大事故的发生。

轴向柱塞泵的流量和压力脉动较大,其作为液压系统的源头,产生的流量和压力脉动不但对自身性能和寿命产生影响,产生大量的噪声,而且通过流体和管道传到下级元件,从而影响整个系统的性能和寿命,其输出流量脉动大已成为它的一个主要缺点。

因此,减小轴向柱塞泵运行过程中的流量脉动对降低压力冲击和噪声有着十分重要的意义。

目前,大量研究主要集中在对配流盘的结构采取措施来降低流量脉动,并已取得一定成绩。

文献[5]、[6]中,在吸油腔到排油腔段安装了2个单向阀;文献[7]介绍了一种泵缸体带弹性环的结构形式。

本文通过一种新的降噪结构形式,即在每个柱塞腔内添加蓄能器来降低流量脉动,并采用一种新型的工程仿真软件AMESim对斜盘式轴向柱塞泵的运行过程进行动态仿真,模拟被控对象的真实建模环境,为改进斜盘式轴向柱塞泵的结构和性能提供依据。

1斜盘轴向轴塞泵的运动学分析斜盘式轴向柱塞泵的典型结构如图1所示。

图1恒压变量泵主体结构1.传动轴2.法兰盘3.泵体4.泵壳5.回程盘6.变量头7.恒压阀8.弹簧9.刻度盘10.变量活塞11.变量壳体12.下法兰13.滑靴14.柱塞15.缸体16.配油盘17.骨架油封斜盘式圆柱形缸体的柱塞泵主要包括2种主运动:①主轴带动缸体、柱塞和滑靴一起做绕主轴中心的旋转运动;②柱塞在缸体的柱塞腔内做往复基于AMESim的液压柱塞泵的数字建模与流量脉动分析*张大斌1,苏明1,2,鄢吉多3,于丽娅1(1.贵州大学机械工程学院,贵阳550003;2.贵州省机电研究设计院,贵阳550003;3.贵阳学院,贵阳550003摘要:利用AMESim仿真软件对恒压力轴向柱塞泵进行了建模与仿真。

基于AMESim的压力流量比例控制变量泵仿真分析_刘军

收稿日期：２０１１０７１６作者简介：刘军，男，ｌｉｕｊｕｎｃｏｍｃｎ＠１６３．ｃｏｍ；通讯作者：刘军营，男，ｌｊｙ５８＠１６３．ｃｏｍ
８２
山东理工大学学报（自然科学版）
２０１１年
成，通过反复调试仿真模型和参数优化，将仿真模型的参数设置如下：电机额定转速１０００ｒ／ｍｉｎ、变量泵最大排量１００Ｌ／ｍｉｎ、比例节流阀设定压差１．５ＭＰａ、恒压阀阀芯直径６．５ｍｍ、恒压阀阀芯质量０．０１ｋｇ、恒流阀阀芯直径６．５ｍｍ、恒流阀阀芯质量０．０２ｋｇ、恒流阀弹簧预紧力４９．７５Ｎ、恒压阀弹簧预紧力５Ｎ、变量大缸直径５０ｍｍ、变量小缸直径２０ｍｍ、液压油密度８５０ｋｇ／ｍ３、液压油工作温度４０℃ ．
４）如图６所示，在０～１．５ｓ和２．５～４ｓ时间段内，泵的输出压力始终比负载压力高出一个很小的固定值（１．５ＭＰａ），因此系统的节流损失很小．
第２５卷第６期２０１１年１１月
山东理工大学学报（自然科学版）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ห้องสมุดไป่ตู้ｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
文章编号：１６７２－６１９７（２０１１）０６－００８１－０５
１２．负载消化功率计算模块；１３．泵的输出功率计算模块；１４．比例节流阀两端压差计算模块图２压力流量比例控制变量泵仿真模型

AMEsim的双压力柱塞泵的数字建模与热分析

■（戈，，，）＝ｓｅｃ２戈－［１一ｃｏｓｙ］
（３）
函数２为
五（咒，，，）＝ｔａｎ聋·ｓｉｎｙ
（４）
函数中戈为斜盘倾角；ｙ为缸体转动角度．速度转
换器可以将输入信号根据函数转化成线速度的形
式；机械连接器将输入的２个线速度求和，输出为
柱塞的线速度．
函数ｌ机械连接器
柱塞线速度
图１双压变量泵调压原理图
１．２数字模型建模
运动速度％
口。＝Ｒｆ［，·ｓｅｃ２ｙ·（１一ｃｏｓ理）＋
∞·ｔａｎ７·ｓｉｎ０［］
（２）
式中，∞为缸体的旋转角速度，ｒａｄ／ｓ；，为斜盘相
对于其转轴的转动角速度．
在ＡＭＥｓｉｍ中建立的柱塞运动模型如图２所示．图中，输入为缸体转动角速度和斜盘角速度，
输出为柱塞的线速度，南为柱塞泵的分度园半径．
函数１为
万方数据
第９期
卢宁等：基于ＡＭＥｓｉｍ的双压力柱塞泵的数字建模与热分析
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器，液压容器的体积取决于柱塞的位移和液体的弹性模量，系统中同时考虑了柱塞腔的内泄漏和粘性摩擦力．
广……广—一缸体转动角速度
进
进
图３吸油口／排油口模型
１．２．３配油盘吸油口及排油口模型图３为吸油口／排油口的模型，参数化模型
ｐｒｅｓｓ桶ａｌ１ｊｃｓｙｓｔｅｍｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｄｏｕｂｌｅｐｒｅｓｓａｘｉａｌｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐａｎｄ６ｘ
ｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐｕｎｄｅｒｔｗｏｋｉｎｄｓ
ｓ锄ｅｏｆｈｙｄｍｕｌｉｃｐｕｍｐｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｌｏａｄ，ｔｈｅ
ＡＭＥＳｉｍ．ＭｏＶｅｍｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｎｕｘｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｓｗａｓｈｐｌａｔｅｍｏｄｅｌｏｆａｘｉａｌｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐｗｅｒｅｃｒｅａｔｅｄ，ａｎｄ

基于AMESim的轴向柱塞泵建模与仿真研究_姚春江

2013年6月第41卷第11期机床与液压MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS June 2013Vol.41No.11DOI ：10．3969/j.issn.1001－3881.2013.11.051收稿日期：2012－05－22作者简介：姚春江（1979—），男，硕士，讲师，研究方向为机械设备诊断与维修保障。

E －mail ：yaochunjiang0111@ 。

基于AMESim 的轴向柱塞泵建模与仿真研究姚春江，陈小虎，何庆飞，张宪宇(第二炮兵工程大学，陕西西安710025)摘要：以斜盘式轴向柱塞泵为研究对象，运用AMESim 软件构建了斜盘式轴向柱塞泵关键元件的模型，从而建立了斜盘式轴向柱塞泵的仿真模型。

运用仿真模型分析负载、系统压力对柱塞泵运行的影响，为柱塞泵的设计及故障诊断提供依据。

关键词：轴向柱塞泵；建模与仿真中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001－3881（2013）11－179－4Modeling and Simulation Research on Axial Piston Pump Based on AMESimYAO Chunjiang ，CHEN Xiaohu ，HE Qingfei ，ZHANG Xianyu（The Second Artillery Engineering University ，Xi'an Shaanxi 710025，China ）Abstract ：Swash plate axial piston pump was taken as a research object ，and AMESim was used to create the key component models for axial piston pump．Axial piston pump simulation model was established through combining simulation components．Then influences of load and system pressure on running of the piston pump were analyzed with this model．It provides basis for piston pump design and fault diagnosis．Keywords ：Axial piston pump ；Modeling and simulation柱塞泵是液压系统的重要元件，在液压系统中作为中高压及高压油源，被广泛应用于各个行业，尤其是斜盘式轴向柱塞泵，具有密封性好、工作压力高、在高压下仍能保持相当高的容积效率（一般在95%左右）及总效率（一般在90%以上）、容易实现变量及单位功率的质量轻等优点［1－4］。

基于AMESim的负载敏感变量泵的故障仿真研究_穆希辉

2
2． 1
建立 AMESim 图形化模型及验证
构建系统模型结合图 1 建立基于 AMESim 的图形化模型，为了验
图1
负载敏感变量泵结构原理
证模型正确性和对泵故障仿真，使模型为测试回路，负载敏感变量泵模型如图 2 所示，其中由节流阀 6 模拟外负载的流量需求，比例溢流阀 7 调节负载压力，模拟外比例溢流阀的输入信号变化及节流阀开度的负载变化，大小由控制库中的信号发生器 5 给出。油液黏度、温度等由系统环境 8 设定。模型具体参数根据力源公司的 A10VSO28DFR /31RPSC12N 型号产品的出厂参数设定。 1 ）变量缸模型。根据变量缸的结构，在 AMESim 中利用 HCD 库相关元件可以直观地通过己有的基本元素构成图 2 中变量缸 4 的模型，用集质量块来表示变量活塞及其他移动部件的质量总和，并设定活塞行程及动、静摩擦因数和黏性阻力；活塞及活塞、杆的面积弹簧腔的弹簧刚度及预紧力由 HCD 库中的活塞模块设定；变量缸的泄漏，由元件库中泄漏模块表示。 2 ）柱塞泵主体模型。柱塞泵主体模型选用液压元件库中现有变量泵模型 2 。通过变量激励函数 3 将变量缸上位移传感器测得的位移信号线性转换为柱 109
压公司也有相应产品。泄漏是变量泵常见的故障，一旦发生泄漏，变量泵出口压力和流量将会改变，而且系统的效率低下；此外，敏感阀压差值设定不当，系统同样会出现故障，两者都对整个液压系统造成很大影响。本文运用 AMESim 软件对设定不同敏感阀压差 108
穆希辉，等：基于 AMESim 的负载敏感变量泵的故障仿真研究