基于AMESim的F型π桥溢流阀仿真分析.pdf

2 0 1 0年 l 0月 第 3 8卷 第 l 9期 机床与液压 MACHI NE T OOL＆ HYDRAUL I CS Oc t ．2 01 0 Vo l _ 3 8 No ． 1 9 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 9 ． 0 3 3 基于 A M E S i m的 F型 ，r r 桥溢流阀仿真分析 孙春耕，任海勇，袁锐波，李留柱，李庆，杨海锋 昆明理工大学机 电工程学院，云南昆明 6 5 0 0 9 3 摘要 分析 F型竹桥液阻网络为先导回路的溢流阀的工作原理 ，用 A M E S i m中的H C D库对其进行建模仿真，分析液阻 参数对其稳态特性的影响，得出在不同液阻下 3种不同的压力流量曲线，表明在稳态调压偏差为正或为零时，F型 桥溢 流阀具有较好的动态特性。 关键词 液阻网络 ；溢流 阀； A ME S i m；稳态特性 ；仿真 中图分类号 T HI 3 7 ；N 9 4 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 91 1 6 2 S i mul a t i o n a nd An a l y s i s o f Re l i e f Va l v e wi t h F- 1 r r Br i dg e Pi l o t Ci r c ui t Ba s e d o n AMES i re S U N C h u n g e n g ，R E N H a i y o n g ，Y U A N R u i b o ，L I L i u z h u ，L I Q i n g ，Y A N G H a i f e n g F a e u l t y o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， K u n m i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y，Ku n mi n g Yu n n a n 6 5 0 0 9 3，C h i n a Ab s t r a c t Th e w o r k i n g p r i n c i p l e o f F 一前 b r i d g e p i l o t h y d r a u l i c r e s i s t a n c e s n e t w o r k wh e n i t a c t e d a s r e l i e f v a l v e o f l e a d i n g l o o p wa s a na l y z e d． Th e HCD d a t a ba s e o f AMES i m wa s u s e d t o bu i l d t he mo d e l o f t h e F- 竹 br i d g e r e l i e f v a l v e．a n d t h e i n flu e n c e s o f h y d r a u l i e r e s i s t a nc e s p a r a me t e r s O i l s t e a dy s t a t e c h a r a c t e r i s t i c s we r e a n a l y z e d．3 d i f f e r e n t pr e s s u r e f l o w c u r v e s we r e o b t a i ne d．Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t wh e n t h e d e v i a t i o n o f t h e s t e a d y s t a t e v o l t a g e r e g u l a t o r i s p o s i t i v e o r z e r o ．F 一 可 b r i d g e r e l i e f v a l v e h a s g o o d d y n a mi c c ha r a c t e ris t i c s ． Ke y wor dsHy dr a ul i e r e s i s t a n c es n e t wo r k；Re l i e f v a l v e；AMES i m；St e a d , 一 s t a t e c h a r a c t e r i s t i c s；S i mu l a t i o n 在各类常规液压控制阀 、比例控制 阀和伺服控制 阀等液压元器件中 ，为 r得到较好 的控制特性 、提高 液压元器件的技术特性 ，往往使用多 个液阻来构成液 阻控制网络。 F型 盯桥溢流阀可以做成稳态调压偏差为零 的溢 流阀 ，德国力 士乐公司生产的 D B系列溢 流阀的先导 回路采 用的就是 F型 丌桥液阻 网络。对两阻尼结 构 的溢流阀 ，其静态性能指标 、动态稳定性指 际和动态 性能指际之 间是矛盾的 ，往往为 了获得一种较好性能 品质而不得不牺牲其他性能品质 。而三阻尼结构 的 F 型 盯桥溢流 阀 ，由于 阻尼结 构布局 不 同，使 各类性 能指标之 间不再是 矛盾的 ，适 当的 ． 、 、 阻尼 孔匹配，可同时获得较理想的静态品质、动态品质和 稳定性。 1 F型 订桥 溢流 阀的工作 原理 该溢流阀的工 作原理如图 l 所示 溢流阀进 口压 力P ， 作用在主阀芯 下端 ，压力 P 作用 在主阀芯 的弹 簧端 ，同时作用 在先导 阀芯 的锥 面 。当 压力 P ， 产生 的推力小于先导 阀弹簧力时 ，先导 阀口关闭 ，先导 回 路无油液流过 ，压力 P P ， ，主阀芯在主阀弹簧力的 作用下 ，处 于关闭位置 ，此时先导阀 口后端 的容腔压 力P 0 。当系统压力P 升高， P ， 随之升高。当压力 P ， 产生的推力大于阀弹簧力时，先导阔芯右移开启， 先导 回路的油液通过 。 、先 导阀 口和液 阻 流 回油 箱 。由 于在液 阻 尺 和 上都 存 在压力 降 ，显然有 P 。 P P 0 。先导回路流量越大，R ． 上的压降就 越大 ，当 上的压降达 到一定值 时 ，主阀在压力差 却 P ， 一 P 的作用下克服弹簧力上移，主阀 口打开， 实现主阀溢流 。当改 变液阻 尺 、 的液 阻值或者 改 变P ， 和P 作用在先导阀芯上的有效面积，就可以得 到不同的溢流阀稳态特性 。即根据先导 回路液阻参数 的不 同配置 ，F型 耵桥溢流 阀的稳态调压偏差可 以为 正 、为零 收稿日期 2 0 0 9 0 91 6 作者简介孙春耕 1 9 7 8 一 ，男，讲师，_ r 学硕士，主要从事流体传动及控制方而的教学和科研工作。电话0 8 7 1 51 3 9 22 7， Ema i l s c g hh 2 0 0 4 1 2 6． c l n 第 1 9期 孙春耕 等基于 A ME S i m的 F型 叮 T 桥溢流阀仿真分析 1 1 7 v a n c e d Mo d e l i n g En v i r o n me n t f o r p e rfo r mi n g S i mu l a t i o n s o f e n g i n e e r i n g s y s t e m s 。它 是 法 国 I MA G I N E公 司 自 1 9 9 5年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件。 对于大多数元 件 A M E S i m没有直接给 出，需要通 过 HC D Hy d r a u l i c C o mp o n e n t D e s i g n 库 来 自行 建 立。H C D库大 大增强 了 A ME S i m的功能。 3 F型 叮 T 桥溢流阀的 A ME S i m模型 通过软 件 A ME S i m 中 的 H C D库 对 F型 订桥溢 流阀图 1 a 进 行模 型 建 立 ，如 图 2所示 。模 型的 下面 为主阀 ，上 面为先导 阀，其 中 串联 了 3个 液 阻 ，先导阀 的锥形 口就是 图 1 a 中 的液 阻 R 。在 这里忽略 了液体 的可压 缩 性 ，对 仿 真 结 果 影 响 不 大 嚅 I 一L ’’ 。‘ 一 图 2 F型 订桥溢流阀 的 A ME S i m模型 4仿真及其结果分析 确定图 2所 示 的 F型 霄桥 溢流 阀 的参数 ，并 输 入到该阀的 A ME S i m模型 中。 给模 型设定 参数 ，图 3 a 中的 d 1 ． 1 ra i n ， 此时 F 型 桥 溢 流 阀 具 有 正 的 稳 态 调 压 偏 差 ， 图 3 b 中 的 d 1 ． 0 IT l m，图 3 c 中 的 d 0 ． 9 l l rl m，此时 F型 桥溢 流 阀的动 态特 性变 差 ，如 果将 d 继续减小 ，则阀的动态特性更不稳定。 2 日 2 主 1 ‘R 1 时 间， s a d n 3 1 ． 1 塞 时 间， b d R 1 ． 0 时 间／ s c d R 3 0 ． 9 图 3 不同 d F型 桥溢流阀动态特性分析 仿真研究表明， f 在稳 态调 压 偏 差为 正 。 二二二 仁 或为零时， F 型订桥 2 0 卜 ～ 溢流 阀 具有较 好的 动 。 r ～ 态 特性 ，稳 态调 压 偏 一 0 差从 零往 负 的方 向变 流量 L ． m i n - 1 化 时 ，F型 桥溢 流 图4 改变 d R 2 时溢流阀的 阀动态特 性 出 现不 稳 流量压力杼性 定 。 调整模 型 的各 参数 ，改 变 液 阻 R 的 小孔 直径 ， 选取 5组 不 同 直 径 时 的 压 力 和 流 量 ，绘 制 压 力 一流量特 性 曲线 ，如 图 4所 示 ，图 中横坐 标 为流 量 ，纵坐标 为压力 。 当改变先导阀芯右 端 P 作 用在 先导 阀芯 中部 的 有效 面积和先导阀弹簧预压缩量 时 ，可 以得到类似 的 仿真 压力流量特性 曲线 。 从 图 4中可 以看 出 ，溢流 阀的流量压力特性是随 着先导回路参数的改变而改变的，根据参数的不同， 有 3种形式 的压力流量特性 。 1 随着 溢流 量 的增加 ，溢流 阀 的控制 压力 反 而减小 图 4曲线 1和 2 。 2 溢流 阀 的控制 压力 保持 恒值 ，不随 溢流 量 的增减而变化 图 4曲线 3 。 3 随着 溢流量 的增 加 ，溢 流 阀的 控制压 力增 加 图4曲线 4和 5 。 曲线 4和曲线 5随着流量 的增加 ，压力增加 ，有 一 定的调压偏差 ；曲线 3的调压偏差 基本为零 ；曲线 1 和 曲线 2随着流量 的增加 ，压 力有所下 降 ，这时溢 流阀就会处于不稳定状态 。 5结论 通 过 A ME S i m建 模和 仿真 ，可 以得 出 F型 订桥 溢流 阀在 稳态偏差 为 正或 为零 时 ，有 较好 的动态 特 性 的结 论 。在 稳 态 调 压 偏 差 从 零 往 负 的方 向 变 化 时 ，动态特 性不稳 定 。并且 通过 仿 真得 出 了 F型 盯 桥 溢流 阀工 作时 3种 不 同的压 力流 量 曲线 ，只有 当 流 量增加压 力也增 加 即有正 的稳 态 调压 偏差 时 ，系 统 才稳定 。 采用 A M E S i m建立液压系统模型，当液压系统发 生改变时，只需要对仿真参数进行修改即可。由于其 具体物理意义易于被现场技术人员接受，修改仿真参 数也应与现场一致 ，所 以更容易让现场人员识 别与应 用 。这是一种面 向现场人员 、使他们便于修 改和学 习 的一种建模方法 ，对液阻网络的研究 及其 在工业上 的 应用有一定的参考价值 。 参考文献 【 1 】胡燕平 ， 彭佑多， 吴根茂． 液阻网络系统学[ M] ． 北京 机 械 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 1 2 ． 【 2 】胡燕平 ， 彭佑多， 康煜华． 先导式溢流阀稳态特性研究 [ J ] ． 中国机械工程 ， 2 0 0 3 4 6 5 2 6 5 5 ． 【 3 】韩新苗， 聂松林 ， 葛卫， 等． 先导式水压溢流阀静动态特性 的仿真研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 1 0 1 0 61 0 8 ， 1 4 7 ． 【 4 】付永领 ， 祈晓野． A M E S i m系统建模和仿真从入门 到精通[ M] ． 北京 北京航空航天大学出版社 ， 2 0 0 6 ． 6 ． 【 5 】 胡燕平 ， 魏建华， 吴根茂 ， 等． 耵桥液阻网络理论与 耵桥 溢流阀性能研究[ J ] ． 机械工程学报， 1 9 9 9 2 2 8 3 2 ． 【 6 】 刘顺安 ， 许学先， 王焕德． 溢流阀阻尼孔结构布局对其性 能影响的分析研究 [ J ] ． 吉林工业大学学报， 1 9 9 3 4 8 491 ．