基于AMESim的液压启闭机油缸故障建模与仿真

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1、2014年l2月机械设计与制造工程Dec．2014第43卷第12期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．12DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．12．006基于AMESim的液压启闭机油缸故障建模与仿真马赛平，倪刚亮，汪晟杰。(1．扬州市江都永坚有限公司，江苏扬州225200)(2．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：以某型液压启闭机油缸作为研究对象，运用AMESim仿真软件建立了其液压系统的仿真模型。通过向仿真模型中引入故障信息，对

2、液压启闭机油缸的泄漏故障进行了仿真分析。仿真结果与实际情况基本吻合，验证了仿真模型的正确性，并在此基础上进一步给出了不同泄漏间隙高度影响下的液压缸泄漏对比曲线，从而为液压启闭机液压缸的设计优化与故障诊断提供了理论依据。关键词：液压缸；内泄漏；AMEsim软件；建模与仿真中图分类号：TH137．5文献标识码：A文章编号：2095～509X(2014)12—0024—04液压启闭机以油液作为工作介质传递能量，从1液压缸的泄漏故障及检测方法而实现对闸门启闭的控制，具有运行平稳、结构紧在实际工程应用中，因为液压缸故障而导致机凑、承载能力强等优点，在水

3、利水电、航运船闸等工械系统无法正常运行的情况屡见不鲜。液压缸的程中，已获得越来越广泛的应用。由于液压启闭机故障基本可以归纳为油缸动作不灵、泄漏以及缸体与传统卷扬式启闭机相比具有无可比拟的优势，国的损坏，其中由于液压缸泄漏而引发的机械故障约内外大型水利枢纽、水库及电站闸门的启闭均已采占33％。泄漏故障不仅会造成油液损耗和环境用液压启闭机j。污染，还会导致油温升高，影响液压系统的效率和液压启闭机性能的优劣直接影响着闸门的运性能。行情况，其对水利工程的安全运行起着关键的作液压缸的泄漏故障主要是由问隙、温升和压差用。据统计，70％的工程机械故障是由液

4、压系统故引起的，按泄漏发生部位可分为内泄漏和外泄漏。障引起的，然而由于液压系统封闭、多样的特外泄漏较易发现，检测时通常通过观察活塞杆及缸点，使得液压系统的故障难以诊断。液压缸作为液体密封处的渗漏情况来判断。而内泄漏则难以观压启闭机的执行机构，油缸质量的好坏往往直接决察，由于液压缸的封闭式结构，使得内泄漏故障具定着启闭机性能的优劣。因此，对液压缸进行分析有一定的隐蔽性。传统的液压缸内泄漏检测方法建模，实现对其的故障诊断具有重要的研究及实用主要分为流量检测和压力检测两种。流量检测是价值。通过对液压缸进油和出油流量的比较实现故障的随着计算机技术的迅

5、猛发展，计算机仿真在机判断。而压力检测则是通过监测液压缸工作腔压械、液压等领域获得了越来越多的工程应用。计算力是否存在异常下降的情况，从而判断内泄漏故障机仿真技术的应用不仅能够预测液压系统性能，有的发生。现行液压缸试验的国家及行业标准中对效缩短设计周期，而且可以对系统进行整体的分析液压缸内泄漏的试验项目均采用流量检测的方法与评估，从而为系统的改进和优化提供帮助，最终实现。达到提高系统稳定性和可靠性的目的j。通过计采用传统的量杯测量法进行液压缸内泄漏的算机仿真技术实现对液压缸的故障诊断，对提高液检测，测量精确度容易受量杯精度和人为因素的影压启闭

6、机工作可靠性和安全性具有重要意义。响。改用高精度流量传感器，测量液压缸进油与出收稿日期：2014—12—02基金项目：江苏省重大成果转化项目(BA2014130)作者简介：马赛平(1968一)，男，江苏扬州人，扬州市江都永坚有限公司工程师，主要研究方向为机械与液压系统设计。·24·2014年第43卷机械设计与制造工程表1启闭机液压缸回路元件参数压缸实际工作过程的可行性。参数取值单杆活塞式油缸的速度公式如下。电机转速／(r·min)a．有杆腔：系统流量／(L·rain)=q／Al=4qB／竹(∥一d)(1)工作压力／MPab．无杆腔：．液压缸内

7、径／mm=q／A2=4qB／'rrD(2)活塞杆直径／ram式中：表示速度；g表示流量；D表示活塞直径；d最大行程／mm表示活塞杆直径；叼表示容积效率。泄漏模块间隙高度／mm根据表l设定的参数，代人速度计算公式(1)泄漏模块间隙长度／mm可得到闸门开启时液压缸活塞的运动速度为油液绝对粘度／(×10～Pa·s)0．01668m／s，与图4所示运行结果=0．01647m／s基本一致，由于泄漏问题的存在，导致液压缸的工作过程，设置仿真时间为620s，仿真间仿真结果略小于计算值，误差在允许范围内，从而隔为0．5s，运行类瑚型为单㈣独吣运行啪。运行仿真

8、后，得验证了该仿真模型的正确性。到液压缸位移及速度曲线分别如图3、图4所示。3液压缸内泄漏故障仿真分析＼液压缸内泄漏主要发生在活塞与缸筒壁面间＼7的动密封部分和活塞