基于auocadmaionsudio仿真軟件的機(jī)旋翼折疊系統(tǒng)仿真平臺(tái)的建立

基于auocadmaionsudio仿真軟件的機(jī)旋翼折疊系統(tǒng)仿真平臺(tái)的建立

在過去40年的能源輔助設(shè)備和系統(tǒng)中進(jìn)行了模仿和研究，并在中國進(jìn)行了40年的開發(fā)。現(xiàn)在，它可以進(jìn)行機(jī)、電、液、電等多學(xué)科系統(tǒng)的模仿。它不僅可以指導(dǎo)新產(chǎn)品的開發(fā)，建立現(xiàn)有產(chǎn)品的模擬模型，還可以修改參數(shù)以提高現(xiàn)有產(chǎn)品的性能。此外，還可以對(duì)故障進(jìn)行模擬和研究，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，提高設(shè)計(jì)研究的水平，彌補(bǔ)傳統(tǒng)產(chǎn)品圖紙的靜態(tài)和不直觀形象。本課題介紹了AutomationStudio仿真軟件的特點(diǎn)及功能,在分析了某型機(jī)旋翼折疊系統(tǒng)(含液壓、電氣的復(fù)合系統(tǒng))工作原理的基礎(chǔ)上,利用AutomationStudio仿真軟件建立該系統(tǒng)仿真平臺(tái),仿真結(jié)果形象直觀、動(dòng)態(tài)地展示了該系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行情況。不僅能方便地模擬整個(gè)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行過程,為單位工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)該系統(tǒng)提供有效手段,同時(shí)還能演示已出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象,分析其產(chǎn)生的原因,有利于提出改進(jìn)措施和方法。1元件模型設(shè)計(jì)AutomationStudioTM是由加拿大Famic公司開發(fā)的一款綜合仿真軟件,用戶能夠使用它仿真模擬各種技術(shù)回路,包括液壓、氣動(dòng)、電路控制、可編程邏輯控制器(PLC)、順序功能圖(SFC/Grafcet)以及其他多項(xiàng)技術(shù)。AutomationStudioTM為工程設(shè)計(jì)、測(cè)試、維護(hù)/診斷、排除故障和技術(shù)培訓(xùn)提供了有效工具。該軟件可動(dòng)態(tài)仿真回路,觀察組件與電路之間的關(guān)系,控制實(shí)際硬件,具有組件剖面動(dòng)態(tài)演示功能,提供一個(gè)涵蓋多學(xué)科領(lǐng)域、仿真過程形象直觀的軟件環(huán)境。AutomationStudioTM特點(diǎn)是支持多領(lǐng)域建模仿真,包含機(jī)、電、液、電磁、控制等多學(xué)科領(lǐng)域。同時(shí),具有易操作的圖形化用戶操作界面及實(shí)時(shí)仿真功能。元件模型在軟件中用圖標(biāo)表示,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成回路的仿真描述文件和程序,用戶可實(shí)時(shí)看到仿真動(dòng)作。軟件主要包含以下模塊和函數(shù)庫:Hydraulics(液壓設(shè)計(jì))、ProportionalandServoHydraulics(比例和伺服液壓)、Pneumatics(氣動(dòng)設(shè)計(jì))、FluidPowerComponentSizing(流體傳動(dòng)組件編輯)、SpoolandPumpDesigner(線管和泵設(shè)計(jì))、PLCLadderLogic&DigitalElectronics(可編程邏輯控制器梯形邏輯及數(shù)字電子)、HMIandControlPanelModule(人機(jī)界面和控制面板模塊)、DigitalElectronicsLibrary(數(shù)字電子庫)、SequentialFunctionChart(SFC)/Grafcet(順序功能圖)、ElectricalControls(電氣控制)、Electrical(電氣函數(shù)庫)等。2旋轉(zhuǎn)折疊系統(tǒng)模擬平臺(tái)的構(gòu)建2.1變距鎖的激活為了滿足直升機(jī)在艦上使用的要求,需要對(duì)某型直升機(jī)旋翼進(jìn)行折疊。該機(jī)主槳轂為揮舞鉸、擺振鉸、變距鉸3鉸齊全的鉸接式槳轂,槳轂折疊方式采用液壓驅(qū)動(dòng)折疊。旋翼折疊和展開的工作原理如下:旋翼折疊:折疊指令發(fā)出,液壓油進(jìn)入減擺器,減擺器向前3°定位,擺振鉸鎖緊,減擺器控制的順序閥激活;液壓油前行,進(jìn)入變距鎖,變距鎖工作,變距鎖銷伸出,變距鉸鎖緊,同時(shí)變距鎖控制的順序閥被激活;液壓油前行,進(jìn)入折疊鎖,折疊鎖開始工作,折疊鎖銷收縮,收縮到位后,折疊鎖開鎖,同時(shí)折疊鎖控制的順序閥被激活;液壓油繼續(xù)前行,液壓油進(jìn)入折疊作動(dòng)筒的底部空腔,折疊座動(dòng)筒開始工作,液壓油推動(dòng)活塞前進(jìn),通過扇形齒輪推動(dòng)槳葉折疊。旋翼展開:展開過程與折疊過程正好相反,液壓油進(jìn)入折疊作動(dòng)筒活塞前面的空腔,推動(dòng)活塞往回運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)槳葉展開,折疊時(shí)的進(jìn)油孔這時(shí)成為出油孔,展開到位后,順序閥被激活;液壓油前行,進(jìn)入折疊鎖,推動(dòng)折疊鎖鎖銷伸出,鎖銷到位后,折疊鎖鎖緊,同時(shí)激活折疊鎖控制的順序閥;液壓油繼續(xù)前行,進(jìn)入變距鎖和減擺器,松開變距鎖和減擺器,變距鉸和擺振鉸能自由活動(dòng),整個(gè)展開過程結(jié)束。2.2基于折直器的仿真系統(tǒng)仿真創(chuàng)因該型機(jī)6片槳葉均需進(jìn)行折疊,而每片槳葉折疊/展開的原理相同,只是最后折疊作動(dòng)筒的行程不一樣,從而使槳葉呈現(xiàn)不同的折疊角度。下面僅以其中折疊角度最大的1片槳葉為例建立模型,即此片折疊作動(dòng)筒行程最大,當(dāng)它折疊或展開完成時(shí),其他槳葉均已完成相應(yīng)動(dòng)作。在AutomationStudioTM模型元件庫中,已經(jīng)包含折疊系統(tǒng)所需液壓、電氣元件,直接調(diào)用即可,無需進(jìn)行單獨(dú)創(chuàng)建,根據(jù)工作原理創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)如圖1、圖2所示。各仿真模型參數(shù)設(shè)置,可根據(jù)實(shí)際工作情況,將收集的各元件的參數(shù)輸入模型中,以折疊作動(dòng)筒為例,其參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示。依次設(shè)置各元件模型參數(shù),參數(shù)越準(zhǔn)確仿真系統(tǒng)越接近真實(shí)狀態(tài)。編輯調(diào)試好各液壓、電氣開關(guān)及控制元件與被控元件間的邏輯關(guān)系,完成仿真平臺(tái)的建立。3工作過程仿真仿真運(yùn)行時(shí),液壓和電氣系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行,由電氣開關(guān)控制折疊/展開的開始,高壓油由電動(dòng)泵經(jīng)總液壓電磁閥流出,當(dāng)按下“折疊”開關(guān)時(shí),折疊電磁閥通電接通高壓油,進(jìn)入折疊程序;當(dāng)按下“展開”開關(guān)時(shí),展開電磁閥通電接通高壓油,進(jìn)入展開程序。因初始狀態(tài)旋翼是處于展開位置,故仿真先進(jìn)行折疊,再進(jìn)行展開,其詳細(xì)過程如下:(1)減擺器前傾3°。輔助電動(dòng)泵啟動(dòng),接通折疊開關(guān),折疊電磁閥得電接通,高壓油經(jīng)折疊電磁閥、制動(dòng)電動(dòng)閥,進(jìn)入減擺器,減擺器活塞桿伸出前傾3°,并觸通順序閥,高壓油經(jīng)順序閥進(jìn)入變距鎖上鎖腔,如圖4所示。(2)變距鎖上鎖。高壓油推動(dòng)變距鎖活塞干伸出上鎖,觸通順序閥,高壓油進(jìn)入折疊接頭鎖的開鎖腔。同時(shí),變距鎖上鎖后還觸通電氣微動(dòng)開關(guān),變距上鎖指示燈亮,如圖5所示。(3)折疊接頭鎖開鎖。高壓油進(jìn)入折疊接頭鎖開鎖腔,推動(dòng)活塞桿縮回開鎖,開鎖瞬間切斷變距鎖回油路上2個(gè)順序閥。完全開鎖后觸通折疊作動(dòng)筒折疊油路上的2個(gè)順序閥,高壓油進(jìn)入折疊腔,如圖6所示。(4)槳葉折疊。高壓油進(jìn)入折疊作動(dòng)筒折疊腔,在限流閥的作用下,推動(dòng)活塞桿按一定速度伸出,槳葉開始折疊,當(dāng)槳葉完全折疊時(shí),觸動(dòng)電氣微動(dòng)開關(guān),槳葉折疊指示燈亮。同時(shí),制動(dòng)電動(dòng)閥得電換位,切斷折疊供油路,折疊油路處于保壓狀態(tài),一般要求保壓24h。實(shí)際工作中,此時(shí)可以進(jìn)行槳葉支承固定等其他工作,如圖7所示。(5)槳葉展開。當(dāng)槳葉需要展開時(shí),輔助電動(dòng)泵啟動(dòng),接通展開開關(guān),展開電磁閥得電接通,高壓油經(jīng)總液壓電磁閥、展開電磁閥進(jìn)入展開、減擺器油路,使減擺器保持前傾,高壓油進(jìn)入折疊作動(dòng)筒展開腔,推動(dòng)活塞桿在限流閥作用下勻速縮回,使槳葉展開,槳葉折疊指示燈滅。完全展開后觸通位于折疊接頭鎖供油路上的順序閥,高壓油進(jìn)入折疊接頭鎖上鎖腔,如圖8所示。(6)折疊接頭鎖上鎖。高壓油進(jìn)入折疊接頭鎖上鎖腔,推動(dòng)活塞桿伸出上鎖,上鎖后觸通位于變距鎖開鎖油路上的2個(gè)順序閥,高壓油進(jìn)入變距鎖開鎖腔,如圖9所示。(7)變距鎖開鎖。高壓油進(jìn)入變距鎖開鎖腔,推動(dòng)活塞桿縮回開鎖,變距上鎖指示燈滅。減擺器在重力作用下恢復(fù)原狀態(tài),如圖10所示。由仿真截圖可以看出,仿真過程動(dòng)態(tài)進(jìn)行,供、回油路線流向清晰,作動(dòng)筒活塞桿實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng),選定參數(shù)值(活塞桿的速度、位移、系統(tǒng)壓力值),如圖11所示,隨時(shí)間的變化曲線實(shí)時(shí)顯示,如圖12所示。整個(gè)仿真過程形象直觀,邏輯清楚,非常有利于對(duì)折疊液壓系統(tǒng)的分析研究。同時(shí)還能演示已出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象,例如將折疊接頭鎖上鎖油路上的順序閥內(nèi)漏量增大,就會(huì)出現(xiàn)槳葉還未完全展開到位,折疊接頭鎖就已經(jīng)開始上鎖,如圖13。而正常情況下,應(yīng)是槳葉完全展開后觸通此順序閥,折疊接頭鎖才開始上鎖。經(jīng)過多次仿真調(diào)試順序閥的泄漏量,可以確定在多大泄漏量時(shí),會(huì)造成折疊接頭鎖提前上鎖,進(jìn)而對(duì)順序閥的泄漏量提出更合理的技術(shù)要求。4仿真平臺(tái)的意義由于該仿真平臺(tái)中各模型參數(shù)均是按實(shí)物設(shè)置,邏輯關(guān)系也是遵循真實(shí)情況,因此,能準(zhǔn)確且形象直觀的將某型機(jī)的折疊系統(tǒng)仿真演示出來?？梢云鸬揭韵?方面的作用:(1)通過該平臺(tái)仿真演示,液壓系統(tǒng)的工作運(yùn)行情況邏輯清楚,形象直觀,有利于工程技術(shù)人員在此平臺(tái)上學(xué)習(xí)掌握該系統(tǒng),為培訓(xùn)提供有效手段;