首頁>技術中心>技術資訊>基于AMESim的某型車輛液壓系統升降裝置仿真
基于AMESim的某型車輛液壓系統升降裝置仿真
發布時間：2017-09-01
某型車輛中升降裝置的工作是由液壓系統來控制完成的,因此,車輛中液壓系統工作的正常與否將直接影響到升降裝置工作性能的發揮.由于液壓系統的封閉性,發生故障后往往不易查找,同時對于某型車輛液壓系統所出現的故障,目前檢測手段還較為落后,多采用手工檢測,不僅費時費力,而且難度較大,因此維修效能較低.為此,針對目前該型車輛液壓系統故障不易查找、檢測手段落后、診斷設備相對缺乏的現狀,提出了一種利用AMESim軟件來對某型車輛液壓系統的升降裝置進行建模仿真的方法.
1系統工作原理
該型車輛的液壓系統主要由三個部分組成:升降裝置、裝填裝置和艙門裝置.升降裝置用來完成發射裝置的上升和下降運動;裝填裝置用來完成升降架的升降運動;艙門裝置用來控制艙門的開和關.本文中將重點分析升降裝置部分.
該型車輛液壓系統的基本工作過程為:當外部條件滿足后,液壓電子箱自動上電,操縱液壓控制盒進行初始設置,并啟動動力組液壓電機,從而驅動減速機構帶動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、裝填油缸并作為動力油,最后各油缸執行規定動作.
圖1為升降裝置原理圖.當電磁鐵1DT、3DT通電時,油液依次經過電機、液壓泵、單向閥、三位四通閥左位、二位四通閥、單向節流閥、液控單向閥流入液壓缸的無桿腔,系統完成上升運動;當電磁鐵2DT、3DT通電時,油液依次經過電機、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,系統完成下降運動.
2仿真模型
根據系統的工作原理,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,由分段線性信號源6控制換向閥5和7.
已知的主要參數包括齒輪泵轉速、活塞直徑、活塞桿直徑、液壓缸有桿腔面積和無桿腔面積、系統一級工作壓力(上升階段)和二級工作壓力(下降階段)、油缸負載、導軌摩擦力、活塞桿上升和下降的行程以及常溫升起時間.由以上參數可計算出液壓缸有桿腔和無桿腔容積以及上升速度.
設系統正常工作所需流量為Q,由于是雙缸,假定進油量相等,則有
Q=2A×V
式中,A為無桿腔面積,V為上升速度.
因為上升和下降過程流量相等,通過公式變換,可計算出下降速度.而活塞桿長度已知,可計算出下降時間.進入參數模式,將元件的參數按已知和計算所得數值設置.
3系統仿真及結果分析
3.1上升階段系統仿真及結果分析
設置系統壓力為4.7 MPa,換向閥5置于右位,然后進入運行模式,設置運行時間為14 s,運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,經過開始極短時間的波動后,活塞桿以0.056 1 m/s的速度勻速上升,并在13.01 s時上升到最高點停止.根據經驗選取上升時間為12.6 s時,理論上計算出的上升速度為0.057 9 m/s,仿真值與理論計算值相差3%.圖4為系統流量曲線,由圖形曲線可得,系統在開始工作后流量穩定在13.15 L/min,同理論計算值相差3.7%.
3.2下降階段系統仿真及結果分析
調整系統壓力為3 MPa,換向閥5置于左位,設置運行時間為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間內以0.12 m/s的速度開始下降,并在6.08 s時到達油缸底部停止,該數值與理論計算出的值0.114 m/s相差5%.圖6為系統流量曲線,可以看出下降階段系統流量穩定在14.14 L/min,與理論計算值相差3.5%.
由以上對比可以看出,系統仿真曲線與系統實際工作理論數據基本一致,從而證明了建模的合理性.
4系統壓力對系統動態響應的影響
系統的壓力與系統動態響應之間有著直接的關系,通過調整仿真模型中的系統壓力可以得到在不同壓力下活塞桿的運動速度及系統的流量,從而建立系統壓力與響應之間的關系.
4.1系統壓力對活塞桿運動速度的影響
將上升過程中的系統壓力分別調整為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.通過對比三條曲線可以看到,活塞桿的運動速度與系統壓力成正比,壓力越大,速度越大,上升時間就越短.下降過程同理.
4.2系統壓力對流量的影響
圖8中,曲線1、2、3分別為上升過程系統壓力為2.5MPa、3.5 MPa、4.5 MPa時系統中的流量曲線.通過對比可以看到,系統流量與壓力成正比,壓力越大,流量越大.下降過程同理.
5結束語
采用AMESim仿真軟件對某型車輛液壓系統的升降裝置進行建模和仿真,可以方便、直觀地得出系統的工作響應曲線.通過修改系統模型中的壓力值并仿真,可以得出系統的壓力與升降裝置的升降速度及系統中油液流量成正比關系,從而為系統的故障診斷及故障仿真打下基礎.圖8上升階段不同壓力下流量變化曲線對比。
摘自：中國計量測控網
