基于amesim的比例流量阀动态特性分析

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1、基于AMESim的比例流量阀动态特性分析　　摘要：液压元件要求其具有良好的动态特性，利用AMESim对带压力补偿比例插装流量阀动态特性进行建模分析与仿真。简单介绍了AMESim软件并阐述了带压力补偿的比例插装流量阀的工作原理，根据比例插装流量阀的结构及参数利用AMESim软件进行建模分析与仿真。　　关键词：比例插装流量阀；AMESim；建模分析与仿真　　中图分类号：TH137文献标识码：A　　1前言　　对于液压元件除了要满足其必须完成的预定动作和静态特性外，也要求其具有良好的动态特性。在某型45吨磁性粉末液压机的设

2、计中，由于其液压缸的快速运动阶段需要很大的流量，且油液在经过流量阀后压力有一定的损失，所以在设计时决定采用带有压力补偿的比例插装流量阀。为进一步了解加装压力补偿后比例插装流量阀的动态特性，需要对其进行建模与仿真。　　液压元件（系统）建模的方法主要有解析法、状态空间法、功率键合图法、“灰箱”建模法以及利用计算机软件建模法等。其中，软件建模法主要利用现有的仿真软件对液压系统建模仿真，经过几十年的研究与发展，液压仿真软件伴随着计算技术的发展其性能逐渐成熟稳定，成为现在研究液压元件（系统）动态性能并建立模型进行仿真的重要手

3、段。本次建模仿真就利用近些年比较流行的AMESim软件进行建模分析。5　　2AMESim软件简介　　AMESim是一款多学科领域的建模仿真软件，它提供了一个系统工程设计的平台，它以元件本身设计的性能为出发点，充分考虑摩擦、液体、气体及环境的温度等难以建模的部分，对元件组成部分和系统进行功能性仿真和优化，并且能够与其他仿真软件进行联合仿真和优化。　　AMESim软件由AMESim、AMESet、AMECustom、AMERun四部分功能模块组成。其中，AMESim模块主要是系统建模、仿真和分析，它的工作模式为：根据系

4、统的原理结构图建立模型――选择需要的元件模型――根据设计需要设定元件的参数――运行仿真软件――分析得到的结果。　　AMESim的特点是：①它集成了机械、电气、液压、液阻、气动、管路、液压元件的设计、热流体工程、动力传动等多学科的模型库，模型图标简单直观，能满足各种场合的建模；②使用者在建模时仿真模型的建立、扩充只需通过选择图型就可建立，不需要进行大量的编程，保证使用者专注于元件本身的而不是把时间用在大量的数学建模中；③它能够同时运用不同的参数进行一系列的仿真，同时提供多种分析工具供使用者分析优化系统及设计；④通过与

5、MATLAB、Matrix、Adams、dSPACE等软件的联合仿真，使得仿真工作涉及的范围更加广范，更加方便。　　正如其他软件一样，AMEsim也有自身的不足之处，主要体现在：①元件模型仿真是需要设置很多参数，但是有些参数是不确定的；②仿真元件的图形有限，有些专用的特殊元件需要自行设计，这需要使用者具有大量的经验和技巧；③仿真的过程还是不能很好地反映出实际的状况，比如实际的泄漏、摩擦等。5　　3带压力补偿的比例插装流量阀的工作原理　　液压油在经过比例插装流量阀时，受流量口的进出口的影响产生压力损失，形成的压差对液

6、压油的流量产生影响，为了将产生的影响降到最低，于是在流量阀前或后串联一个压力补偿装置。在压力补偿装置的作用下液压油通过流量口的压差保持恒定，从而使液压油的不受流量口前后压力变化的影响。其工作原理简图及液压符号如图1所示。　　为了方便直观的说明其工作原理，在图1（a）中将比例插装流量阀进行简化表示，在图中比例插装流量阀的出口A与溢流阀的上腔口a相通，比例插装流量阀的进口B与溢流阀的下腔b相连。当液压缸C的负载加大时，比例插装流量阀出口的压力增大，使得作用在溢流阀a腔中阀芯上的力加大导致阀芯1下降，进而溢流口的开口减小

7、，此时比例插装流量阀进口的压力加大，从而保持压差的基本恒定。反之，液压缸负载减小时，比例插装流量阀出口的压力减小，溢流阀阀芯1上移，溢流口开口相对增大，进而使比例插装流量阀进口的压力减小，同样保持压差的基本恒定。　　4比例插装流量阀的结构及参数　　在某型45t稀土永磁材料粉末液压机中，选用Atos公司生产的LIQZO-TE系列带压力补偿的比例插装流量阀，其结构图如图2所示。此型号的电磁阀与集成放大器协同工作，集成放大器为流量阀提供适当的驱动电流，以校准流量阀的调整量，使之与供给放大器的输入信号相匹配。TE型为模拟式

8、，流量调节通过带位置传感器3及双先导控制腔的阀芯1与阀套2配合实现的；阀芯的位移通过比例方向阀即先导阀4进行闭环控制，控制原理图如图3所示。5　　为了仿真需要，将LIQZO-TE系列比例插装流量阀及其集成放大器的特性参数分别列在表1和表2中。　　5带压力补偿的比例插装流量阀的建模分析与仿真　　根据图1、图2及图3，将带压力补偿的比例插装流量阀的仿真模型利用A