首頁(yè)>技術(shù)中心>技術(shù)資訊>基于AMESim的某型車輛液壓系統(tǒng)升降裝置仿真
基于AMESim的某型車輛液壓系統(tǒng)升降裝置仿真
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
某型車輛中升降裝置的工作是由液壓系統(tǒng)來(lái)控制完成的,因此,車輛中液壓系統(tǒng)工作的正常與否將直接影響到升降裝置工作性能的發(fā)揮.由于液壓系統(tǒng)的封閉性,發(fā)生故障后往往不易查找,同時(shí)對(duì)于某型車輛液壓系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障,目前檢測(cè)手段還較為落后,多采用手工檢測(cè),不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且難度較大,因此維修效能較低.為此,針對(duì)目前該型車輛液壓系統(tǒng)故障不易查找、檢測(cè)手段落后、診斷設(shè)備相對(duì)缺乏的現(xiàn)狀,提出了一種利用AMESim軟件來(lái)對(duì)某型車輛液壓系統(tǒng)的升降裝置進(jìn)行建模仿真的方法.
1系統(tǒng)工作原理
該型車輛的液壓系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成:升降裝置、裝填裝置和艙門裝置.升降裝置用來(lái)完成發(fā)射裝置的上升和下降運(yùn)動(dòng);裝填裝置用來(lái)完成升降架的升降運(yùn)動(dòng);艙門裝置用來(lái)控制艙門的開和關(guān).本文中將重點(diǎn)分析升降裝置部分.
該型車輛液壓系統(tǒng)的基本工作過程為:當(dāng)外部條件滿足后,液壓電子箱自動(dòng)上電,操縱液壓控制盒進(jìn)行初始設(shè)置,并啟動(dòng)動(dòng)力組液壓電機(jī),從而驅(qū)動(dòng)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液壓泵從油箱中吸取油液,然后選擇集成閥組中的電磁換向閥,通過管路總成使高壓油液提供給升降油缸、艙門油缸、裝填油缸并作為動(dòng)力油,最后各油缸執(zhí)行規(guī)定動(dòng)作.
圖1為升降裝置原理圖.當(dāng)電磁鐵1DT、3DT通電時(shí),油液依次經(jīng)過電機(jī)、液壓泵、單向閥、三位四通閥左位、二位四通閥、單向節(jié)流閥、液控單向閥流入液壓缸的無(wú)桿腔,系統(tǒng)完成上升運(yùn)動(dòng);當(dāng)電磁鐵2DT、3DT通電時(shí),油液依次經(jīng)過電機(jī)、液壓泵、單向閥、三位四通閥右位、二位四通閥流入液壓缸的有桿腔,系統(tǒng)完成下降運(yùn)動(dòng).
2仿真模型
根據(jù)系統(tǒng)的工作原理,在AMESim草圖模式下搭建如圖2所示的升降裝置仿真模型[1-7].在此模型中,由分段線性信號(hào)源6控制換向閥5和7.
已知的主要參數(shù)包括齒輪泵轉(zhuǎn)速、活塞直徑、活塞桿直徑、液壓缸有桿腔面積和無(wú)桿腔面積、系統(tǒng)一級(jí)工作壓力(上升階段)和二級(jí)工作壓力(下降階段)、油缸負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦力、活塞桿上升和下降的行程以及常溫升起時(shí)間.由以上參數(shù)可計(jì)算出液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔容積以及上升速度.
設(shè)系統(tǒng)正常工作所需流量為Q,由于是雙缸,假定進(jìn)油量相等,則有
Q=2A×V
式中,A為無(wú)桿腔面積,V為上升速度.
因?yàn)樯仙拖陆颠^程流量相等,通過公式變換,可計(jì)算出下降速度.而活塞桿長(zhǎng)度已知,可計(jì)算出下降時(shí)間.進(jìn)入?yún)?shù)模式,將元件的參數(shù)按已知和計(jì)算所得數(shù)值設(shè)置.
3系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析
3.1上升階段系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析
設(shè)置系統(tǒng)壓力為4.7 MPa,換向閥5置于右位,然后進(jìn)入運(yùn)行模式,設(shè)置運(yùn)行時(shí)間為14 s,運(yùn)行得到活塞桿上升速度曲線如圖3所示.從圖形曲線可以看出,上升過程中,經(jīng)過開始極短時(shí)間的波動(dòng)后,活塞桿以0.056 1 m/s的速度勻速上升,并在13.01 s時(shí)上升到最高點(diǎn)停止.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取上升時(shí)間為12.6 s時(shí),理論上計(jì)算出的上升速度為0.057 9 m/s,仿真值與理論計(jì)算值相差3%.圖4為系統(tǒng)流量曲線,由圖形曲線可得,系統(tǒng)在開始工作后流量穩(wěn)定在13.15 L/min,同理論計(jì)算值相差3.7%.
3.2下降階段系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析
調(diào)整系統(tǒng)壓力為3 MPa,換向閥5置于左位,設(shè)置運(yùn)行時(shí)間為7 s,得到活塞桿下降速度曲線如圖5所示.從曲線可以看出,活塞桿在工作后極短的時(shí)間內(nèi)以0.12 m/s的速度開始下降,并在6.08 s時(shí)到達(dá)油缸底部停止,該數(shù)值與理論計(jì)算出的值0.114 m/s相差5%.圖6為系統(tǒng)流量曲線,可以看出下降階段系統(tǒng)流量穩(wěn)定在14.14 L/min,與理論計(jì)算值相差3.5%.
由以上對(duì)比可以看出,系統(tǒng)仿真曲線與系統(tǒng)實(shí)際工作理論數(shù)據(jù)基本一致,從而證明了建模的合理性.
4系統(tǒng)壓力對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響
系統(tǒng)的壓力與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)之間有著直接的關(guān)系,通過調(diào)整仿真模型中的系統(tǒng)壓力可以得到在不同壓力下活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度及系統(tǒng)的流量,從而建立系統(tǒng)壓力與響應(yīng)之間的關(guān)系.
4.1系統(tǒng)壓力對(duì)活塞桿運(yùn)動(dòng)速度的影響
將上升過程中的系統(tǒng)壓力分別調(diào)整為2.5 MPa、3.5MPa和4.5 MPa,可分別得到圖7中活塞桿的速度曲線1、2、3.通過對(duì)比三條曲線可以看到,活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度與系統(tǒng)壓力成正比,壓力越大,速度越大,上升時(shí)間就越短.下降過程同理.
4.2系統(tǒng)壓力對(duì)流量的影響
圖8中,曲線1、2、3分別為上升過程系統(tǒng)壓力為2.5MPa、3.5 MPa、4.5 MPa時(shí)系統(tǒng)中的流量曲線.通過對(duì)比可以看到,系統(tǒng)流量與壓力成正比,壓力越大,流量越大.下降過程同理.
5結(jié)束語(yǔ)
采用AMESim仿真軟件對(duì)某型車輛液壓系統(tǒng)的升降裝置進(jìn)行建模和仿真,可以方便、直觀地得出系統(tǒng)的工作響應(yīng)曲線.通過修改系統(tǒng)模型中的壓力值并仿真,可以得出系統(tǒng)的壓力與升降裝置的升降速度及系統(tǒng)中油液流量成正比關(guān)系,從而為系統(tǒng)的故障診斷及故障仿真打下基礎(chǔ).圖8上升階段不同壓力下流量變化曲線對(duì)比。
摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
