amesim在溢流閥動態(tài)特性研究中的應(yīng)用

amesim在溢流閥動態(tài)特性研究中的應(yīng)用

溢流閥是原油系統(tǒng)的重要設(shè)備。其主要作用是通過事先調(diào)定的壓力（溢流壓力）來限定系統(tǒng)的最大壓力，使液壓系統(tǒng)不超過溢流閥的調(diào)定值，從而對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。溢流閥的主要應(yīng)用：(1)為定量泵系統(tǒng)溢流穩(wěn)壓；(2)為變量泵系統(tǒng)提供過載保護(hù)；(3)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓；(4)用于多級調(diào)壓；(5)使泵卸荷；(6)作卸荷溢流閥用；(7)作制動閥用；(8)作背壓閥和加載閥用；(9)作溢流型調(diào)速閥的壓力補(bǔ)償閥。溢流閥按工作原理，分為直動式和先導(dǎo)式兩種。與先導(dǎo)式溢流閥比較，直動式溢流閥結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜。研究液壓系統(tǒng)動態(tài)特性，過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，對動態(tài)特性的研究一直缺乏較成熟的方法?，F(xiàn)代研究液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的途徑主要是通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立仿真模型進(jìn)而研究溢流閥動態(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言環(huán)境（如VB、VC、MATLAB等）通過功率鍵合圖建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而編制仿真程序，把系統(tǒng)抽象為一系列的動態(tài)微分方程，通過運(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)，但需編寫大量程序。二是基于直觀的圖形界面的建模平臺，直接在仿真平臺（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)仿真過程中系統(tǒng)模擬可以顯示在該平臺中。這種方法的顯著優(yōu)勢是不用編寫大量復(fù)雜的程序，而且其界面直觀友好，是未來仿真方法的發(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，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)和元件動態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能，幫助用戶更快更好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。AMESim憑借面向工程應(yīng)用的定位、多學(xué)科跨專業(yè)的耦合平臺、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、液壓等工業(yè)研發(fā)部門系統(tǒng)仿真的標(biāo)準(zhǔn)平臺級工具。AMESim具有液壓元件設(shè)計(jì)庫HCD庫（包括THCD庫）和氣動元件設(shè)計(jì)庫（PCD庫）等，這些庫通過采用結(jié)構(gòu)單元的細(xì)分來處理物理元件的多樣性，這為對液（氣）壓系統(tǒng)某個(gè)元件特性的研究提供了極大的方便。1創(chuàng)建模擬模型根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，直動式溢流閥的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1。由上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖在AMESim環(huán)境下建立仿真模型如圖2。該模型中參數(shù)設(shè)置如表1所示。2實(shí)驗(yàn)曲線對比此仿真模型中仿真，得到閥芯的仿真動態(tài)特性曲線：閥芯位移-時(shí)間曲線；閥芯壓力-時(shí)間曲線，分別如圖3、圖4。實(shí)驗(yàn)曲線如圖5。比較特性曲線及其參數(shù)可知，結(jié)果基本一致。其中仿真曲線的過渡時(shí)間較短是因?yàn)榉抡嫫脚_軟件本身的原因———其環(huán)境中系統(tǒng)阻尼較小所致。實(shí)驗(yàn)曲線出現(xiàn)的頻率近于200Hz的液壓脈動，是由于液壓泵的輸油脈動所引起的，仿真時(shí)忽略其影響，故仿真曲線中無此波動。由上述判定此模型是正確的，所以這種仿真方法是合理可用的。3amesim環(huán)境仿真中溢流閥動態(tài)特性通過改變流量、壓力等主要參數(shù)得到了與其他方法相一致的動態(tài)特性曲線。而在AMESim環(huán)境仿真過程中另外發(fā)現(xiàn)了一些對溢流閥動態(tài)特性影響也比較明顯的其他參數(shù)。這些參數(shù)主要有：油液彈性模量、閥芯質(zhì)量、粘滯系數(shù)等。其各自影響如下：3.1過渡時(shí)間的影響由圖6、圖7可知，油液的彈性模量越大，特性曲線超調(diào)量越大，上升時(shí)間越快；過渡時(shí)間越長，即閥的噪聲越大、閥的靈敏度越高，穩(wěn)定性越差；說明油液彈性模量對閥的靈敏度及信噪比影響較大，這是因?yàn)橛鸵簭椥阅Ａ颗c油液容性相關(guān)。3.2上升時(shí)間的影響由圖8、圖9可知閥芯質(zhì)量越大，特性曲線超調(diào)量越大，上升時(shí)間越慢，過渡時(shí)間越長；即閥的噪聲越大、閥的靈敏度越低，穩(wěn)定性越差；說明閥芯質(zhì)量對閥的靈敏度及信噪比影響較大，這是因?yàn)殚y芯質(zhì)量越大、慣性越大的緣故。3.3過渡時(shí)間的確定由圖10、圖11可知，粘滯系數(shù)越大，特性曲線超調(diào)量越大，上升時(shí)間越慢，過渡時(shí)間越長；即閥的噪聲越大、閥的靈敏度越低，說明流量對閥的靈敏度及信噪比影響較大，這是因?yàn)檎硿禂?shù)越大，系統(tǒng)阻尼越大。4溢流閥動態(tài)特性的仿真由上述結(jié)果分析可看出，有些不同的參數(shù)影響著溢流閥動態(tài)特性的同一方面，因此推斷是參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系（不只是各個(gè)參數(shù)本身）在決定著溢流閥的動態(tài)特性。為此在仿真的過程中同時(shí)改變兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)的值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一定范圍內(nèi)，是參數(shù)之間的一定的數(shù)學(xué)關(guān)系決定著閥的動態(tài)特性（雖然并不是線性的或嚴(yán)格的非線性函數(shù)關(guān)系）。所以在設(shè)計(jì)和制造閥的時(shí)候，應(yīng)該綜合的考慮各個(gè)參數(shù)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)控制閥的參數(shù)。5動態(tài)特性仿真結(jié)果使用新的方法在A