基于AMESim的电磁高速开关阀动静态特性研究.
考虑电磁特性的电磁开关阀动静态性能仿真研究
考虑电磁特性的电磁开关阀动静态性能仿真研究孙建彬;岑豫皖;王刚【摘要】为研究电磁特性下电磁阀的动静态性能,针对设计中使用到的电磁开关阀,首先分析了电磁铁的结构参数和电磁开关阀动力学模型,然后应用Ansoft Maxwell 和AMESim建立了电磁开关阀仿真模型,对不同占空比以及不同频率下的脉宽调制(PWM)输入控制信号进行了仿真,分析了其动态响应过程及静态性能(空载流量、空载压力等),最后提出了提高电磁开关阀控制效率和控制精度的设计方法和思路,并进行了对比仿真验证.研究结果表明,该研究获得了较准确的电磁阀动静态性能仿真结果,提高了其控制效率和控制精度.%In order to research the dynamic and static performance of the solenoid valve consider electromagnetic characteristics, for the solenoid valve used in the design, the simulation model based on the application of AMESim and Ansoft Maxwell was established on the analysis of the structural parameters of solenoid and the dynamics of the solenoid valve. And pulse width modulation (PWM) input control signals were simulated under different duty cycle and frequency. Also the dynamic response and static performances such as no-load flow and deadhead pressure were analyzed. Finally, the design methods and ideas of improving the efficiency and control precision of solenoid valve were put forward,and the simulation validation was done. The research results show that the study obtains more precise dynamic and static performance simulation results of the solenoid valve,and improves the efficiency and control precision.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)010【总页数】5页(P1180-1184)【关键词】电磁开关阀;Ansoft;AMESim;电磁特性;脉宽调制【作者】孙建彬;岑豫皖;王刚【作者单位】安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243002;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243002;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243002【正文语种】中文【中图分类】TH137;TH122电磁开关阀是电液控制技术中常用的组成器件，电磁铁作为电磁阀的核心部件，是其“电—机—液”转换过程中的关键执行器，电磁铁的动静态性能直接影响电磁阀的性能，进而影响系统特性。
基于AMESim的ABS液压电磁阀动态响应仿真研究
λ
=
Dh η
2 |σp | ρ
其中 : Dh 为制动液流体直径 , η为运动粘度 。 213 输入信号模型
电磁阀的工作电信号可以由设计人员根据不同工
作情况选用适当的输入信号 。在 AMESim 中提供了大 量的信号源可供选用 。本文中所选用的信号源为周期
图 4 不同电磁阀频率的制动液流量及制动压力响应曲线
(下转第 184页 )
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·184·
机床与液压
【2】路甬祥 , 胡大纮 1电液比例控制技术 [M ] 1中国机
械工业出版社 , 19881
【3】许福玲 , 陈尧明 1液压与气压传动 [M ] 1机械工业
出版社 , 20001
【4】苏 尔 皇 1 液 压 流 体 力 学 [M ] 1 国 防 工 业 出 版 社 ,
(上接第 181页 ) 越高系统升压越快 , 这也是符合一般规律的 。但对于 制动缸内制动液流量波形来看 , 流量并没有随着电磁 阀频率的升高而渐进的加快 , 而是频率越慢的电磁阀 其流量在升压过程中反而越快达到最大值 。
模型的工作原理如下 : 在系统进入工作状态后 , 首先由控制信号源 2对电磁阀 3提供工作信号 , 系统
ห้องสมุดไป่ตู้
进 入 增 压 状 态 。增
压完 成 后 系 统 进 入
保压状态 , 此时制动
轮缸中保持着一定的
基于AMESim的高速电磁开关阀动态特性研究
第1期（总期80期）2017年1月Fluid Power Transmission and ControlNo.1(Serial No.80)Jan.,2017随着计算机技术的迅猛发展，液压技术与微电子技术的相互结合促进了机电一体化技术的发展。
其中液压技术发展的一个重要方向就是采用PWM 控制的高速电磁开关阀（又称数字开关阀）。
高速电磁开关阀具有体积小、成本低、对污染不敏感等优点，尤其它具有较高的响应速度，重复误差小，可直接采用计算机进行数字控制。
这样就可以应用低价格的个人计算机系统结合高速电磁开关阀构成高可靠的适用于工程机械的数字电液控制系统。
由于高速电磁开关阀建模涉及机、电、磁、液多种领域，很明显，高频电磁铁以及流体与机械间流固耦合都存在非线性，但由于目前非线性系统的理论和分析方法还不很成熟，因此很难建立其精确数学模型，而且流体脉宽调制PWM 控制系统本质上也是一类非线性控制系统，系统的分析和设计比较困难。
本文基于IMAGINE AMESim 这一流体动力、机械、热、电磁、控制等工程系统综合仿真平台，借助其丰富的模型库，采用基本元素法按照实际物理系统构建了高速电磁开关阀的仿真模型，通过驱动阀的PWM 信号、电流、阀芯位移间的动态响应关系，分析了PWM 控制信号对高速电磁开关阀动态特性的响，从而从信号控制角度提出了改善高速电磁开关阀动态特性的思路。
1高速电磁开关阀的结构和工作原理高速电磁开关阀是由高频电磁铁、杆杠机构和二位二通球阀三部分构成，其结构简图如图1所示。
其工作原理如下：与伺服阀和比例阀的连续控制方法不同，高速电磁开关阀采用脉宽调制PWM 控制收稿日期：2016-10-17作者简介：甘文兵（1982-），硕士研究生，工程师，主要从事机电液一体化研究及工程设计工程。
方法。
首先计算机根据控制要求发出相应的脉冲信号，经过脉宽调制器和功率放大器，将脉冲信号调制和放大后送给高速电磁开关阀，然后通过控制高频电磁铁的吸力，利用杠杆机构使得球阀阀芯高速运动，从而实现液流在阀口处的开启时间的长短来控制流量。
基于AMESim的直动式减压阀动态特性仿真分析
基于AMESim的直动式减压阀动态特性仿真分析顾存行;毛虎平;王强;石运才【摘要】Selecting the direct-acting pressure reducing valve for the study,its mathematical model is established.Based on the analysis of direct-acting pressure reducing valve structure and working principle,and the complex multi-disciplinary systems modeling and simulation platform AMESim,steady-state and dynamic properties are in-depthly analysed and simulated.Then the impact of different numerical parameters is analysed to produce the valve dynamic characteristics.The comparison with the simulation curve and the experimental results shows that:reasonable selection of direct-acting pressure reducing valve body parameters can optimize the dynamic analysis of the valve body,and research results can provide a reliable theoretical basis for the direct-acting pressure reducing valve mechanical design.%选择直动式减压阀为研究对象,建立其数学物理模型,并在分析直动式减压阀的结构和工作原理的基础上,基于复杂的多学科领域系统建模仿真平台AMESim,对其进行稳态及动态的深入分析和仿真计算,分析减压阀不同的数值参数对减压阀动态特性的影响,由仿真曲线和实验结果对比可知:直动式减压阀的阀体参数的合理选取对阀体的动态分析以最优化,研究结果可为直动式减压阀的机械设计提供可靠的理论分析依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P234-237)【关键词】直动式减压阀;AMESim;参数;动态特性【作者】顾存行;毛虎平;王强;石运才【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH137减压阀，又称调压阀，属于压力控制阀的范畴。
基于AMESim的电磁高速开关阀动静态特性研究
力投入 到实际物 理模 型的研 究 当中。
图 １ 电磁 高速 开 关 阀 的 结构 简 图
根据 高速 开关 阀 的结 构 ， 绘制 出高速 开 关 阀主 要 磁通 路径及 等效 磁路 如图 ２所 示 。磁 路 中主要 有 ３个 气隙， 分别 为 主气 隙 （ 作气 隙 ） 工 和两 个次 气 隙（ 隙 Ｉ 气 和气 隙 Ｉ 。 图 ２中， 为气 隙 中 主磁 通路 径 ， 和③ Ｉ ） ① ② 为边缘 磁通路 径 ， 和⑤ 为漏磁通 路径 ， ④ 假设磁 通或磁
１ 引 言
左运 动 ， 供油 口与控制 口接通 ； 使 在供 油球 阀左 移的 同
电磁 高速开 关 阀作 为一种 流体控 制 的新 型控 制元 件， 用 Ｐ 采 ＷＭ 控制 方法 ， 可容 易 与计 算机 接 口直 接相
时 ， 过分离 销 的作 用推 动 回油球 阀 ５紧靠密封座 面 ， 通 使 回油 口与供 油 口断 开 ， 制 口为 高压 。 当 电磁 铁 通 控 电时 ， 铁 ｌ 生 的电磁 推 力 通过 顶 杆 和分 离销 ６使 衔 产 回油球 阀 ５与供 油球 阀 ７一起 右移 ， 直至 供油 球 阀 紧
靠其 密封 座面 ， 此时 回油球 阀 ５打 开关 闭 ， 油球 阀 ７ 供
连， 实现计算 机技术 与流体 控制 技术 的 良性有机 结合 ，
进行液 压系统 的直 接 数字 控 制 。同 比例 阀 、 服 阀等 伺
相比， 电磁高速 开关 阀且具有 结构 简单 、 污染能 力强 抗
等特点 。
基 于该模型在 不 同 占空 比及 不 同工作频 率情 况下进行 了仿真 ， 分析 了 Ｐ ＷＭ 信 号 、 电流、 阀芯位 移 关 系， 控 从
基于AMESim的开关型EP阀仿真研究
摘 要 ： 分 析 了开 关型 Ｅ Ｐ 阀的 结 构 组 成 、 工作原理和功能特 性， 并设 计 了预 控 压 力 控 制 策 略 。基 于 ＡＭＥ Ｓ ｉ ｍ 软 件
建 立 了开 关 型 Ｅ Ｐ 阀 的仿 真模 型 ， 分 析 了制 动 、 缓 解 电磁 阀 响 应 频 率 和 Ｐ Ｉ Ｄ死 区参数对预 控压 力的影 响 ， 并 在 此 基 础 上
Ｅ Ｐ阀在列 车制 动领 域得 到 了广泛 运用 。与模拟 型 Ｅ Ｐ
阀相 比， 开关型 Ｅ Ｐ 阀具 有 加 工 精 度 低 和抗 污 染 性 强 等优 点 。 目前 ， 德国 Ｉ Ｃ Ｅ、 法国Ｔ ＧＶ、 日本 ４ ０ ０系 列 和
我 国部分 “ 和谐 号 ” 动 车组均 采用 了开关 型 Ｅ Ｐ阀 。
动 。若 仅用 基 本 的开关 控制 方 法 ， 则 动态 响应 和 控 制
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ １ － ２ ２ ； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ３ － ｌ ２ ２ ７ 作 者 简介 ： 刘
・
２ 开关型 Ｅ Ｐ阀的建模和仿真分析
２ ． １ 建 模
开关型 Ｅ Ｐ 阀 对 预 控 压 力 的 控 制 流 程 如 图 ２所
图 １ 开 关 型 ＥＰ阀
通， 预控 压力 经 Ｅ Ｐ阀传 给后 面 的部 件 ， 同时 压力 传 感
器 反馈 预控 压力信 号 ， 反 馈 的预 控 压 力信 号 与 指 令 值
受 机 械惯性 及 电磁 部 的响 应 等 因素 的影 响 ， 阀 芯
位移 的响 应存在 死 区 和切 换 延 迟 现 象 ， 不 能 及 时 跟 踪 脉宽信 号 。
分 析 了开 关 型 Ｅ Ｐ 阀 的动 态响 应 和 静 态精 度 。
基于AMESim恒功率泵的动静态特性仿真分析
基于 Ａ Ｅ ｉ Ｍ Ｓｍ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 ３ ０ ２ ） １０７
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 Ａ Ｓｍ搭建压力 流量 功率复合控 制泵的整体仿 ＭＥ ｉ 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
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
１ 恒 功率控 制原理
流
良好 的节能效果。因此研究恒功率控制泵 的控制性能 并改善其动静态特性 ，具有现实意义。
Байду номын сангаас蒿
压
静态 工作 曲线 最 大功 率 曲线
作者研究对象是一种压力流量功率 复合控制泵的 功率控制部分 。这种压力流量功率复合 控制泵 ，采用
线位 移与斜盘角位移之间的转换关系 。在此可将 变量 柱塞球 头球 心 、回位 柱塞球 头球心 、斜盘 转动中心近
量 阀 阀芯 的 作 用 力 与
流量 阀弹 簧 预 设 压 缩 一 阀芯 ２ 阀套 ｌ 一 阀 芯 左 右 位 的 移 动 ，芯三角槽结构
似认 为在 同一条直线上且与主轴轴心线共面 。变量柱
ｌ ｕ ｌ ｉ ｙ ｂ ｉ ｎ ＡＭＥ ｉ ｆ ｒｓｍｕ ａｉｎ Ａｌ ｒｎ － ａ ａ ｔｒ ａ ａｙ ｉ ｓ ｐ ｒ ｒ ｄ ｆｒｓ ｖ ｒ ｌｋ ｙ ｆｃｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｌ ｅ ｃ ｈ ｙ ａ ｃ ａ ｄ ｔ Ｓ ｍ ｏ ｉ ｌｔ ． ｏ ｔｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ｎ ｌｓｓｗａ ｅｆ ｍｅ ｅ ｅ ａ ｅ ａ ｔｒ ｈ ｔｉｆ ｎ ｅ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ｏ ｏ ｕ ｓａｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｅ ｐ ｗｅ —ｏ ｔ ｌ ａ ｔｏ ｅ ｐ ｍｐ ｓ ｃ ｓｓ ｒ ｇ ｓｉ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｅ ｔ ａ ｇ ｌ ｔｔ ｃ ａａ ｔｒ ｉ ｆｔ ｏ ｒｃ ｎ ｒ ｒ ｆ ｈ ｕ ， ｕ ｈ ａ ｐ ｎ ｔ ｆ ｅ ｓｏ ｗ—ａｅ ａｖ ｎ ｈ ｕ ｅ ｆ ｈ ｉ ｎ ｕ ａ ｃ ｓｃ ｈ ｏｐ ｔ ｉ ｆ ｌ ｆ ｔ ｒ ｒ ｇ ｏ ｖ ｓ ｏ ｅ ｐ ｗ ｒｖ ｌｅ ｓ ｏ １ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｔｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｈ ｗ ｓ － ｌ ｔ ｎ ｌ ｎ ｒ ｏ ｅ ｆｔ ｏ ｅ ａｖ ｐ ｏ ． ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｙ ａ ｃ ａ ｄ ｓａｉ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｆ ｔｅ ｓ ａ ｈ ｐａ ｅ ａ ｇｅ ｉ ｈ ｏ ｓ ｃ ｓｃ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ｉ ｃ ｅ ｉ ｇ ｔｅ ｓ ｒ ｇ ｓ ｆ ｅ ｓ ｏ ｏ ・ ｔ ａｖ ； ｔ ｅ ｍｉ ｉ ｍ ｏ ｅ ａｕ ｓ ｒｄ ｃ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｇ ｆ ｗｅ ｏ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｂ ｎ ｒ ａ ｎ ｈ ｐ ｎ ｔ ｆ ｓ ｆｆ ｗ・ａｅ ｖ ｌｅ ｈ ｎ ｍｕ ｐ ｗ ｒｖ ｌ ｅ ｉ ｅ ｕ ｅ ｎ ｈ ｐ ・ ｏａ ｓ ｉ ｉｎ ｌ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｓｂ ｏ ｄ ｎ ｄ ｔ ｅ ａ ｎ ｅ ｔｎ ｙ ｉ ｃ ｅ ｉ ｇ ｔｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｅ ｔ ａ ｇ ｌｒｇ ｏ ｖ ｓ ｏ ｅ ｐ ｗ ｒｖ ｌｅ ｓ ｏ １ ａ ｇ ｆ ｗｅ ｏ ｔ ｒａ ｅ ｅ ａｃ ｒ ｉ ｘｅ ｔｂ ｎ ｒ ａ ｎ ｈ ｕ ｅ ｆｔ ｒ ｎ ａ ｒ ｏ ｅ ｔ ｏ ｅ ａｖ ｐ ｏ ． ｐ ｏｉ ｏ ｔ ｓ ｈ ｉ ｕ ｆ ｈ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｃ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ； Ａｘａ ｉ ｏ ｕ ｙ ｒｓ ｏ ｓａ ｔ ｗ ｒ ｐ ｉ ｐ ｓ ｎ ｐ ｍｐ；Ｄｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ； Ｓｍｉ ｃ ｒ ｅ ｌ ｔ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅｉｔ ｃ ｔ ｃ ｕｖ
基于AMESim 的安全阀动态特性仿真
基于AMESim的安全阀动态特性仿真安林超，廉自生太原理工大学机械工程学院，山西太原（030024）E-mail：alc09@摘要：液压支架立柱控制回路中的安全阀，是支架过载保护的关键元件，其性能的好坏，直接影响液压支架的承载能力、工作可靠性。
本文在AMESim环境下建立了立柱用安全阀的仿真模型，并分析得出基本顶来压时顶板的载荷及顶板的下沉量。
由分析出来的顶板载荷及下沉量进行仿真，得出了立柱在顶板快速下沉时，安全阀溢流时阀芯的运动曲线和阀口的压力及流量曲线。
通过分析仿真结果可知适当增加阀芯的阻尼，可在不影响其响应速度的前提下减小阀芯的振荡，实现安全阀的动态特性优化。
关键词：AMESim；安全阀；动态特性；仿真0. 引言液压支架是以乳化液泵站的高压液体为动力，通过液控系统，按要求使支架及附属装置完成升柱、降柱、移架、推移输送机以及防护动作，从而实现支护工作机械化。
其中升柱支撑、溢流承载、卸载降柱动作是靠立柱控制回路实现。
其工作原理如图1所示，把换向阀置于Ⅰ的位置后，来自泵站的高压液体打开液控单向阀进入立柱下腔使支架升起，完成升柱支撑动作。
升柱动作完成后，把换向阀置于中位，立柱活塞腔内的液体被液控单向阀封闭，从而使支架保持对顶板的支撑状态，以使采煤机通过并顺利截煤。
当顶板岩层不断下沉或是发生顶板来压时，立柱活塞腔的压力迅速上升，并作用于安全阀的阀芯，使之开启卸荷。
采煤机完成截煤动作后，支架必须支护新裸露的顶板，故要卸载降柱。
此时把换向阀置于Ⅱ的位置，泵站来的高压液体进入活塞杆腔，同时作用于液控单向阀的控制端，使液控单向阀反向开启以使活塞腔的液体经回液管路回油箱。
在溢流承载阶段，安全阀（如图2所示）是立柱回路控制和过载保护的关键元件，其工作状态表现为瞬变过程，要有良好的动态特性（稳定性、压力超调量、开启时间、稳压时间），当顶板突然快速下沉时，来自立柱下腔的高压液体由左端P口进入安全阀并作用于安全阀阀芯，由于液体压力高、冲击速度快，迫使阀口T的泄流量很大，极易使阀芯产生非线性振荡，从而导致在立柱控制回路中产生液压冲击，其程度比支架在降柱时的卸载冲击还要强烈。
基于AMESim的自动液力变速器高速开关阀动态仿真研究
基于AMESim的自动液力变速器高速开关阀动态仿真研究赵丽梅;李焜;赵磊;龙运祥;李国桥【摘要】以某型自动液力变速器高速开关电磁阀为研究对象,针对建模和开关阀部分主要参数对响应特性的影响进行了研究.分析高速开关阀的工作原理,建立了机械、电路和磁路数学模型,运用AMEsim软件建立了高速开关阀仿真模型,并分析了线圈匝数、励磁电压、介质压力等参数对高速开关阀位移响应的影响.仿真结果与性能检测试验数据对比表明,仿真模型能够比较准确地描述开关阀的动态性能,为高速开关阀特性和参数优化的研究提供理论参考.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)011【总页数】5页(P26-30)【关键词】高速开关阀;AMESim;响应特性【作者】赵丽梅;李焜;赵磊;龙运祥;李国桥【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵阳职业技术学院轨道交通分院,贵州贵阳 550005;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州凯星液力传动机械有限公司,贵州遵义 563003;贵州凯星液力传动机械有限公司,贵州遵义563003【正文语种】中文【中图分类】TH137.52高速开关阀是一种新型的液压数字式控制元件，可以根据数字信号，利用电磁铁推动阀芯运动，控制流体在阀口处的通断[1]。
高速开关阀具有结构简单，控制方便，在工作过程中自我保护能力强，不易受到外界污染等特点[1-3]。
在自动液力变速器中，高速开关阀和滑阀或者其他换向阀等组成换档阀去控制离合器，在车辆换档离合器油压缓冲控制中起先导作用。
因此，高速开关阀直接决定着液力变速器行星排在换档变速过程中的自动控制性能，是影响自动液力变速器液压控制系统性能的关键元件之一。
本文针对某型自动液力变速器电磁高速开关阀建立了数学模型，采用AMEsim仿真软件建立了该型高速开关阀的仿真模型，对其动态响应特性进行了研究，分析了线圈匝数、励磁电压、介质压力、弹簧预紧力等因素对响应时间的影响。
基于AMEsim的电磁阀仿真与试验验证
基于AMEsim的电磁阀仿真与试验验证蔡伟;张硕;戴民强;杨志勇【摘要】电磁阀是液压系统中的控制元件，其阀芯运动特性直接影响液压系统的工作性能。
针对阀芯运动的动态特性建模是液压系统检测诊断领域的重要研究方向。
以液压系统典型的三位四通电磁换向阀为研究对象，开展了基于AMEsim软件的建模、仿真分析与试验验证研究。
在对电磁阀工作机理和各功能模块的分析基础上，利用AMEsim软件中的电磁库与液压库构建了电磁阀仿真模型，对影响电磁阀阀芯位移的主要因素进行分析，给出了不同的路损、弹簧刚度及液压油黏度对电磁阀阀芯位移影响的量化对比曲线；设计并搭建了液压试验台对模型进行验证。
试验结果显示，实测数据与仿真结果符合良好，最大相对误差为8．2％。
研究工作为电磁换向阀故障诊断和优化设计提供了模型与数据支持。
%Electromagnetic valveis hydraulic system actuator of controlled , the valve core movement directly af-fects the work performance of the system .In view of the dynamic characteristics of the movement of valve core mod-eling is an important research direction in hydraulic system detection diagnosis technology .Three position four-way electromagnetic were simulated and tested , based on AMEsim software modeling .Based on working mechanism and each function of electromagnetic valve , by using electro mechanical and hydraulic component design of AMEsim software , the model of the electromagnetic valve was built .loy using the established model , the factors affecting the electromagnetic valve spool displacement is analyzed , gives a different path loss situation , spring stiffness and hy-draulic oil electromagnetic valve impact of spool displacement quantifycurve were given .The hydraulic test bench was designed and built for test have been carried out to verify the simulation results .The simulation results consist-ent of test data , maximum relative error is 8.2%, the research work provide models and data support for electro-magnetic valve fault diagnosis and optimization design .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)028【总页数】5页(P80-84)【关键词】电磁阀;建模与仿真;阀芯位移;动态特性【作者】蔡伟;张硕;戴民强;杨志勇【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH137液压电磁阀是发射车等大型机电装备中电控系统和液压系统的联系中枢——既是前者的受控对象，也是后者的控制核心，应用十分广泛，其工作的稳定性和可靠性直接影响整个系统的运行与安全。
基于AMESim的高速开关阀动态特性仿真研究
doi:10.11832/j.issn.1000-4858.2019.07.014基于AMESim的高速开关阀动态特性仿真研究方洋1,肖峻1,蔡未末2,刘志柱2(1.武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070；2.东风汽车集团股份有限公司，湖北武汉420100)摘要：以某型号电子限滑差速器中的无复位弹簧式高速开关阀为研究对象，分析了该高速开关阀的结构及工作原理，并建立了机、电、磁、液等各个耦合部分的数学模型。
运用AMESim建模仿真平台建立高速开关阀的阀芯位移动态响应模型，基于该模型对高速开关阀在一定PWM信号下进行动态时间响应特性仿真，分析了阀芯质量、驱动电压、黏性阻尼系数等参数对高速开关阀阀芯位移响应时间各个阶段的影响，通过仿真结果分析了响应时间滞后的原因，并从提高阀芯响应时间方面提出参数优化调整建议。
关键词：高速开关阀；AMESim;建模仿真;动态时间响应中图分类号:TH137文献标志码：B文章编号：1000-4858(2019)07-0081-07 Simulation Research on Dynamic Characteristics of High Speed On-offValve Based on AMESimFANG Yang1,XIAO Jun1,CAI Wei-mo2,LIA Zhi-zhu2(1.Mechanicol and ElectWcol Engineering,Wuhan University o V Technology,Wuhan,Hubei430070；2.Dongfeng MoWr Group Co.,LtU.,Wuhan,Hubei420100)Abstract:Taking the non-retum sp/ng type high speed on-oft velve of a certain type of electronic limited slip dCerential as the resetrch object,the and working p/nciple of We high speed on-off velve are analyzed and the matUematicel models of each coupling pa/of machine,electWcity,maynetism and liquip are established. Then iheAMESimmodeland simulaiion plaiooem aeeused ioesiablish ihedynamicdisplacemenieesponsemodeloo the high speed on-oft velve.Based on the modet,the dynamic time response01x0/100of the high speed on-oft velve under ce/ain PWM signals are simulated,tfa influence of the parameters such as spocO quality,d/ving voltage and viscous damping coefficient on tfa displacement response time of the high-speed on-off valve spocO are analyeed.Ailasi,ihe eeason o teesponse icme lag cs analy eed teom scmulaicon eesulis,and ihe paeameie es optcmceatcon adeustmentsuggestconsaeepeoposed teom theaspectotcmpeoecngtheeesponsetcmeottheealeecoee. Key words：high-speed on-off vv I vv,AMESim,modeling and simulation,dynamic time response引言在电液控制系统中，咼速开关阀是一个很关键的零部件，具有响应速度快、结构简单紧凑、重复性好、工作可靠和不易受到外界污染等特点［1］(其采用脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)进行控制&2'，可以直接与控制器连接,不需要D/A转换,极大简化了控制系统的软、硬件模块。
基于Ansoft及AMESim的电磁铁动态特性仿真分析_王扬彬
S im ula tion Ana lysis of the D ynam ic Character istics of the Soleno id Ba sed on An soft and AM ES im
出力 (N ) ; Ff ( x ) , Ff dx / d t 分别为与运动部分的 位移和速度有关的反作用力 (N) 。
11113 电磁铁吸力方程
电磁输出力是电流 I和行程 x的函数 , 其方程为
F = f ( I, x)
(4)
综上分析 , 由式 ( 2) 、 ( 4) 可知电磁铁吸力是
气隙 、电流及电感的函数 :
F = g ( I, x, N )
(5)
通过上面的理论分析可知 , 电磁铁吸力是与气
隙 、安匝数相关的函数 。
11114 电磁铁模型
在 Ansoft建立电磁铁求解模型 , 如图 2所示 , 在
求解器中定义气隙及安匝数进行变参分析 , 并选择电
磁力及电感作为求解对象 。
图 2 电磁铁 Ansoft仿真模型
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第 9期
王扬彬 等 : 基于 Ansoft及 AM ESim 的电磁铁动态特性仿真分析
·1 05 ·
图 1 电磁阀结构图
收稿日期 : 2007 - 12 - 10 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (50675203) 作者简介 : 王扬彬 , 男 , 浙江大学机械电子工程专业硕士研究 。电话 : 0571 - 87952500 - 247, E - mail: wybhangzhou @
Amesim在阀建模中的应用
Amesim在Amesim在阀建模中的应用Mastering engineering complexity with model-based systems engineering谢基晨2017年5月24日于北京航空航天大学Table of content液压系统的发展方向1 高压化、集成化----插装式平衡阀建模2 液压比例伺服化----伺服阀建模3 节能化----负载敏感系统建模液压系统发展的新趋势--高压化高压化、集成化高压化的意义液压系统在相同的功率的情况下，提高工作压力可以降低流量，使泵的排量较小，液压管路管径变小，减小零件的体积，从而达到轻量化、节省材料和空间的目的。
采用高压可以有效提高功率密度和降低成本。
系统高压化在飞机设计上的意义重大，飞机系统高压化明显减轻飞机的质量。
表1 是以21MPa 作为基准压力，提高系统工作压力之后，液压系统重量体积的变化情况。
例如：美国海军在F -14 战斗机上进行了压力分别20.7MPa 和55.2MPa 两种飞机液压系统的对比研究, 结果表明: 相对于压力为20.7MPa 的飞机液压系统来说, 压力55.2MPa 的飞机液压系统的质量可减轻30% , 体积可缩小40%。
同时,也进一步证实将F -15 、KC -10 飞机液压系统压力从20.7MPa 提高到55.2MPa , 系统的质量至少减轻25%～30%。
螺纹插装阀（1）达到零泄漏，改变液压易环境污染降低效率的弊端。
（2）集成体积最小，符合工程机械车辆液压装置的要求。
（3）成本降低，批量大，具有与其他阀种的竞争优势。
平衡阀应用领域Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating PressurePilot Pressure231SUN CB 系列标准平衡阀1 负载口2 供油口3 先导压力Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating Pressure Pilot Pressure231SUN CB 系列标准平衡阀1 负载口2 供油口3 先导压力Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating Pressure Pilot Pressure231SUN CB 系列标准平衡阀1 负载口2 供油口3 先导压力Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating Pressure Pilot Pressure231液压系统发展的新趋势—高压化、集成化SUN CB 系列标准平衡阀1 负载口2 供油口3 先导压力Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating Pressure Pilot Pressure231液压系统发展的新趋势—高压化、集成化SUN CB 系列标准平衡阀1 负载口2 供油口3 先导压力Legend:Intensified Pressure Tank Pressure Operating Pressure Pilot PressureA1A2液压系统发展的新趋势—高压化、集成化开启比：A1-A2A1建模第一步：确定可移动的部件建模第二步：确定压力作用面建模第二步：确定压力作用面建模第三步：确定弹簧作用形式阻尼孔0.5mm 阻尼孔1mm2 液压比例伺服化电液比例技术兴起的原因：液压传动和控制技术发展过程中，相继出现了电液伺服和电液比例两大重要技术。
基于AMESim的电磁溢流阀动态特性研究
基于AMESim的电磁溢流阀动态特性研究张远深;马忠孝;牛雪虹;宋有明;周宣【摘要】通过AMESim软件对DBW-30电磁溢流阀的动态特性进行了仿真研究.建立了阀的动态数学模型,分析了在电磁阀断电工况下进口段容腔大小、主阀弹簧刚度,以及动态阻尼孔大小对阀动态特性的影响.并对电磁阀通电卸荷和断电溢流过程中的主阀进口压力变化进行了分析研究.%The simulation and research of electromagnetic relief valve based AMESim are carried out. The dynamic mathematical model of the valve is established. The influences on the valve's dynamic characteristics by the volume in the inlet of the electromagnetic relief valve, the spring rate of the main valve and the size of the dynamic damping hole are studied;at that time the valve is in the working condition of power failure. Furthermore,we also study and analyse the changes of the main valve's entrance pressure when the electromagnetic relief valve is in the e-lectrifying unloading condition and in the process of power-off overflow.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2013(025)001【总页数】4页(P112-115)【关键词】电磁溢流阀;AMESIM;动态特性;仿真【作者】张远深;马忠孝;牛雪虹;宋有明;周宣【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH137.522电磁溢流阀在结构上由一个先导式溢流阀和一个电磁换向阀组成，有两种工作状态，具有通电卸荷或断电卸荷的功能，常用于系统的卸荷和多级压力控制［1－3］.电磁铁断电时系统卸荷，用于工作时间短，卸荷时间长的场合；电磁铁通电时系统卸荷，用于工作时间长，卸荷时间短的场合.以下针对DBW－30电磁溢流阀（通电卸荷）进行研究，建立阀的数学模型［4－6］，并利用AMESim软件进行了仿真分析［7，8］，对不同参数对阀动态特性的影响做了分析比较，得出了一些有益的结论.1 电磁溢流阀的数学模型图1 DBW－30电磁溢流阀结构1主阀弹簧 2主阀阀芯 3主阀阀座 4先导阀弹簧5调压手柄 6先导阀弹簧座 7先导阀阀芯 8先导阀阀座9电磁铁 10电磁阀阀芯11复位弹簧 12导阀前腔阻尼孔R2 13环形阻尼R4 14主阀上腔阻尼孔R3 15进口阻尼孔R1DBW－30电磁溢流阀的结构如图1所示，整阀由主阀部分、先导阀部分和电磁阀部分组成.在主阀到先导阀前腔采用了两个串联的液压阻尼孔，相对于一个阻尼孔结构可以提高两个阻尼孔的孔径，从而减小油液污染使阻尼孔堵塞的可能性.同时先导阀和一个阀套配合构成了环形液压阻尼形成回油背压，有利于提高先导阀稳定性.在建立阀的数学模型时，只考虑阀自身的结构参数及油液的可压缩性，忽略管路和泄露对阀动态特性的影响及瞬态液动力，并假设阀的出口压力为0.阀的动态数学模型描述如下：主阀口流量方程其中：Cq1为锥阀流量系数；d1为主阀芯直径；ps为主阀进口压力.主阀力平衡微分方程其中：k1为主阀弹簧刚度；y0为弹簧预压缩量；y为主阀芯位移；Bf为阀芯运动粘性阻尼系数；m1为主阀芯质量；θ1为主阀半锥角.先导阀力平衡微分方程其中：p2为先导阀前腔压力；d2为先导阀直径；k2为先导阀弹簧刚度；x0为弹簧预压缩量；x为先导阀位移；p3为先导阀后腔压力；θ2为先导阀半锥角；m2为先导阀芯质量.电磁阀力平衡微分方程其中：Fe为电磁铁推力；k3为复位弹簧刚度；x01为复位弹簧预压缩量；x1为电磁阀阀芯位移；Cq2为滑阀流量系数；d3为电磁阀阀芯直径；α为射流角；m3为电磁阀阀芯质量.流量连续性方程其中：dR12为液阻R1和R2串联后的等效液阻直径；为主阀上腔体积；V0 为泵到主阀进口的管路容积；V3为导阀后腔体积；Kβ为液压油体积弹性模量；μ为油液动力粘度；l为等效液阻长度；l1为液阻R3的长度；l2为环形阻尼长度；Δr为环形阻尼半径间隙；p4为主阀上腔压力；Q为液压泵流量；QL为负载流量.2 AMESim模型利用AMESim软件搭建了DBW－30电磁溢流阀的仿真模型，如图2所示.仿真参数见表1.图2 DBW－30电磁溢流阀的AMESim模型表1 仿真参数12主阀芯质量／kg 0.06主阀直径／mm 23.5先导阀弹簧刚度／（N·mm－1） 80先导阀质量／kg 0.03先导阀直径／mm 6.5复位弹簧刚度／（N·mm－1） 10.35电磁阀阀芯直径／mm 6.5液阻R1直径和长度／mm 1，6液阻R2直径和长度／mm 1，7液阻R3直径和长度／mm 2，10环形阻尼R4径向间隙及长度／mm 1，名称参数值主阀弹簧刚度／（N·mm－1）33 仿真结果分析3.1 主阀弹簧刚度K对动态特性的影响电磁阀断电时不同主阀弹簧刚度下的压力阶跃响应曲线见图3.图3 不同主阀弹簧刚度K的影响——K＝6N／mm ……K＝12N／mm通过分析可以得出以下结论：不同弹簧刚度下的压力超调量和压力上升时间不同.弹簧刚度大则超调量小，压力上升时间短.反之则超调量小，压力上升时间相对较长.图3中K＝6N／mm时的压力上升时间约为48ms，K＝12N／mm时的压力上升时间约为43ms，压力超调量约为38%.但是增大主阀弹簧刚度会导致调压偏差增大，使得压力控制精度降低，所以主阀弹簧刚度的选取应综合考虑静态特性.3.2 主阀上腔动态阻尼孔R3的影响不同R3直径下的压力阶跃响应曲线见图4.图4 不同R3直径的影响——R3＝2mm ……R3＝1mm由图4可以看出，R3＝2mm曲线相对R3＝1mm曲线的超调量小，压力达到稳定值的时间相对较短.这是由于阻尼孔直径越小，两端压差越大，所以超调量会增大.3.3 泵到主阀下腔容积V的影响泵到主阀进口段容积大小对动态特性的影响见图5.图5 不同进口段容腔V的影响——V＝490cm3 ……V＝980cm3经过比较可以看到，V＝980cm3曲线的压力上升时间相对V＝490cm3曲线长，前者达到稳态压力所需的时间也比后者长，但是V＝980cm3曲线的压力波动较小，这主要是由于油液的可压缩性造成的，容腔体积大会对压力波动有吸收缓解作用.同时增大进口段容积可以减小起始阶段的压力冲击.3.4 电磁阀通断电过程的压力动态响应DBW－30电磁溢流阀在通电卸荷和断电溢流过程中的主阀进口压力响应曲线分别如图6和图7所示.图6 电磁阀通电过程的动态响应图7 电磁阀断电过程的动态响应由图6和图7可以看出，DBW－30电磁溢流阀在通电卸荷过程中无明显压力冲击现象，在断电溢流过程中的压力超调很小，具有良好的性能.4 结论（1）建立了DBW－30电磁溢流阀的动态数学模型和AMESim仿真模型，通过仿真分析可以得到，主阀弹簧刚度和阻尼孔直径对动态特性影响较大，弹簧刚度的选择应综合考虑静态特性.由于阀芯质量一般对动态特性影响较小，对此未做详细分析.（2）进口段容积大小对压力上升时间和起始阶段阀芯压力冲击有较大影响，应合理布置泵到阀口的管道长度.（3）由通断电过程的压力动态响应及以上仿真分析可以看出DBW－30电磁溢流阀具有良好的动态性能.【相关文献】［1］何存兴.液压元件［M］.北京：机械工业出版社，1986.［2］盛敬超.液压流体力学［M］.北京：机械工业出版社，1983.［3］胡燕平，彭佑多，吴根茂，等.液阻网络系统学［M］.北京：机械工业出版社，2002. ［4］弓永军，王祖温，徐杰，等.先导式纯水溢流阀仿真与实验研究［J］.机械工程学报，2010，46（24）：136－142.［5］李棨，张原.Y1－10B先导式溢流阀数字仿真［J］.北京邮电学院学报，1985，26（2）：12－17.［6］张增猛，周华，高院安，等.纯水比例溢流阀静态特性的仿真与试验［J］.煤炭学报，2009，3（11）：1 569－1 573.［7］孙春耕，任海勇，袁锐波，等.基于AMESim的F型π桥溢流阀仿真分析［J］.机床与液压，2010，38（19）：116－117.［8］Davide Cristofori，Andrea Vacca.The Modeling of Electrohydraulic Proportional Valve［J］.J.Dyn.Sys.Meas.Control，2012，134（2）：21 008－21 020.。
基于AMESim的直动式电磁阀动态仿真研究
基于AMESim的直动式电磁阀动态仿真研究袁洪滨;张民庆;孙彦堂【摘要】The mechanical structure and working principle of a direct-acting solenoid valve are introduced.The AMESim-based simulation model of the direct-acting solenoid valve is built.The influences of soft magnetic material,exciting voltage,number of windings circle on the dynamic response characteristics of the solenoid valve are analyzed.The comparison between the test data and simulation analytic results indicates the validity of the AMESim model.%介绍了直动式电磁阀的结构和工作原理,利用AMESim 仿真软件,建立了基于AMESim的直动式电磁阀动态仿真模型,并进行了仿真,研究了软磁材料、励磁电压、等参数对直动式电磁阀动态响应的影响。
仿真分析与试验验证比较表明,该AMESim模型较为准确地描述了电磁阀的动态特性。
【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2011(037)005【总页数】6页(P30-35)【关键词】电磁阀;响应特性;AMESim【作者】袁洪滨;张民庆;孙彦堂【作者单位】西安航天动力研究所,西安710100;上海空间推进研究所,上海200233;西安航天动力研究所,西安710100【正文语种】中文【中图分类】V430-340 引言液体火箭发动机的流体控制系统中大量使用电磁阀作为开关执行元件，控制流体的开启和断流，实现发动机多次重复启动和脉冲工作，对发动机的开、关动态特性及脉冲特性有着重要的影响。
基于AMESim的直动式溢流阀的特性分析研究
9.76 MPa，最小值出现在第 11 s 左右，其值为 2.47
参考文献：
MPa；第 15 s 以后，此时带式输送机的带速已经降到 很低，系统直接将油液压力降到 0，制动油缸很快将制 动盘抱死，带式输送机就完全停了下来。
［1］包继华，于岩，周满山． 下运带式输送机盘式制动系统的研究［J］. 煤 矿 自 动 化 ，2000(5) ：9-10．
大大地增强了 AMESim 的功能。 现在通过 HCD 库
对图 1 进行模型建立，如图 2 所示。
M
图4
0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
时 间 /s
不同阻尼孔直径 d 的压力时间响应曲线
1. d=1.5 mm 2. d=2 mm 3. d=2.5 mm
从图 5 中可以看出， 溢流阀的大小直接影响阀
8
p/MPa p/MPa
当 t=15 s 时，p=3.36 MPa。
以上述各控制点为坐标绘出实际压力控制曲线
如图 5 所示。
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 t/s
图6
7
6
5
1
4
2
3
2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 t/s
实际输出压力曲线与压力控制曲线叠加图
的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性，调整螺钉
5 改变弹簧的预紧力， 这样也就调整了溢流阀的进
口处油液压力 p。
Fs
5
6
0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
时 间 /s
图 3 不同阻尼 B 的压力时间响应曲线
基于AMESim的流量_压力复合阀静特性研究_王飞
基于AMESim的流量_压⼒复合阀静特性研究_王飞液压⽓动与密封/2009年第6期[6]耿培涛,胡晓丽.⼤型油压机系统平稳换向的实现[J].液压与⽓动,2006(9):64-66.[7]李⾦苑,王汝宁.最新锻造⼯艺技术、质量检测与标准规范实务全书[M].北京:当代中国⾳像出版社,2006.基于AMESim 的流量-压⼒复合阀静特性研究王飞（内蒙古⼯业⼤学机械学院，呼和浩特010051）摘要：介绍了⼀种压⼒-流量复合阀，应⽤压差式溢流阀稳定主阀⼯作状态，采⽤可变阻尼器与固定阻尼器串连⽽成的半桥式结构控制负载流量和压⼒，并通过AMESim 建模、仿真，结果表明，该阀的流量、压⼒控制特性良好、结构简单，其压⼒、流量与阀芯位移线性相关性较好。
关键词：AMESim ；压⼒-流量复合阀；静特性中图分类号:TH137.5⽂献标识码:A⽂章编号：1008-0813（2009）06-0020-03Simulation on Static Characteristic of Pressure-FlowComposite Valve Based on AMESimWangFei(Mechanical Engineering Institute of Inner Mongolia University of Technology,Huhhot,010051)Abstract:It introduced a new type of P-Q valve,which uses differential press type overflow valve to steady the active state of the main valve,and uses stable and variable friction for a half-bridge to control the loading press and flow rate,then modeled and emulated it with AMESim.The result approves that the press and flow rate was perfectly controlled,it makes the P-Q valve structure greatly simplified,for its linear dependence relation between the valve movement and press and flow rate.Key Words:AMESim;pressure-flow composite valve;static characteristic引⾔卷纸机卷纸过程是依靠液压控制系统，控制次级臂使母卷与卷纸缸之间产⽣线压⼒———这个卷纸过程，是属于压⼒控制；当卷纸结束时，液压控制系统控制次级臂使母卷快速运⾏到终端位置，⽽后快速回位进⾏下⼀个卷纸———这个过程，是属于流量控制。
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68液压与气动2010年第2期基于A MESi m 的电磁高速开关阀动静态特性研究苏明, 陈伦军1, 21Dyna m ic Characteristic Research ofH i gh Speed On -off Solenoi dV al ve Based on AMES m iS U M i n g , C H E N Lun -jun1, 21(1. 贵州大学机械工程学院, 贵州贵阳 550003; 2. 贵州省机电研究设计院, 贵州贵阳 550003摘要:在分析电磁高速开关阀磁路及机液结构的基础上, 采用AMES i m 建立了电磁高速开关阀模型, 基于该模型在不同占空比及不同工作频率情况下进行了仿真, 分析了P WM 信号、电流、阀芯位移关系, 从控制角度提出了改善电磁高速开关阀性能的思路。
关键词:AMES i m ; 电磁高速开关阀; 动态模型; 仿真中图分类号TH 137 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2010 02-0068-051 引言电磁高速开关阀作为一种流体控制的新型控制元件, 采用P WM 控制方法, 可容易与计算机接口直接相连, 实现计算机技术与流体控制技术的良性有机结合, 进行液压系统的直接数字控制。
同比例阀、伺服阀等相比, 电磁高速开关阀且具有结构简单、抗污染能力强等特点。
电磁高速开关阀涉及机、电、磁、液多种领域知识, 很难建立其精确数学模型, 而且流体脉宽调制P WM 控制系统是一类本质非线性控制系统, 由于流体控制阀的响应速度限制, 调制频率不可能很高, 系统的分析[5]和设计比较困难。
法国I M AG I N E 公司于1995年推出的专门用于工程系统建模、仿真及动力学分析的AM ES i m 软件, 为流体动力、机械、热、电磁、控制等工程系统提供了一个完善的综合仿真环境及灵活的解决方案, 具有丰富的模型库, 可以采用基本元素法按照实际物理系统来构建自定义模块或者仿真模型, 而不需要去推导复杂的数学模型, 这可使研究人员将更多精力投入到实际物理模型的研究当中。
本文基于AMES i m 建立了电磁高速开关阀的数字模型, 分析了P WM 信号、电流、阀芯位移关系, 从控制角度提出了改善电磁高速开关阀动态特性的思路。
2 电磁高速开关阀的结构及磁路螺纹插装式电磁高速开关阀结构见图1。
当电磁铁2断电时, 供油球阀7在供油-回油压差作用下向1. 衔铁2. 线圈3. 极靴4. 阀体5. 回油球阀6. 分离销7. 供油球阀左运动, 使供油口与控制口接通; 在供油球阀左移的同时, 通过分离销的作用推动回油球阀5紧靠密封座面, 使回油口与供油口断开, 控制口为高压。
当电磁铁通电时, 衔铁1产生的电磁推力通过顶杆和分离销6使回油球阀5与供油球阀7一起右移, 直至供油球阀紧靠其密封座面, 此时回油球阀5打开关闭, 供油球阀7关闭, 控制口为低压。
该阀的一个显著特点是借助油口与控制口的压差作用使球阀回位, 寿命长[3]。
图1 电磁高速开关阀的结构简图根据高速开关阀的结构, 绘制出高速开关阀主要磁通路径及等效磁路如图2所示。
磁路中主要有3个气隙, 分别为主气隙(工作气隙和两个次气隙(气隙I 和气隙II 。
图2中, ¹为气隙中主磁通路径, º和»为边缘磁通路径, ¼和½为漏磁通路径, 假设磁通或磁收稿日期:2009-08-10作者简介:苏明(1962 , 男, 福建浦城人, 研究员, 博士生, 主要研究方向为机电传动与控制。
2010年第2期液压与气动6970f s 稳态液动力f t 瞬态液动力f l 液压力x v 阀芯位移液压与气动2010年第2期3. 3 基于AMES i m 的电磁高速开关阀的动态模型据图3、图4所示的电磁高速开关阀电磁模型及机液动力学模型, 得出电磁高速开关阀动态模型如图5所示。
利用一个P WM 信号去控制开关管的通断, 从而控制高速开关阀的通断。
F D 电磁力根据图1所示电磁高速开关阀的结构简图, 采用AM ES i m 中的H CD (基本元件设计库建立电磁高速开关阀的机液动力学模型如图4。
各子模型的作用、功能如表2。
图5 电磁高速开关阀动态模型4 动、静态特性仿真研究4. 1 P WM 信号、电流、阀芯位移关系给定供油压力20M P , f P WM =50H z , S =0. 5时P WM 信号、电流、阀芯位移关系如图6。
图6 电磁高速开关阀P WM 信号、电流、阀芯位移关系图6中t p 为P WM 脉冲宽度; t f 为P WM 脉冲周期;t on 为开启时间, 从P WM 脉冲上升沿到阀完全打开的时间; t dn 为阀芯开启的滞后时间, 从P WM 脉冲上升沿到阀开始打开的时间; t off 为关闭时间, 从PWM 脉冲下降沿到阀完全关闭的时间; t d f 为阀芯关闭的滞后时间, 阀芯从全开到开始关闭时的时间; S =t p t f 为P WM 脉冲占空比。
对图6中P WM 信号、电流、阀芯位移分析如下:(1 阀芯开启运动比P WM 脉冲信号上升沿滞后。
当P WM 脉冲上升沿到来时, 电流开始上升, 当电磁力可以克服负载阻力时, 阀芯开始开启运动, 从P WM 脉冲上升沿到阀芯开始开启运动的这一段时间, 就是阀芯开启的滞后时间t dn ;(2 阀芯从开启到完全打开需要一定的运动时间, 这个时间为t on -t ;2010年第2期液压与气动71图7 不同占空比时电磁高速开关阀P WM 信号、电流、阀芯位移关系(3 阀芯关闭运动比P WM 脉冲信号下降沿滞后。
当P WM 脉冲下降沿到来时, 在二极管的续流作用下, 电流开始下降, 电磁力下降, 当液压力足以克服电磁力及阻力时, 阀芯开始关闭运动, 从P WM 脉冲下降沿到阀芯开始关闭运动的这一段时间, 就是阀芯关闭的滞后时间t d f ;(4 阀芯从开始关闭运动到完全关闭需要一定的运动时间, 这个时间为t o ff -t 。
4. 2 不同占空比的动态特性仿真工作频率50H z 时, 在不同占空比情况下, 电磁高速开关阀P WM 信号、电流、阀芯位移关系仿真结果如图7。
分析S 与P WM 信号、电流、阀芯位移关系, 可以发现以下规律。
(1 当S 值很小时(如S =0. 1, 由于电磁力尚未上升到足以可以克服阻力的值, 尚未克服开启滞后时间t dn , 所以, 阀芯不能开启, 长期处于完全关闭位置; (2 当S 值较小时(如S =0. 2, 由于电磁力上升到足以可以克服阻力的值后, 尚未完成开启运动过程, P WM 脉冲下降沿就已经到来, 即尚未克服阀芯开启运动时间t on -t d n , 所以, 阀芯不能完全开启, 就已经开始关闭运动过程了;(3 当S 值较大时(如S =0. 9, 由于电磁力下降还未达到足以使阀芯完全关闭状态时, P WM 脉冲上升沿已经到来, 又进入了电流上升过程, 即尚未克服阀芯关闭运动时间t o ff -t d , 所以, 阀芯不能完全关闭, 就已经开始开启运动过程了;(4 当S 值很大时(如S =0. 95, 由于电磁力下降还未达到足以使阀芯开始关闭运动时, P WM 脉冲上升沿已经到来, 又进入了电流上升过程, 即尚未克服阀芯关闭的滞后时间t df , 所以, 阀芯不能完全关闭, 就已经开始开启运动过程了。
4. 3 不同工作频率下的静态特性仿真1 空载流量占空比特性当负载发压力为零时, 阀输出平均流量与输入P WM 信号的占空比间的关系是常用特性, 称为空载流量占空比特性(图8a, 或简称流量-占空比特性2 空载压力特性空载压力特性(图8b 指负载流量为零时, 平均负[6]载压力与P WM 信号之间的关系。
[6]。
图8 电磁高速开关阀空载特性分析图8, 可以看出:随着工作频率的增加, 空载流量占空比特性和空载压力特性的调节死区增加, 流量和压力随占空比有效调节的S 的范围明显变小, 曲线整体明显变陡, 静态特性变差。
72液压与气动2010年第2期液压润滑系统中静电问题分析与解决方法阚超, 廖支援, PuliyurM adhavan112E l ectrostatic Charge Generati on and Sol uti on on E lectrostati c D ischarge Prob l e m i n Hydraulic and Lubricati on Syste mKAN Chao , LIAO Zh-i yuan , Pu li y urM adhavan112(1. 颇尔过滤器(北京有限公司, 北京 100176; 2. Sc i entifi c and L aboratory Serv ices , Pa ll Co rporati on , USA摘要:该文针对当前液压润滑系统中出现的静电问题及其可能造成的危害, 从理论上分析了静电现象产生的原因和影响因素, 详细介绍了采用防静电滤材消除静电问题的研究成果及用于解决实际静电问题的成功案例。
关键词:静电; 液压润滑系统; 防静电滤材中图分类号:TH 137 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2010 02-0072-04引言现代液压润滑技术的飞速发展使得对于此类系统维护的要求不断增强, 这意味着客户需要对系统和油液的运行状况更加关注。
近来, 国内一些钢厂、纸厂的液压润滑系统现场操作人员抱怨, 在系统监控维护过程中, 听到系统某元件(通常主要为过滤器内部有类似放电的/噼啪0声音; 在过滤器使用一定时间后, 取出滤芯检查时发现滤芯表面有破损; 或是在油箱内回油口看到明显放电现象。
这些情况都是液压润滑系统5 结论及分析通过仿真看出:(1 电磁高速开关阀阀芯开启滞后时间t dn 、阀芯关闭滞后时间t d f 的存在是导致阀芯运动不能随P WM 脉冲占空比实现有效调节、工作频率受限制的主要原因;(2 在其他条件不变的情况下, 电磁高速开关阀工作频率的增加导致静态特性变差。
虽然影响电磁高速开关阀动、静态特性的因素众多, 但无疑如何减小阀芯开启的滞后时间t dn 、及阀芯关闭的滞后时间t d f 是改善电磁高速开关阀动、静态特性的重要方面。
从控制的角度出发, 可以采取以下策略:¹要实现减小开启的滞后时间t d n 及阀芯开启运动时间t on -t dn , 应该使电流波形上升时间尽可能短;存在静电现象的标志。
目前了解到的静电现象在液压润滑系统中的具体表现形式主要有以下几种情况:能够在系统中(过滤器或油箱内出现类似放电的/噼啪0声; 系统过滤器滤芯寿命急剧下降; 滤芯表面缠带甚至滤材破损; 某些收稿日期:2009-08-13作者简介:阚超(1978 , 男, 满族, 河北秦皇岛人, 工程师, 博士, 主要从事污染控制与过滤分离技术方面的工作。