| 标题 | 基于AMESim的负载敏感泵建模仿真 |
| 范文 | 祁超 石新宇 摘 要：本文针对负载敏感式轴向柱塞泵进行工作原理分析，在此基础上利用AMESim仿真软件建立仿真模型，通过改变模拟负载进行多组仿真，对模型中各重要参数的仿真结果进行研究。分析表明，建立的仿真模型能够稳定运行，准确反应实际负载敏感泵的工作状态，为负载敏感泵的结构参数设计与性能检测提供理论依据。 关键词：负载敏感泵，AMESim仿真，性能分析 轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件，被广泛应用于各类机械装备液压系统中，其性能直接影响整个液压系统以及设备的性能。负载敏感斜盘式轴向柱塞变量泵具有节能性能好、功率密度大、工作压力高和容积效率高等优点，被广泛应用在机电设备液压系统中。但由于负载敏感泵结构较为复杂且零件数量多，且缺乏系统的理论基础支持，因此对于负载敏感式轴向柱塞泵的静动态研究显得十分重要[1-2]。 1.负载敏感泵工作原理 负载敏感斜盘式轴向柱塞变量泵是靠柱塞在缸孔内通过往复运动以及根据负载需求改变斜盘倾角大小来实现柱塞缸内的容积变化，从而达到输出流量随负载需求变化的轴向柱塞泵。负载敏感泵原理图如图1所示。为负载压力，为出口压力，通过调节节流阀5的开口大小调节为负载提供的流量大小。 当节流阀开度减小时，表明负载需求减小，此时泵输出流量大于负载所需流量，敏感阀左腔作用力大于右腔作用力，推动敏感阀阀芯向右移动，油液经敏感阀左位与压力切断阀右位流入负载敏感缸，由于敏感缸作用面积比弹簧缸大，因此在斜盘上产生转矩差，推动变量斜盘角减小，使泵的流量减小直到负载所需流量；相反节流阀开度增大时，变量斜盘角减小，流量增大。 当系统处于保压或过载状态时，负载敏感阀由于弹簧压力处于右位，泵的输出压力逐渐上升，直至大于压力切断阀设定压力，使压力切断阀阀芯右移，油液通过阀2右位进入负载敏感缸，使斜盘角接近于零，此时泵的流量最小，功耗最低。当节流阀关闭，系统处于待机状态时，油液通过敏感阀左位进入负载敏感缸，使流量最小，泵的出口压力仅为负载敏感阀弹簧设定压力，处于“零压零流量卸荷状态”[3-4]。 2. 负载敏感泵AMESim建模 利用AMESim构建负载敏感泵模型的过程中，构建的主要元件有：配流盘、斜盘、负载敏感阀、变量缸等。根据负载敏感泵原理图，建立五柱塞负载敏感泵仿真模型如图2所示。 设置模型仿真结果打印间隔设置为0.0002s，仿真时间1.1s。由于动态仿真模型通过改变节流阀口的横截面积来模拟负载的变化，所以需要通过信号的输入来进行控制，阀口横截面积变化如图3所示。 3.仿真结果分析 为了更好的所建立的负载敏感泵模型的运行情况，并对不同仿真条件下的运行结果进行对比分析，分别设定模型的出口压力值为5MPa、10MPa、15MPa、以及20MPa，通过批处理仿真方法对负载敏感泵的柱塞位移、流量变化及压力变化情况进行仿真分析。 如图4、5为负载敏感泵在工况改变后的流量和柱塞位移变化曲线。两图曲线对比表明模型流量变化情况与柱塞位移变化趋势相吻合。当负载信号发生变化，阀口横截面积变小时，斜盘倾角减小，导致柱塞位移量减小，从而使负载敏感泵流量降低。对比阀口变化前后发现，柱塞位移量减小，即柱塞行程缩短，会降低油液中气穴现象的发生，从而减小流量脉动率。因此负载的减小有助于提高负载敏感泵的工作稳定性，减小振动、噪声等现象的发生。对比不同批次仿真结果发现，随着压力的增加，柱塞行程会由于斜盘倾角的增大而增大，而由于泄漏等因素，负载敏感泵的流量会随之减小。 图6所示为负载敏感泵出口压力变化曲线。可以看出，运行开始后，出口压力经短暂升高后快速稳定在调定压力附近，由于模型变量机构的作用，使出口压力在波动中维持稳定。从结果曲线中可以看出，在阀口变化前后，负载敏感泵都处于稳定运行状态，震荡频率与震荡幅值都较为均匀，且阀口减小后压力波動增加；阀口变化过程中振荡频率增加，震荡幅值略有减小。对比不同压力下变化曲线可以看出，各条曲线变化趋势一致，且压力越大，稳定时间越短，稳定前压力峰值越大。 4.结论 本文针对负载敏感泵进行工作原理分析，利用AMESim仿真软件进行模型搭建，通过模拟负载的变化，对仿真结果中模型的柱塞位移、流量及压力等参数进行对比分析。仿真结果表明，建立的模型能够正常运行，相关参数能够切实反应实际负载敏感泵的运行状态，对负载敏感泵的设计及使用提供合理的理论依据。 参考文献 王炎， 胡军科， 杨波. 负载敏感泵的动态特性分析与仿真研究[J]. 现代制造工程， 2008， 2008（12）：84-87. 刘耀林. 负载敏感斜盘式轴向柱塞变量泵静动态特性研究[D]. 兰州理工大学， 2016. 崔闯， 安磊， 黄华. 掘进机负载敏感泵AMESim建模与仿真研究[J]. 企业技术开发：学术版， 2014， 33（3）：30-31. 张骥， 张铁柱， 程联军，等. 挖掘机负载敏感泵的AMESim动态仿真研究[J]. 青岛大学学报（工程技术版）， 2015， 30（1）：99-104. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。