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1、基于AMESim的液压增压缸的仿真分析摘要:本文介绍了增压缸的结构和工作原理,利用AMESim的标准液压库和元件设计库(I1CD)构建了某液压系统增压部分的仿真模型，并对增压过程的动态性能进行了仿真分析，对增压缸的设计和分析具有指导意义。关键词:增压缸;AMESim;动态性能;仿真分析1引言为便于液压阀的选型和使用，液压系统的工作压力一般设定为160〜190bar。由于实际工况的需要，主油缸压力可达到350bar左右。在这种情况下，通过增压缸使主油缸获得较高的工作压力是一种较为理想的选择。2增压缸工作原理增压缸的工作原理如图1所示。当低压油P1进入到缸左
2、端时，活塞向右运动,输出高压油P2，由静压平衡原理可知：P1A1:P2A2(1)其屮：P1输入的低压；P2一一输出的高压;A1大活塞的面积；A2——小活塞的面积。由（1）式可得：P2=P=PK（2）式中：K增压比，K=。面积A和A相差越大,K值也越大,增压的效果越明显。在系统的压力一定时,经过增压缸可以使压力放大K倍,达到增压目的。3液压系统增压部分原理图某液压系统增压部分原理图如图2所示。它由电机、变量泵、蓄能器、插装阀、溢流阀和增压缸等基木元件组成。增压过程如下：系统压力油通过插装阀V10KYV101通电）进入到增压缸的大端，增压缸小端的高压油进入到
3、主油缸的上腔，产生压力克服弹性负载。增压系统的作用是在尽可能短的时间内使主油缸的压力达到要求（由弹性负载的大小决定），主缸的负载为弹性负载，主缸的活塞杆行程要控制在2mm内。4基于AMESim的增压系统模型AMESim所含液压系统的模型库中集成了大多数标准液压元件的仿真子模型，最人程度地避免了仿真者自行设计数学模型。同时，对于系统中的特定元件模型，可根据其物理结构，使用液压元件设计库里面的最小模型单元搭建完成［1］。4.1在草图模式下建立液压系统模型本仿真系统的系统压力采用变量泵来实现，省略了汕路上的冷却系统和过滤系统等辅助元件。对图2所示的液压系统，大
4、多数元件如变量泵、蓄能器、电磁阀和溢流阀就直接调用标准液压库里的子模型;但是系统中的增压缸、插装阀作为特定元件，标准液压库无法满足建模要求。为此采用了AMESim的液压元件设计库HCD(HydraulicComponentDesign)［2］。应用11CD库建立了如图3所示的插装阀的仿真模型以及图4所示的增压缸的仿真模型。用以上在标准库里调用的和通过HCD库建立的元件子模型，就可以搭建增压系统的仿真模型，如图5所示。4.2在子模型模式下为每个图形模块选取数字模型进入子模型模式;(Submodelmode),力系统屮的每个图形模块选取子模型。AMESim提
5、供了首选子模型(Premiersubmodel)功能。4.3在参数模式下设定每个图形模块需要的特定参数在参数模式(Parametersmode)下，设置系统主要的仿真参数如表1所Zpso4.4在运行模式下运行仿真进入运行模式(Runmode),设置仿真时间为Is、仿真步长为0.01，按照单步运行的运行方式开始仿真。5仿真结果分析5.1增压缸分析图6为增压缸低压、高压腔压力曲线，其中曲线1为低压腔压力曲线，曲线2为高压腔压力曲线；图7为增压缸活塞杆的位移曲线。通过仿真曲线可以看到，增压缸低压腔在44ms达到最大压力140bar(系统的压力)，此时高压腔的压
6、力为310bar,可以计算出实际的增压比为2.21，比理论值2.25略小。这是由于增压缸的泄漏和液压汕的压缩造成的；在增压缸低压腔达到最大压力时，增压缸的活塞杆位移为75mm,与活塞杆的最大位移140mm相比，还有很大余量,为了使增压缸适应不同的负载，其最大位移都要留有余量。5.2主油缸分析图8为主汕缸活塞杆的位移曲线，图9为主缸压制力曲线。通过仿真曲线可以看到，主缸在0.44s达到了预定的最大位移2mm，此后保持了稳定高压状态;达到最大位移吋主缸最大的压制力为1.1X107No5.3增压缸间隙对増压系统的影响为了探讨增压缸的泄漏对系统的影响，通过改变系
7、统仿真模型中增压缸的径向间隙,可以得到低压腔、高压腔的具体泄漏情况。图10为增压缸径向间隙t=0.01mm时的池漏流量，图10(a)为低压腔泄漏流量，图10(b)为高压腔泄漏流量。通过图10(a)与图10(b)的对比可以看出，当系统达到稳定时(0.44s),低压腔、高压腔泄漏量都很小，但高压腔的泄漏量相对较大。同理，图11为增压缸径向间隙t=0.1mm时的泄漏流量。对比图11(a)与图11(b)可以很明显的看到，径向间隙的增大，低压腔、高压腔泄漏量都增大，达到稳定时(0.44s),低压腔的泄漏流量为0.63L/min,而高压腔的泄漏流量为0.96L/mi
8、n,低压腔的池漏量增长速度更快，但高压腔的泄漏量始终大于低压腔,这说明高压对系统
