基于AMESim恒功率泵的动静态特性仿真分析
基于AMESim的恒压变量柱塞泵的建模与仿真分析
合度 ，说 明所建立 的该型恒压变量柱塞泵仿 真模型是 比较准确 的。同时得 出了恒 压变量柱塞泵的超调量及恒压调整时 间。
关键 词 ：恒压变量柱塞泵 ；Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ；静动态特性 中图分 类号 ：Ｔ Ｈ１ ３ ７ ；Ｒ ３ １ ８ ． ６ 文献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ － ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ７ ）０ ５ — １ ０ ０ — ４
基于 Ａ Ｍ Ｅ Ｓ ｉ ｍ 的恒 压 变量 柱 塞 泵 的 建模 与仿 真分 析
罗威 ，邹 大鹏 ，肖体 兵 ，贾讲 开 ，吴百海
（ 广 东工业 大学机 电工程 学 院 ，广 东广 州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ：分析 了恒压变量柱塞泵 的工作原理 和机能 ，利用 Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ的液压 机械信号 库建立该 型恒压变量柱 塞泵 的仿 真模 型 ，根据恒压 变量 柱塞泵实际 的结构 与尺寸设 置仿真模型 的各个 参数 ，对恒 压变量柱 塞泵静 动态特性进行 仿真 研究 ，得 出 了恒压变量柱塞泵 工作 时泵 口的压力 和流量特 性曲线 。将其与恒压变量柱塞 泵 的流量 压力样本 特性 曲线对 比，具有一定 吻
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AVG变量泵动态特性研究分析
基于AMESim的AVG变量泵动态特性分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于AMESim的A4VG变量泵动态特性分析2011-11-15 15:54:54 作者：孙东坡王建明张戈魏海洲来源：•本文介绍了对在大吨位履带起重机液压系统中广泛应用的A4VG主泵工作原理及内部结构进行深入分析，建立A4VG主泵详细的AMESim仿真模型，分析动态变化过程中伺服阀芯及排量调节缸的动作过程，实验结果验证了仿真模型的正确性。
0 引言采用先进的数字化样机技术进行产品开发，可以提高产品开发效率、节约成本。
重要部件的仿真模型是整机数字化样机的重要组成部分，它的准确与否直接影响整机数字化样机的质量。
A4VG系列泵是德国力士乐公司生产的变量泵，在大吨位履带起重机中得到广泛的应用。
本文通过对A4VG250EP4变量泵调节机构的深入分析，结合泵调节机构内部结构建立其AMESim仿真模型，对其动态性能进行仿真分析及实验研究，保证主泵模型的准确。
1 A4VG变量泵原理及结构1.1 A4VG泵工作原理A4VG250EP4变量泵液压原理如图1所示。
其由伺服阀、变量调节缸、柱塞、斜盘、单向溢流阀及压力切断阀等组成。
其中由伺服阀和变量调节缸等组成的变量调节机构决定了主泵的动态响应。
图1 A4VG250EP4变量泵液压原理图由图1可知，a、b两端比例电磁铁电流的大小决定了伺服阀打开的方向及开口度，通过控制伺服阀开口可以改变变量活塞的位移，进而改变泵斜盘的倾角，达到变量的目的。
该系统是力反馈式闭环控制回路，具有结构紧凑，响应快速等优点，且便于远程控制。
1.2 A4VG泵内部结构及工作过程伺服变量机构内部结构图如图2所示，该变量机构主要由两端比例电磁铁、伺服阀芯、杠杆、拨叉及排量调节弹簧缸等组成。
图2 伺服变量机构内部结构及工作过程图其工作过程如图2所示。
基于AMESim仿真的泵车搅拌系统研究
96 建设机械技术与管理 2023.03 0 引 言泵车作为一种连续的混凝土输送机械，在施工中具有重要的作用。
泵车搅拌系统位于料斗内，主要用于对料斗内的水泥混凝土进行再次搅拌，防止混凝土泌水离析和塌落度损失，保持其可泵性和施工和易性。
搅拌系统设计得合理与否将直接影响泵车的泵送性能，比较理想的搅拌轴转速应有一定变化范围，在大方量泵送时搅拌速度应稍快，最高转速以30r/min 左右为宜，转速不能太低，否则易使骨料沉降，造成混凝土的离析[1]。
当正常工作中的叶片突然被卡时，驱动搅拌轴的液压马达进油腔压力会急剧升高，升高至系统限定值时，电磁换向阀换位，搅拌马达反转，起到预防和排除卡死的作用[2]。
为了提高泵车液压系统的自动化程度，确保设备的安全，料斗搅拌系统都应设置自动正反转油路[3]。
1 搅拌系统结构及工作原理泵车搅拌系统由搅拌马达，搅拌轴、左搅拌叶片、右搅拌叶片、轴承及其密封件等组成，工作时由液压马达直接驱动搅拌轴带动搅拌叶片搅拌[4]。
其液压工作原理图见图1。
其工作原理为液压泵在电机的驱动下工作，电磁换向阀3处于右位，在液压油的作用下搅拌马达4正转。
当搅拌系统压力升高至设定值以上，电气控制系统控制电磁换向阀电磁铁得电，电磁换向阀3处于左位，搅拌马达4反转。
如果系统压力继续升高至溢流阀设定压力，溢流阀开启卸荷。
2 搭建仿真模型通过搅拌系统液压工作原理图，使用AMESim 软件可以搭建搅拌系统的仿真模型，搭建好的仿真模型见图2。
泵的转速为100rev/min ，排量20cc/rev ；溢流阀设定压力15Mp ，粘性摩擦系数3Nm/（rev/min ）,马达转速为28rev/min ，电磁换向阀额定工作电流40mA ，电磁换向阀的换向使用线性的分段信号进行模拟。
基于AMESim 仿真的泵车搅拌系统研究Research on Mixing System of Pump Truck Based on AMESim周智勇（山西工程科技职业大学智能制造学院，山西 太原 030619）摘要：通过研究电磁换向阀、液压马达和溢流阀等液压元件的压力、流量变化情况，对泵车搅拌系统的工作特性展开了仿真研究。
基于AMESim仿真的泵车摆阀油缸系统性能分析
2023.05 建设机械技术与管理75基于AMESim 仿真的泵车摆阀油缸系统性能分析Per formance Analysis of Pump Car Swing Valve Cylinder SystemBased on AMESim周智勇（山西工程科技职业大学智能制造学院，山西 太原 030619）摘要：通过AMESim 软件搭建了泵车摇摆机构摆阀油缸的液压工作仿真模型，研究了不同的液压泵转速、液压缸活塞直径对系统性能的影响，通过调整泵的转速和活塞直径均可以实现活塞移动速度的调整。
随着液压泵转速排量的增加，活塞直径的减小，液压缸活塞移动速度加快，系统能耗增加；活塞直径在40mm 情况下，系统工作压力较高，达到系统压力临界值。
关键词：AMESim ；摆阀油缸；仿真模型；性能分析中图分类号：TH137.1 文献标识码：A0 引 言泵车是混凝土施工的一种重要机械，它利用压力将混凝土沿管道连续进行输送。
泵车主要通过S 管阀的换向来实现混凝土输送缸吸入和泵出混凝土，由摇摆机构摆阀油缸的左右摆动来带动换向。
摇摆机构摆阀油缸液压系统一般使用的是单向定量泵，收到混凝土输送缸活塞换向信号后，S 管阀随之换向，S 管阀换向周期为恒定值，在设计过程中必须保证摆阀油缸动作速度与S 管阀换向周期相匹配，泵的转速和液压缸的直径对于摆阀油缸动作速度的影响较大。
1 摆阀油缸液压系统工作原理图摆阀机构主要由摆阀固定座、左右摆阀油缸、摇臂和摆阀卡板等组成，一般安装在料斗的后方，其结构见图1。
摆阀机构在液压油的作用下推动左右两个摆阀油缸的活塞缸，活塞缸驱动摇臂，带动S 管阀左右摆动，实现换向。
摆阀油缸的液压工作回路由泵、溢流阀、单向阀、电磁换向阀、左摆阀油缸、右摆阀油缸、蓄能器和球阀等组成，其液压工作原理图见图2。
其工作原理为，当电磁换向阀处于右位，在液压泵的驱动下高压液压油通过电磁换向阀进入左摆阀油缸的无杆腔，推动活塞缸伸出，从而推动摆臂带动S 管阀换向。
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的钻井泵液压系统动态特性仿真
#专题研究!基于A MESm i的钻井泵液压系统动态特性仿真*惠纪庄纪真邹亚科(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室)摘要设计液压钻井泵的关键是分析液压系统的动态特性。
针对钻井泵液压系统应用系统协同仿真软件A MESi m建立了液压系统仿真模型,并分析了钻井泵液压系统的各种工作状态,确定了最佳匹配参数,使得系统和液压元件的设计缺陷在物理成型前就得到优化。
结果表明,应用该方案可以使钻井泵流量稳定,无脉动;通过A MESi m仿真模型验证本方案在设计布置3个泵缸活塞初始位置、调节缸速比为2时能达到预期目标;为了保证3个活塞缸的协调运动,必须合理地设计开环增益,通过不断验证,找到一个合理的数值。
关键词钻井泵液压系统A MESi m软件动态特性仿真0引言近年来,国内外学者对钻井泵的研究发现,保证钻井泵的流量稳定、无脉动是提高其工作性能的关键[1]。
另外,研制功率大、体积小适合运输的新型钻井泵也是很多设计人员追求的目标。
美国Na2 ti o nal O il w e ll公司研制出了H e li x型六缸无脉动钻井泵。
该泵只是对机械结构做了改进,在一定程度上提高了工作性能,但是庞大的动力端结构并没有得到很大的简化。
液压钻井泵以其工作性能好、结构紧凑、体积小、密封性好、适合大批量生产的特点逐渐代替了传统的机械式钻井泵。
文献[2]表明,设计液压钻井泵的关键是分析液压系统的动态特性。
应用A MESi m软件可以使用户借助其友好的、面向实际应用的方案,研究任何元件或回路的动力学特性。
针对笔者开发的钻井泵液压系统,应用系统协同仿真软件A MESi m建立了液压系统的仿真模型,并运用A MESi m软件分析钻井泵液压系统的各种工作状态,确定最佳匹配参数,使得系统和液压元件的设计缺陷在物理成型前就得到优化,极大地缩短了设计周期,降低了设计成本。
仿真结果与试验结果吻合,验证了仿真过程的有效性。
1钻井泵液压系统仿真模型的建立111钻井泵液压系统原理本方案提供的三缸单作用液压钻井泵是由带自动换向功能的电液换向阀的油缸驱动泵缸工作的[3],通过合理布置3个泵缸活塞的初始位置,达到稳定流量输出的目的。
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的一种双作用往复抽油泵仿真研究
基于AMESim的一种双作用往复抽油泵仿真研究双作用往复抽油泵是一种常见的抽油设备，其工作原理是通过往复运动的活塞让泵腔内的压力发生变化，进而抽取或排放介质。
在石油工业中，双作用往复抽油泵是一种重要的井口采油设备，其性能直接影响到采油效率和生产成本。
为了更好地优化抽油泵的设计和工作参数，采用基于AMESim的仿真技术进行研究，是目前比较普遍的方法。
在进行双作用往复抽油泵仿真研究时，需要建立合适的模型并进行相应的参数设定。
在AMESim平台上，可以通过引入液压元件、机械元件和控制元件等各种组件，构建出比较真实的双作用往复抽油泵模型。
例如，抽油泵的活塞可以通过机械元件模块构建，而泵腔和阀门等则可以利用液压元件模块实现。
此外，控制元件模块可以用于控制泵的加速、减速、停机等操作。
在建立好模型后，可以通过仿真工具对双作用往复抽油泵进行运行仿真，研究其性能和工作特点。
比如，可以通过改变泵的运行速度、活塞的行程、泵的排量等参数，来研究不同条件下泵腔内压力的变化和流量的变化情况。
此外，还可以通过仿真工具实现自动控制和优化，从而提高抽油泵的效率和安全性。
需要指出的是，当进行基于AMESim的双作用往复抽油泵仿真研究时，需要对涉及到的各种参数和元件进行较为深入的分析和研究。
例如，对于泵腔内液体状态的变化，需要考虑液体的物理性质和流动特性等因素，对于活塞的运动状态，需要考虑动力学和力学等知识，对于控制元件的设计与选择，需要考虑控制系统的稳定性和可靠性。
只有在对这些因素有一定的理解和把握后，才能真正实现基于AMESim的双作用往复抽油泵仿真研究，并从中获得更加准确的研究成果。
总之，基于AMESim的双作用往复抽油泵仿真研究是一种比较有效和实用的方法，可以为石油工业提供更好的技术支持和决策依据。
但是，在具体实践中需要注重技术的深入和细致，以免因为粗糙的参数设定或误差分析等问题导致实验结果无法准确反映实际情况。
对于双作用往复抽油泵的数据，我们需要关注泵的排量、功率、效率等参数，以及其与泵计功率（Pump Jack）之间的关系和影响。
恒功率变量柱塞泵动特性仿真与研究
与样本 曲线接近 ，验证 了仿 真模 型的正确性 ，并 通过所建 模型分 析得 出了负载变化 、换 向阀开度对 于恒功率 控 制柱塞泵变量的影响 ，为恒功率控 制柱 塞泵 的优 化设计 提供了理论 依据 。 关键词 ：恒功率 ；柱塞泵 ；动态特性 ；仿真 ；Ａ Ｓｍ ＭＥ ｉ 中图分类号 ：Ｔ ３２ Ｈ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ０ ８ （０ １ １— ０ ６— ３ ０ １— ７ ５ ２ １ ）ｌ ０ ５ ０
功率先导 阀参数
名义流量／ Ｌ・ ｉ ） （ ｍｎ
名义压 ￣／ Ｐ Ｍａ 开启 比
变 量 大 缸 缸 径／ ｍ ｍ 变 量 小 缸 缸 径／ ｍ ｍ
３ｏ ０
０１ ． １
在获得正确的仿真模型后 ，本文对泵的关于负 载变化及换 向阀开 口度的动特性影响进行了分析 。
３ １ 负 载变 化对 动态特 性 的影 响 ．
通过调节节流 阀来表 现不 同的负载 。节流阀
压 力设 定 值 越 小 ，意 味 着 负 载 越 小 。将 负 载分 别 设置 为 ３ＭＰ 、３ＭＰ １ ａ ３ ａ和 ３ Ｐ ，获得泵 压力 一流 ５Ｍ ａ
一
１ ．压力补偿 阀 ２ 变量液压缸 ．
４ ．可 调 节 流 阀
３ ．功率先导 阀
５ ．换 向 阀
图 ３ 液压回路仿真模型
最 大排 量 （ 时 叵功率 曲线 不起作 用 ） 此 ２ 如 果负 载不 变 ，减 小 主 阀开度 （ 时 功率 ） 此
，
ｃ ｌ
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删
值为临界的 ９ Ｗ） ０ｋ ，回复负载传感控 制，泵出 口 压 力上 升 ，然 后 压 力 补 偿 阀右 侧 油 液 ： 部 分 从 有一
簧 压缩 对 于柱塞 泵排 量 的影响 。
基于AMESim的泵控马达变转速系统仿真分析
2010年第9期液压与气动基于A MESi m的泵控马达变转速系统仿真分析彭天好,朱刘英,胡佑兰Sm i ulati on analysis of pu mp contro l motor varia b le speedsyste m based on AMES m iPE NG T ian hao,Z HU L i u y ing,HU You lan(安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001)摘 要:介绍了泵控马达变转速调速实验系统的组成,推导了变频器及电机的数学模型,根据数学模型在AMES i m中构建了变频器及电机的仿真模型,并与液压系统回路仿真模型相结合,从而在AMES i m中建立了泵控马达变转速调速系统的仿真模型,并对系统的开环及闭环PI D特性进行了仿真分析,通过仿真分析,得到了有益的结论。
关键词:AM ESi m;泵控马达;变转速;PI D控制;仿真分析中图分类号:TP137 文献标识码:B 文章编号:1000 4858(2010)09 0033 030 引言变量泵控马达的容积调速回路常用于大功率液压系统中,在工程领域也有较广泛的应用,如采煤机、液压提升机等。
但是这种泵控马达容积调速方式存在系统复杂、自动化程度低、对油液要求较高等缺点,其控制精度、工作效率没有得到很大的提高。
交流变频电机与定量泵构成的电液控制系统不仅同样可以避免节流和溢流损耗,而且在轻载时还可提高异步电动机的运行效率和功率因数,泵控马达变转速调速系统在不同的控制参量时具有不同的性能特点和控制方法[1-2],本文主要是通过在AMES i m中建立系统的仿真模型,分析马达的转速特性,并通过PI D控制,改善系统的性能。
1 泵控马达变转速系统的原理泵控马达变转速系统的原理图如图1所示,系统主要有由变频器、变频调速三相异步电机、变量泵、溢流阀、比例方向阀、比例溢流阀、马达和加载泵组成。
改变变频器1接收的控制信号,可以改变变频器供给异步电机2的电压,从而调节电机的转速,电机带动主液压泵3旋转使其输出一定流量的压力油,压力油经单向阀4、截止阀5和比例方向阀7驱动双向定量马达8做回转运动,通过改变主泵的转速和方向来控制马达8的转速和旋转方向,马达出油口的低压油经比例方向阀再流回油箱。
AMESim 泵阀协调控制电动静液作动器方案分析
/tractate_show.asp?D_ID=248 (1 of 6)2008-11-16 18:17:47
该方案与典型的EHA 系统结构上的不同之处在于: ①用补油环节代替了蓄能器(增压油箱),补油泵的出口压 力设置为系统最高工作压力的一半; ②引入了TPCV, 使作动筒的两腔均为控制腔,提高了系统的频响. 同时由于 该方案本身是容积控制系统还具有较高的效率.
该方案对比前面两种方案来说, TPCV 为自动调节, 控制相对简单. 但该阀的加工制造是难点,而且其性能好 坏将直接影响该方案的响应性能. 2 各方案的仿真分析
摘 要: 针对典型的EHA (Electro-Hydrostatic Actuator)系统存在的频响较低的问题,为了兼顾作动系统的效率 和频响,将控制阀引入了EHA系统,提出了3种泵阀协调控制的EHA方案,分别是:采用EHSV (Electro-Hydraulic Servo Valve)的EHA 系统,采用DDV (Direct Drive Valve)的EHA 系统以及采用TPCV (Total Pressure Control Valve)的EHA 系统. 阐述了这3种方案的系统组成及工作原理,采用AMESim 对这3种方案及典型的 EHA 进行了仿真对比分析. 从仿真结果可以看出:泵阀协调控制的EHA 系统可以大大提高系统的频响,同时还 具有较高的效率. 作为3种过渡方案,将对目前机载电动静液作动系统的研制具有实际指导意义. 关 键 词: 功率电传; 电动静液作动器; 泵阀协调控制; 电液伺服阀; 直接驱动阀; 总压力控制阀 中图分类号: V 245. 1; TH 137 文献标识码:A 文章编号: 100125965 (2008) 02-0131-04 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50675009) 作者简介: 齐海涛(1981-),男,山东淄博人,博士生, haitao8642@163. com.
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
ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ８ｒｅ ｓｉｇｎ ｏｆ ｗｅａｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｕｍｐ ａｎｄ
ｓｙｓｔｅｍ ｆｌｕｘ ｃｈａｎｇｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｉｓｔｏｎ ｐｕｍｐ；Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｄｅｌ；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。 ３ ＡＭＥＳｉｍ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。
AMESim动力传动系统建模、仿真和分析解决方案
- 扭矩的变化及其齿接触力 - 换档品质 - 液压系统正常工作， 失效安全分析 - 元件性能分析 - 功率流 - 传动损失 - 热交换及其油冷却器的尺寸确定
Performances&losses Passenger Comfort NVH
以下应用的完美方案: - 手动/手动自动变速器 - DCT (Dual Clutch Transmission) - 自动变速器 - 静液传动 - 复合传动 - CVT / IVT (Continuous或Infinitely variable)
应用
- 扭矩变化及其最大值 (驱动链阻力特性分析) - 车辆运动的舒适性 (SUV和卡车发动机纵置的jerk和roll分析)， 考虑驱动链的动态特性，包括发
动机在支座上的运动。 - 设计和优化作动和主动控制系统: TCC (变矩器离合器)， 分动器， 主动差速器， 发动机支座
定位…
发动机 – 详述
机械模型：主要包括齿轮模型（定轴齿轮和行星齿轮）， 惰轮， 差速器模型， 同步器
模型， 片式离合器模型， 片式制动器模型， 带式制动器模型， 单向轮模型， 变矩器 模型， 无级变速器模型等。同时在模型中需要考虑回转元件的回转惯性， 齿轮的间隙 撞击效应， 传动轴的扭转刚度等现象。 因此对仿真软件需要有专门的动力传动方面应 用库来支持自动变速器机械模型的建立， 同时为了能够实现硬件在环仿真， 仿真软件 建立的机械模型必须支持实时代码的产生， 从而能够通过实时仿真平台跟事物连接起来 仿真。
Driveline
2D/3D Modeling U-joints, Tires ESP / ASR Piloted Differential
Transmission
Robotized / Automatics DCT/Hybrid IVT/CVT
基于AMESim的钻机恒压变量泵控液压系统仿真分析
炭
工
程
２１ ０ １年第 ｌ ２期
基 于 Ａ Ｓｍ 的钻机 恒 压 变 量 泵控 ＭＥ ｉ 液压 系统 仿 真 分析
王敬 国
（ 中国煤炭科工集团 西安研究 院 ，陕西 西安 ７０ ７ ） １０７
摘
要 ：在 分 析 目前 全 液 压 钻 机 液 压 系统控 制 方 式 的 基 础 上 ，从 节 能 的 角度 考 虑 ，应 用
Ａ Ｅ ｉ （ ｄａ ｃｄ Ｍｏｅｎ ｎｉ ｎ ｅｔ ｏ Ｐｒ ｒ ｉｇ Ｍ Ｓｍ Ａ ｖｎ ｅ ｄ ｌ ｇＥ ｖ ｏ ｍ ｎ ｆｒ ｅｆ ｍ ｎ ｉ ｒ ｏ Ｓ ｌ ｉ ｆ ｎｉｅｒ ｇｓｓ ｍ ） 法 国 Ｉ ｇ ｅ 司 于 １９ ｉ ａｏ ｏ ｇ ｅ ｎ ｔ ｓ 是 ｍｕ ｔ ｎ ｅ ｎ ｉ ｙ ｅ ｍａｉ 公 ｎ ５ ９
分析软件 。它为用户 提供 了一个 时域仿 真建模 环境 ，可使
用 已 有 的模 型 或 建 立 新 的子 模 型 元 件 ，构 建 优 化 设 计 所 需
能源消耗。通过动态 的仿 真分析 ，深 入研究 恒压泵 控给 进 液压系统 ，进一 步分析其 特点 ，对 提高系 统 的可靠性 ，提 高钻机效率具有现实意义 。
模拟仿真法是用模 拟计算 机 或是模拟 电路来 进行液 压 系统动态 特性 的模 拟 与分 析 ，该方 法具 有接 近 实际 情况 、 系统参数调整和调 试简单 以及运 算速度 快等 优点 ，最 大缺 点是运算精度低 。 实验研究法可 以直观地 、真实地 了解液 压系统 的动 态 特性和参数 变化 ，但这 种方法 周期长 、费用大 ，且 往往 不
具有通用性 。
液压 系统作 为完 成全 液压钻 机控制 功能 的重要 组成部 分 ，经历 了相 当长 的一段发展过程 。２ ０世纪 ８ ０年代以前全 液压钻机上定量泵 、定量马达 的应 用较普遍 。到 了 ８ ０年代 初期 ，为提高全 液压 钻机工作 效率 、减 少能量 消耗 ，一 部 分钻机将定量泵改 成变量 泵 ，使发 动机在 较好 的状态 下运 行 。到 ８ 代后 期 ，液 压 系统 已经 发展 到 比较 成 熟 的地 ０年 步 ，双变量调速 系统在 国外先 进设备 上得 到广泛应 用 ，国 内也 出现 了一些采 用双变 量系 统调速 的机 型，全 液压钻 机
恒功率变量泵的动态特性仿真研究
ｄ ｔ ｓ ｌａ ｎ ｕ ｆｔ ｅ ｍｏ ｅ ，ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｆＡＭＥ Ｉ ｍｏ ｅ ｓｖ ｒ ｅ ｙ ｔ ｅ ｒ ｖ ｒ ｉｇ ｖ ｒ ｃ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ａａ ａ ｏ ｄ ｉｐ ｔｏ ｄ ｌ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｈ Ｓ Ｍ ｄ ｌ ｗａ ｅ ｆ ｄ ｂ ｈ ｅ ｅ ｓｎ ｅ ｆ ａ ｉ ｔｏ ．Ｔ ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｉ ｉ ｉ ｉ ｏ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｌ
摘
Hale Waihona Puke 要 ： 恒功率变量泵 能保 证工程机械工作过程 中充分 吸收发动机的输 出功率 。为深入研究 变量泵 的变量动 态特性 ，
分析 并建 立 了 恒 功 率 变 量 泵 的 关 键 部 件 数 学 模 型 ， 用 液 压 仿 真 软 件 Ａ ＳＭ 构 建 了仿 真 模 型 。将 实 测 压 力 数 据 作 为 并 ＭＥ Ｉ 模 型 的负 载输 入 ， 向验 证 了所 建 模 型 的 正 确 性 ， 析 了变 量 泵 进 入 恒 功 率 调 节 区域 后 主 泵 压 力 、 量 弹 簧 预 紧 力 、 双 反 分 变 单 测 量 弹簧 、 限 载 荷 控 制 压 力 等 参 数 变 化 对 变 量 泵 动 态 特 性 的影 响 。仿 真 结 果 表 明 ， 模 型 能 够 满 足 变 量 泵 的 动 态 特 性 极 该 分析要求 。 关键 词 ： 恒 功 率 ； 量 泵 ； ＭＥ Ｉ 反 向验 证 ； 真 变 Ａ ＳＭ； 仿 中 图分 类 号 ： Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文献标识 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ２ ．０ ０ １ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ． ０５— ３ ９ ２ １． ｓ １
Ｓｉ ｕｌ ｔｏ ｏ ｙ ｍ ｉ ｍ ａ ｉ ｎ ｎ Ｄ ｎａ ｃ Ｃｈａ ａｃ ｅ ｉｔｃ ｆ Ｃｏ ｔ ｎｔＰｏ ｒ Ｖ ａ ｉ ｂｌ ｒ ｔ ｒ ｓｉｓ ｏ ｎｓａ ｗｅ ｒａ ｅ Ｐｕｍ ｐ
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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。
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。
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,采用压力阀、流量阀、双弹簧功率阀的配合工作实现泵压力、流量、功率的复合控制,而且该泵是通过功率阀三角槽结构溢流的方式实现恒功率控制。
因此,在该泵实现功率控制的过程中不仅受到自身功率阀结构参数的影响,而且也会受到其他功能控制阀结构参数的影响。
作者从上述的两个影响方面出发,针对流量阀弹簧刚度和功率阀三角槽个数进行分析。
采用先进的液压仿真软件A M ESm i 搭建完整的压力流量功率复合控制泵仿真模型,并采用MATLAB 精确计算功率阀阀芯结构参数并将其导入AM ESm i 中,然后变参分析,最终获得合理的结构参数。
1!恒功率控制原理图1!压力流量功率复合控制泵原理图!图2!压力流量功率复合控制泵静态工作曲线示意图压力流量功率复合控制泵是通过预先设定,在不同工作压力下,使泵处于不同控制工况。
根据压力流量功率复合控制原理图(图1),结合其静态工作曲线(图2)及功率阀结构示意图(图3),说明该泵工作原理。
1 阀芯!2 阀套!3 功率弹簧∀!4 功率弹簧#!5 阀芯三角槽结构图3!功率阀结构示意图OA 段泵处于恒流量工作阶段,这一阶段泵在不同工作压力下都保持泵出口流量的恒定,它是通过节流阀两端的压差对流量阀阀芯的作用力与流量阀弹簧预设压缩力的平衡控制流量阀阀芯左右位的移动,从而改变泵排量来保持出口流量的恒定。
AC 段是恒功率控制阶段,通过AB 段和BC 段两条斜率不同的直线近似模拟恒功率二次曲线。
点A 是恒功率起调点,在AB 段内,此时增大工作压力,工作压力作用于功率阀推开功率阀阀芯,在功率阀功率弹簧∀压缩力与工作压力平衡后停止运动,此时功率阀三角槽过流面积增大,功率阀溢流量增大,流量阀阀芯右端压力降低,流量阀阀芯右移,流量阀工作于左位,变量柱塞大端作用有高压油,变量柱塞左移,排量减小。
与此同时,变量柱塞通过反馈机构作用于功率阀活动阀套,使阀套沿阀芯运动方向动作,三角槽过流面积减小,功率阀溢流量减小,流量阀阀芯右端压力增大,流量阀阀芯逐渐左移,变量柱塞运动速度逐渐接近0,流量在该工作压力下稳定。
若在AB 段内减小工作压力,在功率阀功率弹簧压缩力的作用下,功率阀阀芯左移,三角槽过流面积继续减小,功率阀溢流量也继续减小,流量阀阀芯右端压力继续增大,流量阀阀芯继续左移,流量阀阀芯工作于右位,变量柱塞大端与油箱相通,变量柱塞左移,排量减小。
与此同时,变量柱塞通过反馈机构作用于功率阀活动阀套,使阀套沿阀芯运动方向动作,三角槽过流面积增大,功率阀溢流量增大,流量阀阀芯右端压力减小,流量阀阀芯逐渐右移,变量柱塞运动速度逐渐接近0,流量在该工作压力下稳定。
由于采用功率弹簧为线性弹簧,并忽略具体机构的一些非线性因素,AB 工作段压力流量呈线性关系。
BC 段,因为功率弹簧∀和功率弹簧#都处于工作状态,弹簧刚度为两弹簧刚度之和,BC 段压力流量关系斜率增大,但仍为线性关系,此阶段工作过程与AB 阶段相同。
CM 段泵处于恒压工作阶段,这一阶段泵出口压力保持恒定,这是通过泵出口压力作用于压力阀阀芯左端的作用力与压力阀弹簧预设压力的平衡来控制压力阀阀芯左右位的移动,从而改变泵排量来保持泵出口压力的恒定。
从上述工作原理可以看出,流量阀是实现功率控制的主要元件。
因此为提高功率控制的性能,对流量阀相关参数如何影响功率控制性能进行研究是必要的。
2!模型搭建2 1!变量柱塞及斜盘部分建模变量柱塞及斜盘部分的模型需要考虑变量柱塞直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、斜盘转动中心近似认为在同一条直线上且与主轴轴心线共面。
变量柱塞的行程与斜盘摆角的关系可用如下关系式表示R L ∃tan 0-L =R L ∃tan (1)可得L =-R L ∃tan +R L ∃ta n 0(2)式中:R L 为变量柱塞与泵主轴之间的中心距离;0为斜盘初始最大摆角;L 为变量柱塞行程; 为斜盘摆角。
由上述关系式可知,因为斜盘摆角范围通常较小,可认为其摆角的正弦值与摆角近似相等,所以变量柱塞行程与斜盘摆角是近似线性的关系。
图4所示是变量柱塞、回位柱塞及斜盘部分的AM ES m i 模型,模型中采用限位质量块设置斜盘、变量柱塞及回位柱塞的极端限位;采用可变力臂杆模拟变量柱塞及回位柱塞与泵主轴的恒定距离;采用直动转动转换模块实现缸体内各柱塞对斜盘的作用力传递;采用碰撞模块模拟变量柱塞及回位柱塞通过滑靴与斜盘的接触关系。
图4!变量回位柱塞及斜盘部分模型2 2!功率阀双弹簧建模作者所研究的泵,是通过双弹簧生成线性折线拟合二次曲线的方式近似实现恒功率。
因为功率弹簧压缩量与泵出口流量有近似线性的关系,所以静态工作曲线AB 段与BC 段的线性关系,可用工作压力与功率弹簧压缩量的关系表明,其中AB 工作段两者关系可用如下关系式表示(p - p R )∃ A =k 1(x 10+x )(3)BC 工作段:(p - p R )∃ A =k 1x 20+(k 1+k 2)(x -x 20+x 10)(4)∃123∃第13期文哲等:基于AM ES i m 恒功率泵的动静态特性仿真分析!!!恒功率起调点A 处,工作压力与弹簧压缩量关系(p 0- p R )∃ A =k 1(x 10+x K )(5)其中x K =x K1+x K2(6)式中:p 为泵的工作压力;p R 为阻尼R 1上的压差;p 0为泵的恒功率起调工作压力; A 为功率阀阀芯工作压力作用面积差;K 1为功率弹簧∀的弹簧刚度;K 2为功率弹簧#的弹簧刚度;x 为AC 恒功率工作段弹簧压缩量;x 10为工作压力为0时,功率弹簧∀的预压缩量;x 20为AC 恒功率工作段转折点处功率弹簧1的预压缩量;x K 为功率起调点A 处功率阀阀芯的绝对位移;x K1为功率阀阀芯的初始负遮盖量;x K2为功率阀在功率起调点A 处阀芯的开口量。