液壓機(jī)械燃油裝置的建模方法與仿真技術(shù)_W

1、液壓機(jī)械燃油裝置的建模方法與仿真技術(shù)在中航工業(yè) 606 所的講課（共 47 頁(yè)） 王曦北京航空航天大學(xué)2014,3,261液壓機(jī)械控制的基本方法及二個(gè)動(dòng)力學(xué)方程 1.1 核心思想（控制腔、運(yùn)動(dòng)體、閉環(huán)負(fù)反饋） 1) 控制腔：以控制腔這一液壓放大器通過(guò)改變進(jìn)口節(jié)流流量或出口節(jié)流流量使得控制腔的壓力按照某種規(guī)律變化，也即獲取了控制壓力的主動(dòng)權(quán)。 2) 運(yùn)動(dòng)體：這一壓力變化通過(guò)運(yùn)動(dòng)體的作用面積（通常是各種活門或活塞）以力的形式作用在運(yùn)動(dòng)體上，通過(guò)牛頓第二定律將力的變化轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)體的加速度、速度乃至位移發(fā)生變化。而這種運(yùn)動(dòng)變化的結(jié)果恰是人們所期望的控制目標(biāo)要求。 3) 閉環(huán)負(fù)反饋：在要求有伺服性的（即

2、輸出響應(yīng)不僅能夠準(zhǔn)確跟隨輸入信號(hào)的變化，而且這種跟隨是具有快速靈敏性的）功能部件中，均有閉環(huán)負(fù)反饋，采用閉環(huán)負(fù)反饋不僅保證了部件的伺服功能要求，而且具有抗干擾及抗高頻噪聲的能力，盡是好處，缺點(diǎn)僅是結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度增加了一點(diǎn)。有伺服性要求的液壓機(jī)械部件如：各種傳感器（ 傳感器、 傳感器、 傳感器），加速開(kāi)環(huán)控制的小閉環(huán)（單回路）， 轉(zhuǎn)速控制的大閉環(huán)（單回路）、 開(kāi)環(huán)控制的小閉環(huán)（單回路）等。 1.2 兩個(gè)基本的二個(gè)動(dòng)力學(xué)微分方程 就如同發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中有加減速過(guò)渡態(tài)、穩(wěn)態(tài)一樣，液壓機(jī)械裝置是以轉(zhuǎn)速的微分方程 這一抽象的數(shù)學(xué)微分方程準(zhǔn)確的描述或把握一樣，液壓機(jī)械系統(tǒng)是由兩個(gè)基本微分方程描述液

3、壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 這兩個(gè)基本微分方程是控制腔壓力的一階微分方程和運(yùn)動(dòng) 移的二階微分方程，如圖所示。 控制腔壓力的一階微分方程，規(guī)定進(jìn)入控制腔流量為“+”，出去為“-” 運(yùn)動(dòng) 移二階微分方程，規(guī)定作用在運(yùn)動(dòng)體上力方向與 x 一致為“+”，與 x 相反為“-” 記住，“一個(gè)都不能少” 1.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖分析 1) 首先：要分析系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模塊（我們稱其為部件，是否相對(duì)獨(dú)立， 完整的能抽象表達(dá)為輸入輸出確定關(guān)系的的由凸輪、杠桿、彈簧、活門、活塞、齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、傳動(dòng)軸等這些機(jī)械零件及液壓控制腔、氣壓控制腔、薄膜、膜盒、電磁開(kāi)關(guān)閥、占空比閥、電液伺服閥等元件組成） 有幾個(gè)？每一個(gè)功能模

4、塊又由哪些元件組成2) 其次：要分析該功能模塊是開(kāi)環(huán)，還是閉環(huán)若 開(kāi)環(huán)，找出輸入?yún)?shù) ，輸出參數(shù) 是什么？若閉環(huán)，則應(yīng)找出偏差發(fā)生器結(jié)構(gòu)，前向通道由哪些元件組成， 反饋通道又由哪些元件組成？ 3) 再次：找出壓力控制腔，和進(jìn)出該控制腔的各種流量，建立控制腔壓力一階微分方程。4)5) 再再再次：將該部件中的每一元件從信號(hào)輸入開(kāi)始，通過(guò)各元件輸入輸出的邏輯關(guān)系用信號(hào)線連接，并在信號(hào)線上方標(biāo)注“何種物理信號(hào)” 6) 最后：檢驗(yàn)該工作原理圖是否正確。 1.4 建立 AMEsim 仿真平臺(tái) 1) 首先：按部件的工作原理從信號(hào)庫(kù)、液壓庫(kù)、機(jī)械庫(kù)中選擇合適的元件模型，按其邏輯關(guān)系即每?jī)蓚€(gè)元件之間是按什么信號(hào)

5、傳遞，是力？是運(yùn)動(dòng)量 ?是流量？等，用信號(hào)連接線連接。 2) 其次：由于每個(gè)元件的輸入輸出信號(hào)的傳遞方向不同（正因?yàn)槿绱?AMEsim 的庫(kù)非常靈活、豐富、強(qiáng)大）在庫(kù)中是以不同的類型代號(hào)區(qū)分的，連接時(shí)需要進(jìn)行信號(hào)相容性檢查，若不相符，會(huì)自動(dòng)智能的重新匹配。 3) 再次：裝入?yún)?shù) 注意初始安裝條件，underlap 是相對(duì)初始坐標(biāo)的開(kāi)度，有間隙為“+”，有重疊為“-” 4) 再再次：設(shè)置求解微分方程的解法，精度等，編輯，查表模塊需要外部一維二維數(shù)據(jù)插值表 x.dat 文件 5) 再再再次：Run。6) 最后：就其關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)將各元件的信號(hào)拉出，通過(guò)示波器顯示的曲線圖，分析是否滿足要求，否則，檢

6、查出錯(cuò)原因，修改參數(shù)或模型，重復(fù)上述過(guò)程。2 實(shí)例分析之一：基礎(chǔ)篇穩(wěn)態(tài)控制中的溫度放大器 一、 兩個(gè)問(wèn)題 這次討論課的內(nèi)容是 AMESim 建模方法與應(yīng)用，但是首先我想提出兩個(gè)問(wèn)題。 第一個(gè)問(wèn)題，我們?yōu)槭裁匆ㄙM(fèi)一定的精力對(duì)我們所研究的對(duì)象 進(jìn)行建模仿真？ 我想，它有三方面的意義。 第一，建立仿真模型，能夠使我們更加了解被建模對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特征，這主要體現(xiàn)在當(dāng)我們的被建模對(duì)象實(shí)體工作過(guò)程中，我們 一般只能測(cè)量知道其輸入輸出狀態(tài)，并不清楚它內(nèi)部各個(gè)元件的工作 狀態(tài)。以主燃油控制器中的加速控制器為例，在一段工作或測(cè)試過(guò)程 中，我們并不清楚或者只能通過(guò)輸出油量間接推測(cè)加速控制器的工作狀 態(tài)，而通過(guò)

7、仿真模型，在相同的輸入條件下，我們可以很直觀清楚的看 到加速活門在工作過(guò)程中的開(kāi)度大小，在退出工作時(shí)的關(guān)閉量多少，是 不是具有較高的抗干擾能力。這里所說(shuō)的抗干擾能力是指，當(dāng)P2 出現(xiàn)多大的擾動(dòng)變化時(shí)，加速控制活門會(huì)由關(guān)閉到打開(kāi)狀態(tài)。 第二，建立仿真模型，能夠使我們?cè)诜治龉收蠒r(shí)擁有一個(gè)強(qiáng)有力的工具。由于仿真模型中內(nèi)部元件工作狀態(tài)的直觀性，針對(duì)實(shí)際使用 中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，借助仿真模型進(jìn)行分析能夠高效便捷的找到故障 原因所在。 第三，使用模型仿真，可以方便的進(jìn)行系統(tǒng)改型和重新設(shè)計(jì)。目 前，數(shù)值仿真平臺(tái)的建立已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期一項(xiàng)必不可少的工作，它對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、完善、修改、性能提升具有越來(lái)越高的意義。

8、這是 我們所要討論的第一個(gè)問(wèn)題，為什么要進(jìn)行建模工作。 第二個(gè)問(wèn)題，我們?yōu)槭裁匆x擇 AMESim 軟件作為我們的仿真軟件？ 這是我們研究對(duì)象的特點(diǎn)、我們的研究目的和 AMESim 仿真軟件的重要特點(diǎn)共同決定的。我們的研究對(duì)象是機(jī)械液壓燃油控制器，其中包含機(jī)械杠桿元件，液壓活塞和作動(dòng)筒，液壓油路、氣路、膜盒等眾多元件。我們研究目的是研究整個(gè)系統(tǒng)和各個(gè)元件在工作過(guò)程中的主要性能特點(diǎn)及工作狀態(tài)。AMESim (Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems)為多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)

9、。用戶可以在這個(gè)單一平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入分析，也可以在這個(gè)平臺(tái)上研究眾多元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。例如在燃油噴射、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)是在較小的簡(jiǎn)化下能夠解決多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模問(wèn) 題，比如，燃油控制器中的機(jī)械傳動(dòng)，液壓活門運(yùn)動(dòng)，電磁閥、電液伺服閥、液壓油路、 氣路、氣動(dòng)活門等元件的綜合仿真。這一特點(diǎn)也 決定了它在建模時(shí)對(duì)被建模對(duì)象進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化抽象處理。由于系統(tǒng)的龐大性，這種抽象簡(jiǎn)化處理在系統(tǒng)級(jí)建模中是必不可少的。也就是說(shuō)，使用 AMESim 建立大系統(tǒng)模型的目的是研究我們所關(guān)注的整個(gè)系統(tǒng)

10、及各個(gè)部件的主要性能特征，具體在我們?nèi)加涂刂破髦凶饔檬茄芯科?燃油控制性能，導(dǎo)葉調(diào)節(jié)性能，以及在不同控制過(guò)程中，各個(gè)元件所處的主要狀態(tài)。它所不能做的是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，流場(chǎng)分析，這些屬于有限元分析范疇；同時(shí)，它在動(dòng)力學(xué)分析，復(fù)雜形體受力分析， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程磨損等方面也不具有優(yōu)勢(shì)。這個(gè)我們要明確的第二個(gè)問(wèn)題， 為什么要選用 AMESim 軟件進(jìn)行建模，以及 AMESim 具有哪些優(yōu)點(diǎn)， 又有哪些不能做到的工作。 二、 AMESim 軟件基礎(chǔ) 明白上述兩個(gè)問(wèn)題之后，下面我們開(kāi)始對(duì) AMESim 的建模過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。 上面提到過(guò)，AMESim 是多學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)建模平臺(tái)，因此 AMESim 中擁有很多基

11、本的元件模型，分類放在不同的庫(kù)中。包括： 信號(hào)庫(kù)：AMESim 中最基本的元件庫(kù)，信號(hào)是數(shù)字仿真的基礎(chǔ)。在仿真中，復(fù)雜的輸入指令，復(fù)雜的數(shù) 算，二維表的插值調(diào)用， 邏輯判斷，選擇器等都可以使用信號(hào)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，如圖 1。 圖 1 信號(hào)庫(kù) 機(jī)械庫(kù)：機(jī)械庫(kù)也是 AMSim 仿真中一個(gè)基本庫(kù)，它包括直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分都定義為一維簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。機(jī)械庫(kù)的使用主 要是進(jìn)行簡(jiǎn)單的一維動(dòng)力學(xué)仿真，一般有運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，均要使用機(jī)械 庫(kù)對(duì)運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)學(xué)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，如圖 2。 圖 2 機(jī)械庫(kù) 液壓庫(kù)：液壓庫(kù)主要給出了一些簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)中的一些模型，包括簡(jiǎn)化 轉(zhuǎn)接頭、油箱、壓力源、流量源、流量傳感器，壓力

12、傳感器，簡(jiǎn)化溢流閥、減壓閥、帶旁路單向閥、固定節(jié)流孔、可變節(jié)流孔、油濾、簡(jiǎn)化齒輪泵、容腔、作動(dòng)筒、管路、n 位 n 通閥等。液壓庫(kù)所包含的元件能夠?qū)崿F(xiàn)液壓系統(tǒng)自身的一般性建模工作，如圖 3。 圖 3 液壓庫(kù) 液壓組件庫(kù)：液壓組件庫(kù)是液壓控制系統(tǒng)建模中最為重要的一個(gè)元件庫(kù) 之一，其主要提供液壓系統(tǒng)中液壓活門建模的常用組件，這些組件使液 壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)能夠進(jìn)行交互式仿真。下圖中的這些元件的示意圖均 為剖面圖，它們按功能上來(lái)分主要分為受力腔和閥孔控制元件兩類。從 襯套固定與否也分為襯套固定和襯套可移動(dòng)兩類，如圖 4。 圖 4 液壓組件庫(kù) 氣體庫(kù)：與液壓庫(kù)相類似，如圖 5。 圖 5 氣體庫(kù) 氣體組件

13、庫(kù)：與液壓組件庫(kù)相類似，如圖 6。 圖 6 氣體組件庫(kù) 熱-液壓庫(kù)：在液壓庫(kù)的基礎(chǔ)上考慮了燃油的熱量問(wèn)題，在機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器工作過(guò)程中，燃油會(huì)在經(jīng)過(guò)燃油泵、節(jié)流孔等組件時(shí)參數(shù)熱量， 同時(shí)活門和活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量也將傳遞給燃油，這都會(huì)使燃油的溫度升高。使用熱-液壓庫(kù)能夠更加真實(shí)的反應(yīng)這一過(guò)程，然而要真實(shí)的反應(yīng)這一過(guò)程必定需要更多的參數(shù)與數(shù)據(jù)，系統(tǒng)也必然更加復(fù)雜， 這也為建模帶來(lái)了一定的難度。這一問(wèn)題最終是要根據(jù)建模目的來(lái) 定， 如果建模的目的就是研究系統(tǒng)工作過(guò)程中熱量產(chǎn)生的大小，燃油溫度會(huì)升高多少，那必須使用帶有熱量的元件庫(kù)；相反，如果認(rèn)為系統(tǒng)的產(chǎn)生的熱量可以不做考慮，只是研究系統(tǒng)的普遍性能，那么

14、是需要使用普通的 元件庫(kù)即可。另外 AMESim 模塊中，考慮熱量的元件庫(kù)中元件不能和沒(méi)考慮熱量元件庫(kù)中的元件連接，因此在決定建模初期就要決定要建立的系統(tǒng)是否要考慮熱量。熱-液壓庫(kù)與液壓庫(kù)的建模方法基本一致，如圖7。 圖 7 熱-液壓庫(kù) 熱-液壓組件庫(kù)：與液壓庫(kù)的建模方法基本一致，考慮了燃油的熱量 及散熱，如圖 8。 圖 8 熱-液壓庫(kù) AMESim 仿真過(guò)程分為 4 個(gè)步驟： 1. Sketch mode (草圖模式)：將實(shí)際研究對(duì)象簡(jiǎn)化抽象為 AMESim中的對(duì)應(yīng)合適的模塊并合理的連接在一起。 2. Submodel mode (子模型模式)：對(duì)各個(gè)所選用的各個(gè)模塊選擇合適的子模型。 3.

15、 Parameter mode (參數(shù)模式)：為選用的各個(gè) AMESim 模塊設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 4. Simulation mode (仿真模式)：設(shè)置仿真參數(shù)，包括仿真時(shí)間， 仿真誤差，仿真步長(zhǎng)設(shè)置等，然后進(jìn)行仿真。 下面以溫度放大器為例詳細(xì)說(shuō)明這 4 個(gè)步驟 由于目前飛機(jī)飛行包線非常寬廣，發(fā)動(dòng)機(jī)在包線內(nèi)工作時(shí)，進(jìn)口 溫度變化較大。進(jìn)口溫度的變化必然導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)需油量的改變。因此 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器必須引入溫度修正。溫度修正器由溫度傳感器、溫度放 大器和溫度凸輪構(gòu)成。其主要作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)在全包線工作范圍內(nèi)都 能保證正常的工作。 溫度傳感器由螺旋毛細(xì)管式填充溫度敏感元件、帶油液溫度補(bǔ)償 裝置的壓力

16、控制活門組成。它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成與溫度成比例的工作 油壓信號(hào)輸送到溫度放大器分油活門的左端。溫度傳感器(溫包)的油 壓輸出結(jié)果如表 1.表 1溫度信號(hào)（）和工作油壓（Mpa）的關(guān)系 T1-68-60-45-30010152030Pt0.270.290.340.400.500.540.560.5780.61T14555606570758095100Pt0.670.6860.720.740.7550.770.790.8430.86T1105120130135145165180185210220Pt0.880.930.970.981.011.081.131.151.241.26溫度放大器將溫度信號(hào)放

17、大并轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而 帶動(dòng)溫度凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)控制器的給定油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 口溫度 升高，分油活門左端壓力增大，套筒左移開(kāi)大放油孔，帶齒 活塞左腔油壓下降而左移，帶動(dòng)齒輪順轉(zhuǎn)；同時(shí)也帶動(dòng)反饋杠桿反轉(zhuǎn)， 反饋杠桿使分油活門左移關(guān)小放油口，帶齒活塞左腔油壓回升，活塞 左移速度減慢并很快達(dá)到與右腔油壓和放松了的彈簧力相平衡。 如圖 9，溫度放大器由分油活門、套筒、活塞桿上帶齒條的齒條活塞、反饋杠桿等組成。套筒套在分油活門上，套筒的外邊作用著穩(wěn)定 的低壓腔油壓，外邊還作用著彈簧力，里邊作用著與溫度成比例的溫度 液壓分壓器的分壓。分油活門左端作用著壓力控制活門來(lái)的油壓， 右端與反饋

18、桿相連，在反饋?zhàn)饔孟伦笥乙苿?dòng)。 帶齒活塞左右腔的油壓分別由兩個(gè)液壓分壓器控制。右腔作用著 以 0.5 定壓油為油源的固定壓力(無(wú)彈簧力)；左腔作用著由套筒控制分油活門放油口的以定壓油為油源的分壓器的分壓。帶齒活塞由套筒 和分油活門控制左腔油壓，以控制活塞的左右運(yùn)動(dòng)。反饋桿將帶齒活 塞和分油活門連接，將帶齒活塞的移動(dòng)反饋到分油活門，改變分油活 門上的放油孔開(kāi)度，使帶齒活塞運(yùn)動(dòng)速度減慢并很快穩(wěn)定下來(lái)。 圖 9溫度放大器結(jié)構(gòu)原理圖 根據(jù)圖 9 給出的結(jié)構(gòu)原理圖，要進(jìn)行第一步 Sketch mode (草圖模式)， 首先需要分析這個(gè)系統(tǒng)中有幾個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的元件，即之間沒(méi)有杠桿等硬鏈接結(jié)構(gòu)(中間僅有彈

19、簧連接可以認(rèn)為是可以相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng))。建立AMESim 模型時(shí)，一般一次選擇一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)元件系統(tǒng)，每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的元件系統(tǒng)，在 AMESim 中都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)質(zhì)量模塊。如圖10。 圖 10 質(zhì)量模塊 質(zhì)量模塊在 AMESim 的作用是中計(jì)算活門的運(yùn)動(dòng)情況,這是閥芯運(yùn)動(dòng)中最為基本和核心的計(jì)算，其中包含的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程如式 1。 (1)在圖 10 中，自左向右所適用的情況分別為：1. 僅有一個(gè)受力接口的質(zhì)量模塊；2. 帶有兩個(gè)接口的質(zhì)量模塊；3. 帶有一個(gè)接口且含有固定摩擦和阻尼力的質(zhì)量模塊；4. 帶有兩個(gè)接口且含有固定摩擦和阻尼力的質(zhì)量模塊；5. 帶有兩個(gè)接口含有固定摩擦和阻尼力且?guī)в袃啥宋灰葡拗频馁|(zhì)量

20、模塊(最經(jīng)常使用)；6. 帶有兩個(gè)接口且含有可變摩擦和阻尼力的質(zhì)量模塊； 通過(guò)分析可知，本溫度放大器中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的部件分為兩部分。一 部分為套筒，另一部分為分油活門，反饋杠桿和活塞組成的元件系統(tǒng)。 首先選取套筒元件為對(duì)象，先在 AMESim 中拿出一個(gè)質(zhì)量元件(圖10 中右 2)。選出質(zhì)量元件之后，緊接著要分析該元件的受力，受力分析時(shí)，閥芯環(huán)形腔的受力暫時(shí)不分析(一般情況下，環(huán)形腔兩端面 的受力平衡，可以認(rèn)為互相抵消)，有圖 9 可知，套筒左端作用著油液壓力和彈簧力，右端作用著油液壓力。在 AMESim 中仿真這些液壓彈簧力，需要使用液壓組件庫(kù)中的元件。AMESim 中液壓力計(jì)算模塊通常使用的模

21、塊如圖 11。 圖 11 液壓力計(jì)算模塊 在圖 11 中，這些模塊都是界面圖，下端管壁中的豎線為油路接口(認(rèn)為油路從這個(gè)接口進(jìn)入了液壓力計(jì)算模塊)。另外在圖 11 中各元件的簡(jiǎn)圖中，閥芯上作用的箭頭方向?yàn)橐簤毫Φ姆较?，兩?cè)的襯套認(rèn)為是位置固定，閥芯上的細(xì)橫桿兩端可以與其他運(yùn)動(dòng)部件連接，可以傳遞力，位移，速度等信號(hào)。圖 11 中四個(gè)元件分別的應(yīng)用情況是：1. 僅有一端(右端)受到了液壓力的作用，左端沒(méi)有液壓力的作用；2. 與 1 的試用范圍相同，但是相對(duì)于 1,2 更合適用于閥門的端部，1 更適合用于閥門中間；3. 右端帶有液壓力并且計(jì)算合力時(shí)疊加上彈簧力， 適用于帶有壓簧的閥芯端合力的計(jì)算；4

22、. 右端帶有液壓力并且計(jì)算合力時(shí)減去彈簧力，適用于帶有拉簧的閥芯端合力的計(jì)算； 從上述分析可知，襯套左端作用著油液壓力和彈簧力，右端作用著油液壓力，因此應(yīng)選用模塊如圖 12。 圖 12 油液壓力模塊選用 受力分析完成后，要對(duì)滑閥中的控制節(jié)流孔進(jìn)行分析，首先分析有幾個(gè)節(jié)流孔，存在哪些開(kāi)關(guān)情況，一般來(lái)說(shuō)，除分油活門外，一個(gè)節(jié)流孔僅有一端閥芯的凸臺(tái)面控制開(kāi)度。從圖 9 上分析，套筒本身并沒(méi)有節(jié)流孔，但是它的運(yùn)動(dòng)情況直接決定了分油活門上節(jié)流孔的開(kāi)度大小。因此必須建立分油活門所在的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的模型后才能決定分油活門上節(jié)流孔的開(kāi)度。下面對(duì)分油活門所在的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。通過(guò)圖 9 可知，分油活門和活

23、塞通過(guò)杠桿連接一起運(yùn)動(dòng)，因此本系統(tǒng)中首先需要一個(gè)質(zhì)量塊。然后分析受力，活塞左端作用著油液壓 力，右端作用著油液壓力(無(wú)彈簧)，另外還有杠桿給活塞的作用力； 分油活門左端作用著油液壓力，右端作用著油液壓力和杠桿對(duì)其的作用力。根據(jù)上述對(duì)液壓力計(jì)算元件的分析，上述系統(tǒng)在 AMESim 中的受力和運(yùn)動(dòng)仿真應(yīng)如圖 13。 圖 13 受力與運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)構(gòu) 緊接著分析該運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中存在的節(jié)流孔個(gè)數(shù)，存在哪些開(kāi)關(guān)情況。通 過(guò)分析可知該運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中僅僅只含有分油活門上一個(gè)節(jié)流孔，其開(kāi)度情 況由套筒和分油活門的運(yùn)動(dòng)共同決定。這就要對(duì) AMESim 中節(jié)流孔大小計(jì)算模塊進(jìn)行分析。AMESim 中節(jié)流孔計(jì)算模塊有如下兩大類

24、， 分別如圖 14、15。 圖 14 節(jié)流孔大小計(jì)算模塊第一類 圖 15 節(jié)流孔大小計(jì)算模塊第二類 第一大類與第二大類的卻別在于，第一類中所有的閥壁襯套都是固定的；第二類中所有的閥壁襯套都可以移動(dòng)，即可以由其他元件的 移動(dòng)所決定。在對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真中，最為常用的為左端第 2和第 4 個(gè)。第 2 個(gè)元件仿真的是圓形節(jié)流孔的開(kāi)度變化情況；第 4 個(gè)元件仿真的是不規(guī)則節(jié)流孔的開(kāi)度變化情況。其他元件可以通過(guò)AMESim 中的 Help 文檔了解其適用范圍。節(jié)流孔計(jì)算元件放入到系統(tǒng)中時(shí)，需要注意的一個(gè)重要問(wèn)題是 要選擇正確的方向，即閥芯和襯套不同運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，節(jié)流孔開(kāi)度大小的變化要與實(shí)際情況相一致。

25、 以圖 15 中左 2 元件為例，其下端襯套上的兩個(gè)中間帶有細(xì)線的小孔為油液接口，右端的連接孔為常開(kāi)孔，即無(wú)論閥芯和襯套運(yùn)動(dòng)到何種情 況，這個(gè)連接孔均為全開(kāi)狀態(tài)；左孔與右孔通過(guò)元件內(nèi)部連接，左端的連接孔的開(kāi)度大小受到閥芯和襯套的運(yùn)動(dòng)情況影響。在圖 15 的 左 2 元件的放置方向中，閥芯向右移動(dòng)，節(jié)流孔開(kāi)度減小；反之，閥芯向左移動(dòng)，節(jié)流孔開(kāi)度增加。襯套向右移動(dòng)，節(jié)流孔的開(kāi)度增大； 反之，襯套向左移動(dòng)，節(jié)流孔的開(kāi)度減小。另外一個(gè)重要問(wèn)題是節(jié)流孔 大小計(jì)算元件接入后，系統(tǒng)受力情況 亂了，他、從圖 14、15 中可知，節(jié)流孔大小計(jì)算元件中有一個(gè)油液壓力計(jì)算的小箭頭，說(shuō)明該元件 計(jì)算了一端的油液壓力，

26、由于在分油活門中，節(jié)流孔處的受力為左右兩端相等，互相平衡，因此不能直接將節(jié)流孔計(jì)量元件加入系統(tǒng)中。一般我們?cè)谑褂霉?jié)流孔大小計(jì)算元件時(shí)，總是會(huì)在它對(duì)面加上一個(gè)力平衡元件，即圖 11 中左 1 元件，兩個(gè)元件組成的合系統(tǒng)如圖 16。從本系統(tǒng)的分析來(lái)看，可知節(jié)流孔大小計(jì)算元件要使用圖 15 中 左 2 元件。 圖 16 節(jié)流孔大小計(jì)算元件與力平衡元件 圖 16 中，將兩個(gè)元件的油路接口相連接的目的是保證兩元件內(nèi)部 的油液壓力相等，在兩元件油液作用面積相同時(shí)，則它們的受力可以 相互抵消。將其放入到系統(tǒng)中的方向和連接情況如圖 17。 圖 16 受力和節(jié)流孔計(jì)算元件連接圖 完成上述步驟后，將剩余的接受力信

27、號(hào)的端點(diǎn)用 0 力源元件連接。0 力源元表示該端口接受的力為 0。由于上述過(guò)程中受力分析中已經(jīng)分析完全了，所以只要在空余的端口加入 0 力源元件即可。 圖 17 受力分析與節(jié)流孔計(jì)算元件連接完成 完成受力分析和節(jié)流孔大小計(jì)算元件之后，下一步工作是油路連接。油路的連接主要是根據(jù)原理圖上油路的分布，將不同的油路連接 到相應(yīng)的液腔，主要使用液壓元件庫(kù)中的元件，連接后如圖 18。 圖 18 油路連接后 AMESim 仿真結(jié)構(gòu)圖 液壓元件庫(kù)中，最常用的為壓力源，前者壓力參數(shù)設(shè)置 在內(nèi)部，最多可以有 8 段變化參數(shù)；后者接受外部輸入信號(hào)， 其大小作為壓力的大小輸出，單位為 bar。為回油箱元件，壓力為 定

28、值。 為轉(zhuǎn)接頭，相當(dāng)于實(shí)際中的四通管接頭。 為固定節(jié)流孔， 可以設(shè)定節(jié)流孔的大小，也可以設(shè)定為 Q/方式。這是上面模型中用到的模塊，油路的連接直接在接口附近點(diǎn)擊即可。液壓元件庫(kù)中的 其他元件，請(qǐng)通過(guò) AMESim 中 Help 文件了解其特點(diǎn)及適用情況。另 外，AMESim 仿真中，一個(gè)更為重要的是，它表征了系統(tǒng)使用油液的相關(guān)特性。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行液壓仿真時(shí)，第一步首先要放入這個(gè) 元件。另外如果要進(jìn)行氣路仿真，第一步相應(yīng)的要放入元件 。至此，Sketch mode (草圖模式)已經(jīng)完成，下面進(jìn)入第二步， Submodel mode (子模型模式)。進(jìn)入第二步后，仿真模型中各個(gè)元件 會(huì)出現(xiàn)較深的背

29、景顏色。當(dāng)?shù)谝徊街?，各模塊選擇合適時(shí)，第二步時(shí)， 點(diǎn)擊自動(dòng)生成子模型按鈕，則各個(gè)元件都會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的子模型， 深色背景將消除。若本步驟時(shí)，某一個(gè)元件深色背景沒(méi)有消除，則說(shuō)明該元件沒(méi)有合適的子模型，這時(shí)要分析第一步中各個(gè)元件的選用是否合 適。 當(dāng)?shù)诙街懈髟幽Ｐ投歼x擇合適時(shí)，則可以進(jìn)入第三步 Parameter mode (參數(shù)模式)。本步驟主要是進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)定。 在襯套左端的帶彈簧的油液壓力計(jì)算元件 中，參數(shù)設(shè)置表如圖 19 。 圖 19 帶彈簧的油液壓力計(jì)算元件參數(shù)表 此元件主要需要的元件尺寸為圖 19 中的 3-7 項(xiàng)，3-7 項(xiàng)分別為：活塞直徑；活塞桿直徑；彈簧剛度；基準(zhǔn)位置彈

30、簧的壓緊力；基準(zhǔn)位置活 塞腔的長(zhǎng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將這些尺寸填入每項(xiàng)中得到如圖 20。 圖 20 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)顚?xiě)的帶彈簧的油液壓力計(jì)算元件參數(shù)表這類元件都可以按這種方式填寫(xiě)。 純油液壓力計(jì)算元件，的填寫(xiě)參數(shù)類似，如圖 21。 圖 21 純油液壓力計(jì)算元件參數(shù)表 這類元件需要填寫(xiě)的參數(shù)為 2-4 項(xiàng)，分別為活塞直徑；活塞桿直徑； 基準(zhǔn)位置的活塞腔直徑。這三個(gè)量均可以通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙獲得，此處不再贅述。 質(zhì)量元件 需要填寫(xiě)的參數(shù)如圖 22。 圖 22 質(zhì)量元件中需要填寫(xiě)的參數(shù) 在圖 22 中，需要填寫(xiě)的為 3-9 項(xiàng)，分別為：獨(dú)立運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量； 運(yùn)動(dòng)阻尼系數(shù)；風(fēng)阻系數(shù)；庫(kù)倫摩擦力；靜摩擦力；最低位

31、移限制； 最高位移限制。其中，風(fēng)阻系數(shù)可以設(shè)為 0，液壓系統(tǒng)中阻尼系數(shù)一般設(shè)為 15。摩擦力要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。最低和最高位移限制， 是在當(dāng)前基準(zhǔn)位置的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量元件 上的箭頭方向?yàn)檎?向正方向可以移動(dòng)的最大位移為上位移限制；向反方向可以移動(dòng)的最大位移為下位移限制。 杠桿元件 中需要輸入的參數(shù)為杠桿兩段中的臂長(zhǎng)，如圖 23。具體指代可以通過(guò) help 查詢。 圖 23 杠桿元件參數(shù)圖 節(jié)流孔大小計(jì)算元件中需要填寫(xiě)的參數(shù)如圖 24。 圖 24 節(jié)流孔大小計(jì)算元件需要填寫(xiě)的參數(shù) 需要填寫(xiě)的參數(shù)項(xiàng)為 2,4,5,6,9,10,11,12。分別表示:節(jié)流孔在一周上的個(gè)數(shù)；活塞直徑；活塞桿直徑；

32、節(jié)流孔的直徑；基準(zhǔn)位置處節(jié)流孔的 開(kāi)度大??；節(jié)流孔的最小開(kāi)度(一般為 0)；節(jié)流孔的最大開(kāi)度(一般為直徑大小)；基準(zhǔn)位置處活塞腔的長(zhǎng)度。這些參數(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙 查詢得到，此處有一個(gè)基準(zhǔn)位置概念，這個(gè)概念表明，建模時(shí)每個(gè)元 件所處的相對(duì)位置關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)選擇安裝位置，或者設(shè)計(jì)工作點(diǎn)位 置作為基準(zhǔn)位置?；鶞?zhǔn)位置確定以后，系統(tǒng)系統(tǒng)中各元件的位置就確 定下來(lái)了，節(jié)流孔的初始開(kāi)度也就確定下來(lái)。 第三步工作完成之后，就可以進(jìn)入第四步Simulation mode (仿真模式)出廠測(cè)試要求=0Mpa 為 0 基準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)時(shí)，活塞位移應(yīng)為 ；當(dāng) 時(shí)，活塞位移應(yīng)為 。根據(jù)出廠測(cè)試要求進(jìn)行仿真，得出仿真結(jié)果如表

33、3，仿真曲線如圖 6。根據(jù)仿真結(jié)果可知，溫度修正器 AMESim 仿真模型滿足要求。 表 3 溫度修正器仿真結(jié)果 調(diào)整溫度放大器活塞行程 Pt1=0.34MPa1.70.2mm 1.64mm 合格Pt1=1.26MPamm20.12mm合格圖 25 溫度補(bǔ)償器 AMESim 仿真曲線 3 實(shí)例分析之二：加力控制 3.1 擺錘活門組件 組成：波紋管、真空波紋管、杯形件、擺錘活門、調(diào)整彈簧、反饋彈簧、溫度補(bǔ)償器。如圖所示。兩波紋管中間由固定于殼體上的硬心 連接，兩端固定于杯形件中。杯形件與擺錘活門固定于一體，擺錘活門 上端懸掛于殼體的支點(diǎn)上，可左右擺動(dòng)。杯形件左端連接調(diào)整彈簧，調(diào)整彈簧另一端連接固

34、定于殼體上的溫度補(bǔ)償器。杯形件右端連接著反 饋彈簧，彈簧另一端連接計(jì)量活門。 原理： 擺錘活門原理圖 擺錘活門平衡時(shí)，應(yīng)處于中立位置，兩個(gè)對(duì)稱膜盒可以抵消外部 的作用力。兩擺錘活門有相等的初始開(kāi)度，但開(kāi)度相反，其中一個(gè)開(kāi) 大另一個(gè)就關(guān)小。 波紋管感受壓力為P2”的空氣，P2”=f（P2，T1） 其中，P2 為高壓壓氣機(jī)出口壓力，T1 為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度。 當(dāng)P2”升高，波紋管膨脹引起杯形件擺錘活門繞支點(diǎn)向右擺動(dòng)， 改變兩擺錘活門開(kāi)度，左擺錘活門關(guān)小，右擺錘活門開(kāi)大，從而使計(jì)量活門的活塞左腔的回油量增加壓力降低，右腔的回油量減小壓力升高。使計(jì)量活門左右兩腔產(chǎn)生壓差軸向移動(dòng)，改變計(jì)量活門的開(kāi)度， 從

35、而控制加力燃油量。 建模： 對(duì)杯形件進(jìn)行受力分析，杯形件受左右兩端彈簧力、波紋管變形后由剛度產(chǎn)生的彈力、P2”引起的波紋管膨脹產(chǎn)生的作用力。杯形件和擺 錘活門繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以用旋轉(zhuǎn)體建模，分別求各個(gè)力的力矩， 考慮杯形件擺錘活門的轉(zhuǎn)矩。力矩方向按逆時(shí)針為正。模型的輸入為P2”， 輸出為計(jì)量活門的位移 piston movement。仿真結(jié)果如圖所示。 擺錘活門建模 擺錘活門 P2”與活門位移對(duì)應(yīng)的仿真曲線 3.2 一區(qū)計(jì)量裝置 組成：計(jì)量活門，壓差控制器，彈簧、調(diào)整螺釘。如圖所示。如圖所示。 原理： 一區(qū)計(jì)量活門原理圖 根據(jù)流量公式，式中 、為常數(shù)，當(dāng)保證 P1-P2 為定值時(shí)，流量只與計(jì)量活

36、門形孔面積 A 成正比。 計(jì)量活門靠最右端活塞的左右兩腔的壓力移動(dòng)，進(jìn)而改變計(jì)量形孔的面積A。 一區(qū)計(jì)量裝置工作時(shí)，壓差控制器左端作用著計(jì)量活門前油壓P1，右腔的回油被切斷，油壓與計(jì)量活門后油壓 P2 相等，同時(shí)還作用著彈簧力，彈簧控制計(jì)量活門前后壓差，彈簧的預(yù)緊力與壓差力是一對(duì)平衡力相等。工作時(shí)彈簧長(zhǎng)度有少量變化忽略不計(jì)。當(dāng)計(jì)量前油壓P1 升高時(shí)，計(jì)量前后壓差增大，壓差活門右移，壓差活門節(jié)流孔面積關(guān)小，使憋壓腔 P2 即計(jì)量后油壓升高，同時(shí)壓差活門右腔壓力升高， 最終使壓差活門停止移動(dòng)，忽略彈簧長(zhǎng)度的變化，彈簧力沒(méi)有變，則 壓差也沒(méi)有變。 建模： 計(jì)量活門計(jì)量形孔為不規(guī)則孔，其面積計(jì)算采用根

37、據(jù)活門位移差值求出流量的方法，如圖中所示的活門可以調(diào)用插值表。通過(guò)螺釘調(diào) 整壓差活門右側(cè)彈簧的預(yù)緊力來(lái)調(diào)整計(jì)量活門前后壓差。 一區(qū)計(jì)量活門建模 壓差活門前后壓差仿真曲線 一區(qū)計(jì)量活門位移與流量對(duì)應(yīng)的仿真曲線 4 實(shí)例分析之三：噴口控制 4.1 液壓延遲器 4.1.1 分析液壓延遲器的功能是在加力時(shí)以與油門桿移動(dòng)速度無(wú)關(guān)的速率， 將油門桿的操縱量轉(zhuǎn)變?yōu)閲娍诳刂破骱图恿θ加涂刂破鞯目刂浦噶睿?確保噴口面積與加力燃油流量同步變化。原理圖如下： 1 ）從結(jié)構(gòu)上來(lái)看： 圖 1液壓延遲器原理圖 整個(gè)液壓延遲器部分有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)件。第一個(gè)部分為帶桿活塞和加力泵接通活門整體（兩者相連共同運(yùn)動(dòng)）；第二個(gè)部分為下端殼

38、體中安裝的最小加力頂桿和應(yīng)急關(guān)斷加力頂桿整體（兩者相連共同運(yùn)動(dòng)）。 2）從油路上來(lái)看： 帶桿活塞的上腔是一個(gè)定壓腔（非控制腔），紅色的定壓油經(jīng)一個(gè)固定節(jié)流孔進(jìn)入帶桿活塞的上腔，同時(shí)經(jīng)由一個(gè)固定節(jié)流孔回油，形成一個(gè)進(jìn)口不變、出口也不變的液壓分壓器，定壓腔的油壓大于回油壓力小于定壓油壓力，實(shí)際上節(jié)流孔匹配后的壓力大約為半定壓油壓力，同時(shí) C23 是一個(gè)層板節(jié)流器，可以調(diào)節(jié)帶桿活塞的運(yùn)動(dòng)速度。 帶桿活塞的下腔為控制腔。紅色的定壓油經(jīng)一個(gè)固定節(jié)流孔進(jìn)入帶 桿活塞的下腔，并通過(guò)活塞桿上的中心孔和由滑套控制的回油孔放一 部分回低壓腔，相當(dāng)于進(jìn)口不變，出口可變的液壓放大器。 當(dāng)NM4 和NM5 都不接通的時(shí)

39、候，應(yīng)急關(guān)斷加力活門下腔通回油， 上腔為紅色的定壓油，上腔壓力遠(yuǎn)大于下腔壓力，最小加力頂桿和應(yīng)急關(guān)斷加力頂桿運(yùn)動(dòng)整 于殼體最下端。 當(dāng) NM5 工作時(shí)，定壓油進(jìn)入應(yīng)急關(guān)斷加力活門下腔，通過(guò)固定節(jié)流孔和上端的環(huán)槽回油上腔也為定壓油。由于下腔液壓力的作用面積 較大，因此整個(gè)運(yùn)動(dòng)件上移，進(jìn)一步關(guān)小了環(huán)槽回油的面積，更增大 了進(jìn)入應(yīng)急關(guān)斷加力活門下腔的壓力，應(yīng)急關(guān)斷加力頂桿在活塞下腔 油壓作用下上移并推動(dòng)小加力頂桿一起上移至極限位置，帶桿活塞下 腔不能回油，帶桿活塞一直上移至最上位置，導(dǎo)致加力被切斷。 當(dāng)NM4工作時(shí)，定壓壓油經(jīng)過(guò)NM4和環(huán)槽凸邊小孔構(gòu)成的進(jìn)口節(jié) 流嘴通往小加力頂桿活塞的下腔，同時(shí)通過(guò)

40、應(yīng)急關(guān)斷活塞的中心孔油一 個(gè)固定節(jié)流孔回油，因此相當(dāng)于一個(gè)進(jìn)口可變，出口不變的液壓放大器。在油壓的作用下，最小加力頂桿向上運(yùn)動(dòng)，并關(guān)小凸邊小孔的開(kāi)度，與 出口節(jié)流嘴共同工作，使得下腔作用力與上腔作用力平衡， 使小加力頂桿停在一個(gè)固定的位置。 而這些正是AMEsim 建模所要分析的最關(guān)鍵部分。液壓機(jī)械系統(tǒng)建模的理論基礎(chǔ)為以下的兩個(gè)公式： dv = 1F dtmdp = b (Q- Q)dtVinout在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們就可以在 AMEsim 模塊中找到對(duì)應(yīng)的模塊來(lái)建立液壓延遲器的模型。 對(duì)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)件，我們分析它的受力，明確其控制腔和非控制腔， 控制腔壓力的大小由液壓放大器實(shí)現(xiàn)，可變節(jié)流孔一般通

41、過(guò)運(yùn)動(dòng)件的位移改變來(lái)改變開(kāi)度。 對(duì)于液壓延遲器來(lái)說(shuō)，其中一個(gè)難點(diǎn)是帶桿活塞的下腔出口的可變節(jié)流孔是由兩個(gè)可變節(jié)流孔串聯(lián)而成的，一是由最小加力控制活門 與帶桿活塞內(nèi)小孔組成的可變出口；二是由液壓延遲器滑塊與帶桿活 塞外小孔組成的可變出口。而這也將兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)件聯(lián)系起來(lái)，形成了一個(gè)整體。注意滑閥上的節(jié)流孔對(duì)于運(yùn)動(dòng)件來(lái)說(shuō)，只產(chǎn)生流量的 變化，不產(chǎn)生力的作用。 因此液壓建模的一般步驟為： 1） 確認(rèn)可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)部分，一般為閥芯，使用AMEsim 機(jī)械庫(kù)中的質(zhì)量塊元件。 2） 確認(rèn)有效受力面，使用 HCD 庫(kù)的容腔元件模擬受力面。 3） 確認(rèn)可變流通面積。一般使用 HCD 庫(kù)的滑閥模塊模擬。 更精確的建

42、模時(shí)，也要考慮可變?nèi)莘e（反映了液體的壓縮性），泄漏等。 為了更加接近工程實(shí)際，在建模時(shí)加入實(shí)際系統(tǒng)中的調(diào)整釘。 整體的仿真模型如圖 2，模型文件為 YanShou_3_4.ame，另外圖 3、圖 4 是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)件分別的模型。 4.1.2 工作原理圖 2液壓延遲器 AMEsim 模型 液壓延遲器按照油門桿的操縱、最小加力電磁活門（NM4）和應(yīng)急關(guān)斷加力電磁活門（NM5）的指令工作。 (A) 油門桿移動(dòng)時(shí)液壓延遲器的工作 油門桿在慢車位置時(shí)，滑套完全蓋住活塞桿上的回油孔，活塞下腔油壓大于上腔，帶桿活塞處于最上端，加力泵接通活門溝通了加力泵進(jìn) 門的回油路，同時(shí)斷開(kāi)PT 修正接通活門的回油路。此時(shí)加力

43、泵進(jìn) 門和PT 修正接通活門不工作；傳動(dòng)齒輪停在起始位置不 操縱噴口控制器程序機(jī)構(gòu)和加力燃油控制器程序機(jī)構(gòu)。當(dāng)油門桿向加力域移動(dòng)時(shí)，滑套隨著同下移動(dòng)，開(kāi)始不打開(kāi)活塞桿上的回油孔移動(dòng)一段距離后打開(kāi)回油孔，活塞下腔的油壓下降，活塞帶動(dòng)加力泵接通活門下移，同時(shí)關(guān)小回油孔，直至活塞上下重新受力平衡。油門桿到達(dá)加力功率前，加力泵和PT 修正接通器斜置齒條不工作， PT 在4.67之間變化。油門桿達(dá)到6164度， PT 修正接通活門溝通回油， 斜置齒條工作，PT 在6.47之間變化。油門桿達(dá)到7375度，加力泵進(jìn)門開(kāi)始斷開(kāi)回油路，加力泵工作，同時(shí)通過(guò)活塞桿上的齒條帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將油門桿的指令分別傳送給

44、噴口控制器程序機(jī)構(gòu)和加力 燃油控制器程序機(jī)構(gòu)，分別操縱液壓限動(dòng)的噴口面積和加力供油。 當(dāng)油門桿在加力域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，如 門，滑套繼續(xù)下移，帶桿活塞跟著下移，油門桿指令通過(guò)傳動(dòng)齒輪分別傳送給噴口控制器程序機(jī) 構(gòu)和加力燃油控制器程序機(jī)構(gòu)。 由上所述可以看出，液壓延遲器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿的位置，同步地操縱噴口控制器程序機(jī)構(gòu)和加力燃油控制器程序機(jī)構(gòu)，保證噴口和加力供油操縱的協(xié)調(diào)一致，同時(shí)，液壓延遲器帶桿活塞的下移速度， 控制了加力的加速過(guò)程，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作。 (B) 接通最小加力電磁活門和應(yīng)急關(guān)斷加力電磁活門（NM5）時(shí)， 液壓延遲器的工作 最小加力電磁活門（NM4）通電時(shí)，定壓油經(jīng)電磁活門通往小加

45、力頂桿活塞的下腔，小加力頂桿上移至活塞下腔部分外露通回油，頂桿受力平衡的位置，頂桿堵住了帶桿活塞下腔的回油孔，活塞只能下移到部分打開(kāi)回油孔、活塞重新建立受力平衡的位置上，活塞處于相應(yīng)于油門桿在小加力的位置，加力泵接通活門、噴口控制器程序機(jī)構(gòu)、 加力燃油控制器程序機(jī)構(gòu)都處在相應(yīng)于小加力的位置。 應(yīng)急關(guān)斷加力電磁活門工作時(shí)，定壓油經(jīng)應(yīng)急關(guān)斷加力電磁活門通往應(yīng)急關(guān)斷加力頂桿活塞下腔，應(yīng)急關(guān)斷加力頂桿在活塞下腔油壓 作用下上移并推動(dòng)小加力頂桿一起上移至極限位置，帶桿活塞下腔不能回油，帶桿活塞一直上移至最上位置，加力被切斷。 4.1.3 調(diào)試根據(jù)調(diào)試大綱查液壓延遲器： 1 ）在a Pyp =7080 度

46、時(shí)和a Pyp =110117 度時(shí)，aF 與a Pyp 相差不超過(guò) 1 度。可用蝸桿C25 調(diào)。 2）在aPyp=117 度時(shí)，NM4 供電，aF =78-80 度。可用襯套 C26 調(diào)。斷電后aF =117 度。 3）在aPyp=117 度時(shí)，NM5 供電，aF =70 度。 輸入信號(hào)a Pyp 02s 為 64 度，25s 為 70 度，510s 為 80 度，1015s 為 110 度，1535s 為 117 度。NM4：2025s 打開(kāi)；NM5：3035s 打開(kāi) 仿真結(jié)果如圖 6，符合以上三條。 圖 6 aF 隨a Pyp 的變化以及 NM4 和 NM5 工作時(shí)的特性 整個(gè)液壓延遲器

47、的可調(diào)量有：C22，C26, C25，C28，C231) 若C22 增大，則T 接通活門開(kāi)度增大，加力泵接通活門開(kāi)度減小。轉(zhuǎn)換活門的參數(shù)按尺寸鏈裝入，C22 調(diào)到一定值，同時(shí)滿足T 接通活門和加力泵接通活門隨油門桿打開(kāi)的條件。 2) 液壓延遲器輸出信號(hào)與油門桿信號(hào)的跟隨精度使用蝸桿 C25 和C28 調(diào)。 3) 調(diào)大 C26，最小加力頂桿上的環(huán)槽開(kāi)度將變大。 4) 調(diào)整C23，可以改變帶桿活塞的運(yùn)動(dòng)速度。 4.2 渦輪落壓比PT 調(diào)節(jié)器 4.2.1 分析功能為保持設(shè)定的渦輪落壓比PT = P 2 / P4 。由膜片、帶噴嘴擋板的杠桿、反饋彈簧、給定彈簧及作用于膜片的彈簧組成。還包含空氣減 壓閥

48、，產(chǎn)生一個(gè)減壓后的壓力作用于膜片上端，膜片下端通渦輪后燃 氣壓力。 噴嘴擋板活門、帶分油活門的活塞、比例反饋裝置，組成帶比例反饋的噴嘴擋板式液壓放大器。它將薄膜兩端氣體壓力差按比例放大 為分油活塞位移。分油活門和噴口作動(dòng)筒組成分油活門式液壓放大器，由分油活門控制噴口作動(dòng)筒活塞腔的進(jìn)油和回油，控制作動(dòng)筒位 移，改變噴口面積，控制落壓比。 本部分的液壓部分主要是分油活門，分油活門下腔直接通定壓油， 為非控制腔；而這路定壓油經(jīng)一個(gè)固定節(jié)流嘴進(jìn)入分油活門上腔，并通 過(guò)噴嘴擋板和分油活門中心孔經(jīng)由滑套控制的可變節(jié)流孔兩路回油， 因此分油活門上腔為控制腔，是一個(gè)進(jìn)口不變，出口可變的液壓放大器， 當(dāng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)給出的信號(hào)導(dǎo)致滑套位置變化或者薄膜上腔壓力變化都會(huì)導(dǎo)致此腔的壓力變化，導(dǎo)致分油活門移動(dòng)，進(jìn)而使作動(dòng)筒移動(dòng)，改變噴口面積。由于落壓比的調(diào)節(jié)為閉環(huán)調(diào)節(jié)，并且由于反饋拉簧部分形成的小閉環(huán)，因此調(diào)節(jié)結(jié)束后分油活門都會(huì)回到中立位置， 而實(shí)際上由滑套控制的回油只在分油活門下移收噴口的過(guò)程中起作用，相當(dāng)于一個(gè)最小噴口面積的液壓限制釘。 圖 7 落壓比控制器原理圖 2.1 建模與調(diào)試 具體建模過(guò)