基于lmsamesim的泵送液壓回路仿真研究

基于lmsamesim的泵送液壓回路仿真研究

0系統(tǒng)的模擬量和后一個環(huán)現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行數(shù)字模擬。這是液壓機(jī)系統(tǒng)動態(tài)性能研究的重要手段。借助計(jì)算機(jī)可以分析線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),可以直接在時域中進(jìn)行分析,模擬出任何輸入函數(shù)作用下各參變量的變化情況,從而獲得對系統(tǒng)動態(tài)過程的直接和全面了解。與其他研究系統(tǒng)動態(tài)性能的手段和方法相比,數(shù)字仿真技術(shù)具有精確、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、周期短和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。本文對混凝土泵車的液壓泵送系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真,對系統(tǒng)中泵送壓力、油液流量、換向沖擊力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究,通過將仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,證明泵送系統(tǒng)仿真模型是準(zhǔn)確的,可以用于系統(tǒng)的分析、優(yōu)化。1開放式泵送系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是關(guān)系到混凝土泵技術(shù)性、可靠性最關(guān)鍵的部分。國內(nèi)外混凝土泵通常采用開式或閉式兩種液壓系統(tǒng),其中開式系統(tǒng)的產(chǎn)品約占70%目前國內(nèi)大多數(shù)廠家均采用泵送回路和擺動回路相互獨(dú)立的開式系統(tǒng),見圖1(b)。主油缸換向采用電控?fù)Q向,即在主油缸運(yùn)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(tǒng)的故障模型和模擬2.1dt換向閥工作循環(huán)簡介泵送系統(tǒng)液壓回路如圖2所示,主要由油箱、液位計(jì)、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(shù)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(shí)現(xiàn)了主油缸與分配閥的換向功能。主油缸的換向工作循環(huán)如圖3所示。分配閥的換向工作循環(huán)如圖4所示。2.2插裝閥amesim模型建立應(yīng)用AMESim對液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真時,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型起著決定性作用,各個元件子模型中的結(jié)構(gòu)參數(shù)也同樣重要,精確地設(shè)定這些參數(shù)往往比較困難泵送液壓回路系統(tǒng)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(jù)電子樣本提供的液壓特性曲線調(diào)試、修正單個液壓部件的仿真模型;第二步,將已調(diào)試好的液壓部件仿真模型按照泵送回路系統(tǒng)原理圖搭建系統(tǒng)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(jī)械結(jié)構(gòu),插裝閥AMESim模型由三部分構(gòu)成:帶彈簧的閥體、閥芯質(zhì)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(jié)構(gòu)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(diǎn)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?fù)Q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(shí)際工況:泵送排量為20%,具體操作為泵送空打(無負(fù)載),1min內(nèi)換向次數(shù)為6次,換向時間為10s。由模型仿真分析結(jié)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(wěn)定流量為225.2L·min3仿真與試驗(yàn)的分析對比試驗(yàn)工況:泵送排量為20%,具體情況為泵送空打(無負(fù)載)1min內(nèi)換向6次,換向時間為10s。試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)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(jìn)行仿真與試驗(yàn)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(yàn)曲線的對比如圖15所示。其中,仿真壓力曲線穩(wěn)態(tài)最大值為1.6MPa,最小值為0.52MPa,換向尖峰值為20.5MPa。試驗(yàn)曲線平均穩(wěn)態(tài)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(yàn)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(yàn)曲線的對比如圖16所示。其中,仿真壓力穩(wěn)態(tài)最大值為2.2MPa,最小值為2.0MPa,換向尖峰值為20.78MPa。試驗(yàn)曲線平均穩(wěn)態(tài)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(jié)論:模型仿真壓力曲線與試驗(yàn)曲線趨勢基本一致,壓力值的誤差不超過0.2MPa。4系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)(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(tǒng)仿真模型是準(zhǔn)確的,可以對系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析,完成實(shí)際物理樣機(jī)無法進(jìn)行的虛擬仿真試驗(yàn)。(2)基于泵送液壓系統(tǒng)