基于lmsamesim的泵送液压回路仿真研究

基于lmsamesim的泵送液压回路仿真研究

0系统的模拟量和后一个环现代控制理论和计算机科学技术的发展导致计算机如何进行数字模拟。这是液压机系统动态性能研究的重要手段。借助计算机可以分析线性系统和非线性系统,可以直接在时域中进行分析,模拟出任何输入函数作用下各参变量的变化情况,从而获得对系统动态过程的直接和全面了解。与其他研究系统动态性能的手段和方法相比,数字仿真技术具有精确、可靠、适应性强、周期短和费用低等优点。本文对混凝土泵车的液压泵送系统进行建模、仿真,对系统中泵送压力、油液流量、换向冲击力等关键参数进行研究,通过将仿真结果与试验数据进行对比,证明泵送系统仿真模型是准确的,可以用于系统的分析、优化。1开放式泵送系统液压系统是关系到混凝土泵技术性、可靠性最关键的部分。国内外混凝土泵通常采用开式或闭式两种液压系统,其中开式系统的产品约占70%目前国内大多数厂家均采用泵送回路和摆动回路相互独立的开式系统,见图1(b)。主油缸换向采用电控换向,即在主油缸运动至行程终端时油缸输出一个电信号来控制大流量电磁换向阀换向,从而使主油缸换向。2泵送系统的故障模型和模拟2.1dt换向阀工作循环简介泵送系统液压回路如图2所示,主要由油箱、液位计、空气滤清器、油温表、主油泵、齿轮泵、单向阀、高压过滤器、电磁溢流阀、电磁换向阀、溢流阀、蓄能器、球阀、压力表、梭阀、摆缸四通阀、小液动阀、插装阀、螺纹插装阀、主油缸、摆阀油缸等组成。图2中DT定义为电磁阀,不同的数字分别代表不同的电磁阀;C1、C2、A1H、A1L、B1L、B1H分别代表不同的控制油路。泵送液压回路实现了主油缸与分配阀的换向功能。主油缸的换向工作循环如图3所示。分配阀的换向工作循环如图4所示。2.2插装阀amesim模型建立应用AMESim对液压系统进行仿真时,系统整体结构的数学模型起着决定性作用,各个元件子模型中的结构参数也同样重要,精确地设定这些参数往往比较困难泵送液压回路系统的仿真模型建立步骤为:第一步,分别建立单个液压部件的仿真模型,根据电子样本提供的液压特性曲线调试、修正单个液压部件的仿真模型;第二步,将已调试好的液压部件仿真模型按照泵送回路系统原理图搭建系统的仿真模型。泵送液压回路中的插装阀为盖板式二通插装阀,包括插装件和控制盖板两部分按照插装件的机械结构,插装阀AMESim模型由三部分构成:带弹簧的阀体、阀芯质量块和阀芯。采用HCD库中的元件建立模型,如图6所示。插装阀AMESim模型中的阀芯结构如图7所示,其中阀芯角度α为插装阀压降特性曲线的主要影响因素。图8是阀芯角度α分别为27°、26°、25°时的插装阀压降特性曲线。参照点选取流量为620L·min2.3泵送周期仿真分析按照插装阀的建模方法,建立泵送主油缸、小液动阀、液控换向阀等主要液压部件的仿真模型,搭建泵送液压回路AMESim仿真模型。仿真模型模拟的实际工况:泵送排量为20%,具体操作为泵送空打(无负载),1min内换向次数为6次,换向时间为10s。由模型仿真分析结果可以得出,该工况下泵送右主油缸活塞行程为1.83m,换向时间为12.9s,如图9所示。泵送时,右主油缸液压油稳定流量为225.2L·min3仿真与试验的分析对比试验工况:泵送排量为20%,具体情况为泵送空打(无负载)1min内换向6次,换向时间为10s。试验数据采集采用NI采集仪器,主要采集泵送主油缸有杆腔和主溢流阀的压力。试验数据与仿真数据的对比曲线在MAT-LAB软件中完成,选取了泵送油缸压力与主溢流阀压力进行仿真与试验的分析对比。在泵送过程中,右主油缸有杆腔压力曲线与试验曲线的对比如图15所示。其中,仿真压力曲线稳态最大值为1.6MPa,最小值为0.52MPa,换向尖峰值为20.5MPa。试验曲线平均稳态压力值为1.4MPa,最低为0.38MPa。由对比曲线可知:模型仿真压力曲线与试验曲线趋势基本一致,压力值的误差范围在0.1～0.2MPa之间。泵送过程中,主溢流阀压力与试验曲线的对比如图16所示。其中,仿真压力稳态最大值为2.2MPa,最小值为2.0MPa,换向尖峰值为20.78MPa。试验曲线平均稳态压力值为1.85MPa,换向尖峰值为22.04MPa。从对比曲线中可以得出以下结论:模型仿真压力曲线与试验曲线趋势基本一致,压力值的误差不超过0.2MPa。4系统关键参数优化设计(1)基于LMS.AMESim液压仿真软件平台建立的混凝土泵车泵送液压回路系统仿真模型是准确的,可以对系统中的关键设计参数进行分析,完成实际物理样机无法进行的虚拟仿真试验。(2)基于泵送液压系统