在小型液压挖掘机液压系统中的应用

《在小型液压挖掘机液压系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

应用动AMESim仿真技术在小型液压挖掘机液压系统中的应用龚进，冀谦，郭勇，张德胜(中南大学机电工程学院，期南长沙410083)【月砚洲井一琴一墨瞥翼瓣犷摘熟对AAtE”软件及其基本特征做了简单介绍;应用AMESim建模仿真技术对挖掘机动臂液压系统进行仿真，并把仿耳纳攀与实测结果进行比较分析。结果表明，仿真模型是实际模型的正确反映关健词:AMESim仿真;液压挖掘机;液压系统;动臂中图分类号:TU621文献标识码:A文章门号:1009-9492(2007)10-0111-041引言AMESim(AdvancedModelingEnvironmentforPer-formingSimulationofEngineeringSystems，工程系统仿真高级建模环境)是IMAGINE公司于1995年推出的基于键合图的一个图形化开发环境，专门用于液压/机械系统的建模、仿真及动力学分析。AMESim专门为液压系统建立了一个标准仿真模型库，包含120多个不同复杂程度的模型。鉴于液压系统的元件多式多样，标准库无法满足所有建模要求，AMESim提供了一个基本元件设计库HDC(Hydrauliccomponentde-sign),HDC是一个强大的工具，包含了任何机液系统的基本结构单元模块。利用HDC，用户可以建立标准库中没有的液压模型。图2小型液压挖掘机动臂下降液压工作原理图2基干AMESim的小型液压挖掘机动借(下降)的液压系统仿真2.2仿真徽型的趁立2.1动胃下降工作原理整个液压系统主要由泵、多路阀、液压缸和负载组采用节流系统的小型液压挖掘机动臂工作的液压系统成。下面将分别对其中三种主要元件进行分析，并确定参原理图如图1和图2所示。数建立相应的仿真模型。(1)液压泵AMESim软件中关于泵的模型有几种，如单向定量泵、双向定量泵、单向变量泵、双向变量泵、压力调节泵。文章研究的液压系统所用液压泵采用的是一种近似恒功率泵。根据实际泵的模型及AMESim软件中各种泵模型的具体应用范围，选用压力调节泵作为仿真泵的模型。泵与发动机是相连的，对系统进行测试时，使发动机在额定转速下工作，其额定转速为:2300r/min.图1小型液压挖掘机动臂液压工作原理图测得泵的出口压力与排量曲线如图3所示。收稿日期:2007-05-31万方数据 息技术阀芯与各处的节流[J死区尺寸如图5所示动~从图5中可以看出，在阀芯中有6处存在节流口，文}一I}}}1一es}}、}}}章所研究内容为动臂下降的单动作，此时起作用的节流口}}工}}}}}、、{}只有3处，它们分别是2、3、6，所以只需对这三处的尺}三}}}、卜}$}一{{与犷~~~寸进行测量即可得到所要参数팁+一-}}}一}]}}}}一1}}一}}一{-}}}一}}#*一一215‘，氏3242(目P目图3泵出口压力与排量曲线图5阀芯与各处的节流日死区尺寸(2〕多路阀在AMESim软件中，有两种定义元器件的方式，第-3)先导压力种:直接调用AMEsim里现有模型;第二种:通过先导压力是用液压综合测试仪multisystem5O50实测AMESim提供的一些小单元来自行搭建元器件的，所测压力曲线如图6所示。AMEsim里现有阀的模型只能定义时间与所流过阀的阀芯与各处的节流口死区尺寸如图6所示。流量之间的关系，而文章研究的液压系统所用多路阀为液压先导式换向阀，研究重点是各种形状的节流槽与节流面积之间的关系。所以软件中所提供的模型不能直接利用，须通过上述中的第二种方法来搭建模型。经过研究阀联的内部结构及AMEsim软件所提供的各种元器件模型，所搭建的AMEsim多路阀模型如图4所示卿鹦熬攀樱黔缚攀黔叶、图4AMESim多路阀模型多路阀参数确定:1)弹簧①弹性系数的测量测量原理:对弹簧缓慢加力，让其匀速运动，根据公式凡k·%，求得k月9，99N/Inln。②弹簧预紧力阀芯在中位时，阀芯两端的弹簧有一定的压缩量，所图6动臂下降时的实测先导压力曲线以存在预紧力。预紧力的大小与液压先导力推动阀芯所需的起始力的大小是相等的。(3)液压缸和负载先导压力作用在阀芯上的面积为:在动臂下降的过程中，虽说对整个挖掘机来说是空，=二、。{答}’=63放、mmZ)载，但对动臂来说是有负载的，因为动臂油缸还要支撑动臂、斗杆、斗杆油缸、铲斗和铲斗油缸，在动臂下降的过因此，预紧力:户P·A二63石Zxlo人02x10性1272(N)程中，这个力的大小是时刻在变化的。在文章中，是通过2)阀芯及阀体在动臂油缸的一端加一负载力曲线来体现这一作用力的，①阀芯质量其AMES皿的模阀芯质量是用电子天秤进行称量的。称得其质量为型如图7所示，昼)伽恒震氢125.249。液压缸负载特性②各处节流口的形状及尺寸，及节流口与阀体配合时曲线如图8所示。图7AMEsim液压缸和负载模型的死区长度。万方数据 应用动5050进行了实测，所测得的压力曲线如图11所示。Load(N)在图I1中:曲线1—液压缸下降时有杆腔压力曲线;9305000匡王、三三三三卫曲线2—液压缸下降时无杆腔压力曲线;】曲线3—液压缸下降时泵出口压力曲线。lj、尸心‘V(3)仿真与实测结果比较不同之处:2Il60wow0w00oo0一聋①实测曲线的8.8，左右有一个压力骤增的过程，这是02a份白la在实际操作时，出现说流时的状态，而在仿真过程中没有Time(习考虑这一动作，所以在仿真曲线中没有出现此状态;图8液压缸负载特性曲线②对比两图中泵的出口压力曲线，在图10中从。-1.5s左右压力一直为0，而图11中大概为156ar,这主要是由(4)整个系统的AMESim模型于在实际中油直接回汕箱时存在的回油背压，在仿真时没通过以上搭建的各液压元器件的模型，把它们组合在有考虑回油背压;一起就是个完整的动臂下降的AMESim液压系统模型，③对比两图中有杆腔的压力曲线，在图10中从。一1.5如图9所示秒左右压力一直为0，而图11中大概为286ar左右，这主要是由于挖掘机在没有动作④@时里面也充满不不不石斗落4早而而_了液压油而产生的压力，而辱.K③仿真时没有考虑此种状态。相同之处;从图10中可以看出:从1.5-8s左右，仿真曲线与实LJ目测曲线不管是从曲线的变化趋势，还是曲线上相应的数值都是非常接图9动臂下降时的AMESim液压系统模型近的。而L5-8s左右是挖掘机动臂下降正3模型验证与结果分析常动作的时间，这段时间里的仿真结果与实测结果的一致(封仿真结果性，可以得出:仿真模型是实际模型的正确反映。把上述参数加人仿真模型，进行了仿真，其部分参数曲线如图to所示12___3在图10中曲线1-液压缸下降时有杆腔压力曲线;曲线2-液压缸下降时无杆腔压力曲线;曲线3—液压缸下降时泵出口压力曲线。(2)实测结果074s日10为了验证仿真结果的正确性，对挖掘机下降时有杆1SmP阁腔，无杆腔及泵出口的压力用综合测试仪multieystem图10液压缸无杆腔、有杆腔压力及泵的出口压力仿真曲线万方数据 息技术行了仿真建模，仿真结果与实测结果基本吻合，仿真模型是实际模型的正确反映。因此，AMESim对挖掘机液压系{一一厂一{一}统的设计和分析有十分重要的作用。‘’lsolso..._.._..._;一;Displayasgaphic.....-卜i._._...一...-}日一}「--一嘴参考文献:{一i、‘，带{一{一}[11秦家升，井善兰.AMESim欲件的特征及其应用〔J1.i租一_一「，卜一占!一{另}一不一------机械，2004,(12);6-8.fj}一那-一一一一_一__汉}I}[2〕付永领，4R晓开.AMESim系跳建模和仿真—从入门到精---一」{}k广全{一!一非一};{通[M〕北京:北京航空航天大学出版社，2006___见竺_}Is!二一}!)一[31黄宗益，叶伟，李兴华.液压挽栖机液aA统棍述[11.建l-尸】~了-一井一’习}一扮，一，「’IU筑机械化，2003,(9),12-16.畔衅芍I曰下r如一11」iI了[41冀宏.傅断.杨华勇.几种典型液压间口过流面称分析及计算[J].机床与液压.2003,(05),14-16【5]W霍夫受，等液压元件及系统的动态仿真[M].杭州:浙图11液压缸无杆腔、有杆腔压力及泵的出口压力实测曲线is大学tN版社.1988.4结论第一作者简介:龚进。男。1963年生，湖南益阳人.硕士，副(1)利用AMESim图形化的建模方法对挖掘机液压系研究员.高级工程师。研究领城:工程装备电液控制及机电一体统进行仿真，避免了繁琐的公式推导，显示了AMESim是化。已发表论文20篇。一个方便、高效、直观的动态系统建模和仿真分析工具。(编辑:向飞)(2)应用AMESim对小型液压挖掘机动臂液压系统进争升月斗冷争升争升争奋务争奋4争奋于争奋M"令子争于ae峥羚升升唱冷升升洲啥冷升升升争争升升争升卜粉争升资升升曙玲升(上接第43页)(2)软件设计思路5结束语由于系统有两种工作方式，所以软件的设计有两个分由于PLC具有使用灵活方便、性能稳定、可靠性高、支。对于手动工作方式，主要控制功能是由人工操作的，成本低等优点，在工业、通信等领域的应用非常广泛。该通过不同的按键实现不同的动作，这时软件的功能就是把轴承质量自动检测系统采用PLC可编程控制器作为系统的按键输人信号直接变成输出信号，驱动相应的机构动作。控制中心，实现了在轴承生产线上的自动上料、定位、检对于自动工作方式，软件的功能一方面是不断读取相应输测、卸料及分选等功能，与之前的人工手动测量方式相人信号，如光电开关、位置开关等状态值，同时要根据这比，测量精度、工作效率和可靠性大大提高，降低了人工些状态值结合上下动作时序，作出下一步动作的判断，并劳动强度，并且降低了企业的生产成本。输出相应的信号，通过驱动电路驱动机构动作。另外，软.考文献:件部分还有运行状态显示、结果显示、报警、故障应急处[l]梅宏斌.滚动抽承振动监剥与诊断一理论、方法、系统理等等功能。[M].北京:机械s业出版社，1996系统主程序流程图如图3所示。L2〕王卫兵，高俊山.可编程序径制器原理及应用[M].第2(3)软件设计中的几个问题版，北京:机械工业出版社，2002.①动作互锁。为了保证检测机构动作的顺序性，系统【3〕王兆义小型可编租拉制器实用技术【M〕北京:机械二业在软件设计上采用了前后动作互锁功能，使前后动作不能出版杜，1996.错位，并且没有前面的动作后面的动作就不能进行。第一作者简介:李猛，男，1982年生，山东济宁人，硕士。研②断电保护。系统所使用的状态元件、定时器和数据究领域:工业监控。处理器均采用电池作为后备元件，当突然掉电时，可启动(编拜:梁玉)电池电源以保护现场数据等。③故障应急处理。当遇到电气、机械故障或意外情况时软件按超时进行处理并报警，终止正在进行的动作，然后进人手动方式进行故障处理。万方数据