基于lmsamesim的泵送液壓回路仿真研究

0系統的模擬量和后一個環現代控制理論和計算機科學技術的發展導致計算機如何進行數字模擬。這是液壓機系統動態性能研究的重要手段。借助計算機可以分析線性系統和非線性系統,可以直接在時域中進行分析,模擬出任何輸入函數作用下各參變量的變化情況,從而獲得對系統動態過程的直接和全面了解。與其他研究系統動態性能的手段和方法相比,數字仿真技術具有精確、可靠、適應性強、周期短和費用低等優點。本文對混凝土泵車的液壓泵送系統進行建模、仿真,對系統中泵送壓力、油液流量、換向沖擊力等關鍵參數進行研究,通過將仿真結果與試驗數據進行對比,證明泵送系統仿真模型是準確的,可以用于系統的分析、優化。1開放式泵送系統液壓系統是關系到混凝土泵技術性、可靠性最關鍵的部分。國內外混凝土泵通常采用開式或閉式兩種液壓系統,其中開式系統的產品約占70%目前國內大多數廠家均采用泵送回路和擺動回路相互獨立的開式系統,見圖1(b)。主油缸換向采用電控換向,即在主油缸運動至行程終端時油缸輸出一個電信號來控制大流量電磁換向閥換向,從而使主油缸換向。2泵送系統的故障模型和模擬2.1dt換向閥工作循環簡介泵送系統液壓回路如圖2所示,主要由油箱、液位計、空氣濾清器、油溫表、主油泵、齒輪泵、單向閥、高壓過濾器、電磁溢流閥、電磁換向閥、溢流閥、蓄能器、球閥、壓力表、梭閥、擺缸四通閥、小液動閥、插裝閥、螺紋插裝閥、主油缸、擺閥油缸等組成。圖2中DT定義為電磁閥,不同的數字分別代表不同的電磁閥;C1、C2、A1H、A1L、B1L、B1H分別代表不同的控制油路。泵送液壓回路實現了主油缸與分配閥的換向功能。主油缸的換向工作循環如圖3所示。分配閥的換向工作循環如圖4所示。2.2插裝閥amesim模型建立應用AMESim對液壓系統進行仿真時,系統整體結構的數學模型起著決定性作用,各個元件子模型中的結構參數也同樣重要,精確地設定這些參數往往比較困難泵送液壓回路系統的仿真模型建立步驟為:第一步,分別建立單個液壓部件的仿真模型,根據電子樣本提供的液壓特性曲線調試、修正單個液壓部件的仿真模型;第二步,將已調試好的液壓部件仿真模型按照泵送回路系統原理圖搭建系統的仿真模型。泵送液壓回路中的插裝閥為蓋板式二通插裝閥,包括插裝件和控制蓋板兩部分按照插裝件的機械結構,插裝閥AMESim模型由三部分構成:帶彈簧的閥體、閥芯質量塊和閥芯。采用HCD庫中的元件建立模型,如圖6所示。插裝閥AMESim模型中的閥芯結構如圖7所示,其中閥芯角度α為插裝閥壓降特性曲線的主要影響因素。圖8是閥芯角度α分別為27°、26°、25°時的插裝閥壓降特性曲線。參照點選取流量為620L·min2.3泵送周期仿真分析按照插裝閥的建模方法,建立泵送主油缸、小液動閥、液控換向閥等主要液壓部件的仿真模型,搭建泵送液壓回路AMESim仿真模型。仿真模型模擬的實際工況:泵送排量為20%,具體操作為泵送空打(無負載),1min內換向次數為6次,換向時間為10s。由模型仿真分析結果可以得出,該工況下泵送右主油缸活塞行程為1.83m,換向時間為12.9s,如圖9所示。泵送時,右主油缸液壓油穩定流量為225.2L·min3仿真與試驗的分析對比試驗工況:泵送排量為20%,具體情況為泵送空打(無負載)1min內換向6次,換向時間為10s。試驗數據采集采用NI采集儀器,主要采集泵送主油缸有桿腔和主溢流閥的壓力。試驗數據與仿真數據的對比曲線在MAT-LAB軟件中完成,選取了泵送油缸壓力與主溢流閥壓力進行仿真與試驗的分析對比。在泵送過程中,右主油缸有桿腔壓力曲線與試驗曲線的對比如圖15所示。其中,仿真壓力曲線穩態最大值為1.6MPa,最小值為0.52MPa,換向尖峰值為20.5MPa。試驗曲線平均穩態壓力值為1.4MPa,最低為0.38MPa。由對比曲線可知:模型仿真壓力曲線與試驗曲線趨勢基本一致,壓力值的誤差范圍在0.1～0.2MPa之間。泵送過程中,主溢流閥壓力與試驗曲線的對比如圖16所示。其中,仿真壓力穩態最大值為2.2MPa,最小值為2.0MPa,換向尖峰值為20.78MPa。試驗曲線平均穩態壓力值為1.85MPa,換向尖峰值為22.04MPa。從對比曲線中可以得出以下結論:模型仿真壓力曲線與試驗曲線趨勢基本一致,壓力值的誤差不超過0.2MPa。4系統關鍵參數優化設計(1)基于LMS.AMESim液壓仿真軟件平臺建立的混凝土泵車泵送液壓回路系統仿真模型是準確的,可以對系統中的關鍵設計參數進行分析,完成實際物理樣機無法進行的虛擬仿真試驗。(2)基于泵送液壓系統