amesim在液压机械系统仿真中的应用

amesim在液压机械系统仿真中的应用

自动压裂机是集机、电、液、气、计算和陶瓷工艺于一体的设备。它也是现代世界陶瓷壁面砖生产的最重要设备。随着陶瓷工业技术的不断进步和发展,对陶瓷墙地砖自动液压压砖机液压系统的稳定性、可靠性、精确性及易操作性提出了越来越高的要求。对液压传动与控制系统的性能和控制精度等也提出了更高的要求通过对压砖机液压系统进行动态仿真研究,可以使我们了解压砖机液压系统主油缸的压制力、活塞运行速度、动作时间及活塞的行程等参数以及各个元件间相互影响和作用,从而为进一步提高和完善现有的压砖机液压系统的动态性能提供理论依据。本文基于改善全自动液压压砖机液压系统的动态特性,针对WL3200T全自动液压压砖机液压系统,采用AMESim建模,建立WL3200T全自动液压压砖机压制过程的模型,并对模型仿真,得出系统压制部分活塞运动速度和液压缸压力的动态特性曲线,为全自动液压压砖机系统设计和参数优化提供了依据。1amesim介绍AMESim(AdvancedModelingEnvironmentforperformingSimulationofengineeringsystems)是法国IMAGINE公司1995年推出的基于键合图的液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件,至今已经发展到AMESim7.0。AMESim软件采用的建模方法类似于功率键合图法,但要比功率键合图法更先进一些。相似之处在于二者都采用图形方式来描述系统中各元件的相互关系,能够反映元件间的负载效应及系统中功率流动情况,元件间均可双向传递数据,规定的变量一般都是具有物理意义的变量,都遵从因果关系。不同之处在于AMESim更能直观地反映系统的工作原理,可以对更多参数进行研究,可以研究功率键合图法所不能处理的气穴等复杂现象,还可以应用不连续建模技术。其次,与其他仿真软件相比较,它采用复合接口,即一个接口传递多个变量,简化了模型的规模,使得不同领域模块之间的物理连接成为可能,具有稳态仿真、动态仿真、批处理仿真、间断连续仿真等多种仿真运行方式,可以得到精度和稳定性很高的仿真结果2建立压砖机液压压制部分的模型AMESim专门为液压系统建立了一个标准仿真模型库,如图1所示(部分元件):鉴于液压系统的元件多式多样,标准库无法满足所有的建模要求,AMESim提供了一个基本元件库设计HCD(HydraulicComponentDesign)。如本文中,插装阀在建立标准库中没有液压模型,这就需要利用HCD来建立元件模型。图2为插装阀模型。对于一个具体的液压系统来说,当分析的目的不同时,建立的模型也是不一样的,在满足要求的前提下模型越小、越简单越好。对于压砖机液压系统简化其动态模型时,一些对系统动态特性影响不大的非主要因素可以忽略。WL3200T压砖机压制部分液压系统图如图3所示。通过对液压系统各个元部件的分析得知,在建立压砖机液压系统压制部分的模型时,需要做一些处理,主要有以下几点:插装阀的模型建立,在标准库中找不到相应的元件,这就需要我们利用HCD进行模型的设立,由于是根据自己已有的知识进行插装阀模型的建立,这样就没有一个统一的样式,这就需要我们找到一个统一的标准来衡量这些模型是否正确的建立。如图2是笔者建立的插装阀模型。模型建立以后就需要对这个模型进行校核,笔者所选的标准是模型得到的特性曲线跟实物的特性曲线要基本上保持一致。主活塞模型也需要HCD自己建立,参数的设置需要我们设计WL3200压砖机时的尺寸,实物的实际重量等具体的设计数据。AMESim中质量块模型设置时要特别注意,参数度数要设为90°。主油箱中的液压油在压制过程主活塞开始下行时进行的是近似自由落体运动。所以以一次加压过程为例,建立液压系统的模型如图4所示。3系统仿真曲线确定主要元件模型参数如下:在主油箱上加压力为:0.2MPa;增压缸模型:小端直径为190mm,大端直径为250mm。质量为134kg;泵的排量为250cc/r;主活塞直径为1100mm,活塞杆为1080mm。活塞质量为3150kg,活动横梁质量为8154kg。总质量为11540kg。参数设定后对系统进行仿真,得出液压系统压制部分活塞运动速度和液压缸压力的动态特性曲线,如图5～图7所示。由图5～图6可以看出,在一次加压过程中,随着时间的增加,活塞运行速度基本上呈线性快速增加。由图7可以看出,前0.14s油缸中压力为0,在0.14s～0.16s压力迅速上升到36MPa。4调整呈线