帶分流集流閥的同步液壓驅(qū)動系統(tǒng)建模與仿真*

王 強(qiáng)，劉 勇，郭 晟

(宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644003)

0 引言

工程實(shí)踐表明，對單個元件的分析無法準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的整體性能，另外，單純的理論分析也無法說明動態(tài)工況下液壓系統(tǒng)各元件之間的相互影響情況[1]。因此，本文利用AMESim軟件對帶分流集流閥的全液壓平地機(jī)同步液壓驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，可較為快捷、全面地了解其實(shí)際運(yùn)行狀況，作出整體分析和評估，進(jìn)而對分流集流閥同步方案的可行性形成有效判定，最終達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期、優(yōu)化系統(tǒng)和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的[2]。

1 仿真系統(tǒng)的建模

全液壓平地機(jī)同步液壓驅(qū)動系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)部分、變量泵部分、變量馬達(dá)部分、負(fù)載部分以及油液部分均可利用AMESim軟件的Hydraulic、Mechanical、Signal Control和Observers Hydraulic Component Design元件庫[3]建立相應(yīng)模型。但AMESim模型庫中并沒有分流集流閥模型，故須根據(jù)分流集流閥的工作原理，利用AMESim軟件的AMESet進(jìn)行自主開發(fā)，建立能實(shí)現(xiàn)分流集流閥功能的子模型。分流集流閥模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，最終形成的系統(tǒng)仿真模型如圖3所示。

圖1 分流集流閥模型分流工況內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2 分流集流閥模型集流工況內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 仿真系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定

為保證仿真過程的真實(shí)性，根據(jù)拆裝試驗(yàn)的測量結(jié)果得到分流集流閥的主要參數(shù)值，仿真中參數(shù)的具體設(shè)置情況如表1所示。對發(fā)動機(jī)、泵、馬達(dá)等其他元件的特性參數(shù)設(shè)定均可采用樣機(jī)的實(shí)際參數(shù)，而對于部分無法獲取的參數(shù)，則可依據(jù)參考文獻(xiàn)[4-6]所提供的經(jīng)驗(yàn)值或軟件默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)定。

表1 分流集流閥主要參數(shù)設(shè)定表

3 系統(tǒng)同步性能仿真

為更接近工程實(shí)際，仿真中通過分別對液壓系統(tǒng)單側(cè)驅(qū)動輪加載0.1 Hz、1 Hz、10 Hz的正弦載荷，獲得了在不同載荷下左、右馬達(dá)的轉(zhuǎn)速曲線，如圖4所示。

圖4 驅(qū)動輪加載不同正弦載荷時左右馬達(dá)轉(zhuǎn)速曲線

仿真結(jié)果表明：在不同載荷作用下，左、右馬達(dá)具有較高的同步精度，誤差保持在3%左右，與理論分析結(jié)果相符。

4 系統(tǒng)響應(yīng)速度仿真

仿真中采用了對單側(cè)加載階躍載荷來模擬平地機(jī)的偏載工況，其中左側(cè)載荷從10 kN階躍到40 kN，右側(cè)載荷不變。對系統(tǒng)加載單側(cè)階躍載荷后，仿真得到的左、右馬達(dá)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)曲線如圖5所示。

圖5 單側(cè)階躍載荷下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線

1-發(fā)動機(jī)部分;2-變量泵部分；3-分流集流閥組部分；4-變量馬達(dá)部分；5-負(fù)載部分圖3 全液壓平地機(jī)同步液壓驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型

仿真結(jié)果表明：加載階躍載荷后，左側(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度比右側(cè)快，其中左側(cè)為0.5 s，右側(cè)為0.7 s，在響應(yīng)過程中，左側(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速無波動，右側(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速小有波動，但對系統(tǒng)性能并無實(shí)質(zhì)影響。

5 結(jié)論

鑒于全液壓平地機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境，設(shè)計(jì)出合理有效的同步方案，是工程機(jī)械同步技術(shù)研究中重要的一環(huán)，其對于產(chǎn)品整機(jī)性能和作業(yè)生產(chǎn)率提升有著非凡的意義。綜合上述仿真結(jié)果，我們不難發(fā)現(xiàn)，帶分流集流閥的全液壓平地機(jī)同步液壓驅(qū)動系統(tǒng)在同步精度和系統(tǒng)響應(yīng)速度上均具有良好的性能，該驅(qū)動系統(tǒng)可以有效地解決偏載工況帶來的跑偏和靠降低作業(yè)效率提升最大牽引力的問題。