基于AMESim的兩位三通閥動(dòng)態(tài)仿真研究

1、基于AMESim基于AMESim 的兩位三通閥動(dòng)態(tài)仿真研究Dynamic Simulation Research on Bi-position Three-way Valve Based on AMESim羅艷蕾李淵李蒙白華Luo Yanlei Li Yuan Li Meng Bai Hua （貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng)550003）（College of Mechanical Engineering ，Guizhou University ，Guizhou Guiyang 550003）摘要：應(yīng)用AMESim 軟件HCD 液壓元件庫(kù)對(duì)兩位三通閥進(jìn)行仿真分析，在閥出口A ，建立一個(gè)蓄能器，

2、使力循環(huán)應(yīng)用此閥，以連接進(jìn)油口P 和出油口A 以及出油口A 和回油口T ，用以研究閥在工作時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，為閥的設(shè)計(jì)和選型提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：兩位三通閥；動(dòng)態(tài)仿真；AMESim 中圖分類(lèi)號(hào)：TP271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-4792-(20106-0099-03Abstract ：The HCD library of AMESim software is used to simulate bi position three way valve At the valve output A, we put an accumulator. A force cycle is applied

3、on this valve in order to connect before P to A and after A to T. The study puts emphasis on valves at work on the parameters which gives a scientific foundation to valve choice and design Keywords ：Bi position Three way Valve ；Dynamic Simulation ；AMESim 0引言換向閥是利用閥心和閥體間相對(duì)位置的不同，來(lái)變換閥體上各主油口的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各油路連

4、通、切斷或改變液流方向的閥類(lèi)。換向閥是液壓系統(tǒng)中用量最大，品種、名稱(chēng)最復(fù)雜的一類(lèi)閥。根據(jù)換向閥的作用，對(duì)換向機(jī)能的基本要求有：液流通過(guò)換向閥時(shí)壓力損失要小，液流在各關(guān)閉油口之間的縫隙泄漏量?。粨Q向可靠，動(dòng)作靈敏；換向平穩(wěn)，無(wú)沖擊。研究液壓閥動(dòng)態(tài)特性，過(guò)去用得較多的是古典控制工程中的傳遞函數(shù)分析法。由于此方法的諸多局限，對(duì)動(dòng)態(tài)特性的研究一直缺乏較成熟的方法。現(xiàn)代研究液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的途徑主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立仿真模型進(jìn)而研究?jī)晌蝗ㄩy動(dòng)態(tài)特性。目前比較成熟的方法主要有兩種：一是基于一定的程序語(yǔ)言環(huán)境（如VB 、VC 、MATLAB 等）通過(guò)功率鍵合圖建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而編制仿真程序，把系統(tǒng)

5、抽象為一系列的動(dòng)態(tài)微分方程，通過(guò)運(yùn)行程序?qū)Ψ匠痰那蠼膺M(jìn)行仿真。這種方法的特點(diǎn)是所建模型結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，但需編寫(xiě)大量程序。二是基于直觀(guān)的圖形界面的建模平臺(tái)，直接在仿真平臺(tái)（如SIMULINK 、AMESim 等）上建立元件仿真模型，設(shè)置參數(shù)進(jìn)行仿真，在整個(gè)仿真過(guò)程中系統(tǒng)模擬可以顯示在該平臺(tái)中。這種方法的顯著優(yōu)勢(shì)是不用編寫(xiě)大量復(fù)雜的程序，而且其界面直觀(guān)友好，是未來(lái)仿真方法的發(fā)展方向之一。AMESim 是多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)，為工程師提供了一個(gè)協(xié)同系統(tǒng)仿真的軟件環(huán)境。工程師可以在AMESim 平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)模型，深入研究系統(tǒng)和元件動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能，幫助用戶(hù)更快更好地完成設(shè)計(jì)多學(xué)科

6、跨專(zhuān)業(yè)的任務(wù)。AMESim 憑借面向工程應(yīng)用的定位、耦合平臺(tái)、快捷準(zhǔn)確的建模方式和超強(qiáng)的交互仿真能力在世界范圍內(nèi)取得了巨大的成功，成為航空航天、汽車(chē)、液壓等工業(yè)研發(fā)部門(mén)系統(tǒng)仿真的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)工具。AMESim HCD(hydrauliccomponent design 液壓元件庫(kù)功能強(qiáng)大，可以對(duì)各種液壓裝置建模，采用結(jié)構(gòu)單元建模，模分析和優(yōu)化任何類(lèi)型的液壓型比較直觀(guān)。此外還可以設(shè)計(jì)、元部件設(shè)計(jì)，包括考慮流體的可壓縮性、嚴(yán)格處理流體特性和質(zhì)量守恒。本文以?xún)晌蝗ㄩy為例，研究換向閥不同機(jī)位時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)的變化。1閥機(jī)能本文研究的兩位三通閥，采用電磁換向和彈簧力復(fù)位，按其在設(shè)計(jì)中的不同使用要求分為左位和右

7、位兩種工作機(jī)位。閥（圖一）處于左位時(shí)進(jìn)油口P 和出油口A 接通，回油口的兩位三通閥動(dòng)態(tài)仿真研究科技廣場(chǎng) 2010.6T 封閉，P-A 接通，系統(tǒng)工作；處于右位時(shí)，A-T 接通，系統(tǒng)回油，停止工作。需要研究閥在兩種機(jī)位時(shí)的流量、壓力等工作參數(shù)。圖一兩位三通閥2仿真模型應(yīng)用AMESim HCD 庫(kù)構(gòu)造兩位三通閥的仿真模型，電磁閥部分采用信號(hào)庫(kù)直接轉(zhuǎn)換滑閥位移模擬，采用壓力源提供系統(tǒng)壓力，如圖二所示。圖二兩位三通閥仿真模型3參數(shù)設(shè)置參照閥的相關(guān)數(shù)據(jù)，兩位三通閥的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如表一。仿真時(shí)間4s ，通信間隔0.01s 。表一兩位三通閥系統(tǒng)仿真模型參數(shù)設(shè)置閥芯行程由分段信號(hào)轉(zhuǎn)化提供。本文不考慮液動(dòng)力系數(shù)

8、，默認(rèn)設(shè)置最大流量系數(shù)和臨界流量值。4仿真分析閥芯位移控制信號(hào)如圖三所示：圖三閥芯位移控制信號(hào)系統(tǒng)工作壓力隨閥工作時(shí)間的變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖四。閥左位工作時(shí)系統(tǒng)流量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖五，閥右位工作時(shí)系統(tǒng)流量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖六。圖四系統(tǒng)工作時(shí)壓力隨閥工作時(shí)間的變化曲線(xiàn)圖五閥左位工作時(shí)系統(tǒng)流量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)圖六閥右位工作時(shí)系統(tǒng)流量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)5結(jié)束語(yǔ)閥處于左位機(jī)能時(shí)，P-A 接通，系統(tǒng)工作壓力保持10MPa ；閥芯向右位機(jī)能過(guò)渡時(shí)，壓力逐漸降低直到P-A 斷開(kāi)，滯后0.2S 系統(tǒng)壓力降為0。由圖五可以看出：左位機(jī)能時(shí)最大流量為380L/min，由圖六可以看出：右位機(jī)能時(shí)系統(tǒng)回油箱的最大流量為240L/min。由以上結(jié)果分析可看出，兩位三通閥工作時(shí)，閥芯處于不同機(jī)位時(shí)，系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的變化情況，得出兩位三通閥的動(dòng)態(tài)特性，還可以清楚地了解兩位三通閥不同位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，為閥的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。參考文獻(xiàn)1付永領(lǐng)，祁曉野.AMESim 系統(tǒng)建模和仿真M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005基