調速閥節流調速回路的AMESim 仿真及實驗

基于AMESim 建立了調速閥進油路節流調速回路仿真模型，分析了回路速度－負載特性，得出了速度－負載曲線; 建立了調速閥元件仿真模型，推導出了考慮泄漏的液壓缸速度－負載特性表達式，分析研究了液壓缸泄漏對系統穩定性的影響;

調速閥工作原理

調速閥式調速回路如圖1 所示，調速閥由差動減壓閥和節流閥兩部分組成。當液壓缸的負載力Fx發生變化時，如果調速閥前后的工作壓差( P1－P3) 處于它最小壓差范圍( 一般為0．5 ～ 1 MPa) 內，減壓閥無法感知壓差的變化，此時減壓彈簧不起作用，節流閥前后壓差( P2－P3) 的變化導致回路中流量發生改變，從而使執行元件的速度發生相應波動; 如果調速閥前后的工作壓差超過它的最小壓差，它會不斷調節自身彈簧的伸長量使流入節流閥的壓力P2 發生變化，保證節流閥前后的壓差始終相等，以達到使執行元件的速度維持恒定的目的。

調速閥式調速回路

AMEsim 仿真分析

根據調速閥節流調速回路工作原理，利用AMESim軟件搭建的不考慮及考慮液壓缸泄漏的仿真模型如下圖所示。

不考慮泄漏的AMESim 回路仿真模型

考慮泄漏的AMESim 回路仿真模型

參數設置

各子模型的參數設計如下表。其他參數保持默認。

  

    

仿真結果分析

下圖考慮流體泄漏的仿真模型在外加負載分別為2350 N、2950 N、3520 N 下的液壓缸活塞速度隨時間的變化曲線。

 

從仿真結果看出，在仿真時間為2 s 時，各個壓力下所對應的速度值分別為: 0．042 398 25 m/s，0． 033 085 3m/s，0．003 884 128 m/s。可以發現隨著外加負載的增加，活塞的運動速度開始降低，并隨著仿真時間的增加，速度的降低幅度越大。圖6 為沒有考慮流體泄漏的仿真模型在外加負載分別為2 350 N、2 950 N、3 520 N 下的液壓缸活塞速度隨時間的變化曲線。從仿真結果看出，在仿真時間為2 s 時，各個壓力下所對應的速度值分別為: 0．042 144 06 m/s，0．032 822 71 m/s，0．003 739 707 m/s。

仿真結果表明，隨著外加負載的增加，活塞的運動速度也有一定程度的降低。但是相比泄漏模型，此模型仿真結果中發現，在相同的外加負載增加時，速度降低的幅度要小。分析可能是因為隨著負載的增加，泄漏模塊中的泄漏量增加，致使活塞的速度下降幅度增加。為了對上面的假設進行驗證，下面通過改變UD00 值的大小: 分別取值為2 520 N、3 020 N、3 520 N、4 020 N，來仿真不同負載下通過活塞流量數值的大小。從仿真結果可以看出，在仿真時間為2 s 時，負載越大，流經液壓缸的流量越小，說明泄漏量越大，越影響活塞速度的大小。在定性得出了流量泄漏與活塞運動速度的關系之后，進一步對其進行定量的仿真分析，采用考慮泄漏的仿真模型，去外加負載為3 520 N，改變BAF01 參數泄漏量的大小，采用并行仿真的方法，得到仿真結果曲線如圖8。

不同負載下的液壓缸泄漏流量的大小

不同泄漏間隙下液壓缸的速度變化曲線

上圖 定量分析了泄漏量對閥芯速度大小及穩定性影響，改變BAF01 模型參數，分別對泄漏模塊中clearance ondiameter 取值為0．2 mm、0．25 mm、0．3 mm、0．35 mm，定量的分析泄漏量對閥芯速度的影響。發現在仿真時間為2 s時，所得出的活塞運動速度分別為0． 003 739 7 m/s、0．003 459 0 m/s、0．003 015 6 m/s、0．002 377 1 m/s，得出隨著液壓缸泄漏量的增大，活塞的速度逐漸降低。

在上圖中，取仿真結果中活塞泄漏間隙為0．2 mm，時間t = 2 s 時曲線上的活塞運動速度值0．003 739 7 m/s，并將此速度及泄漏間隙值0．2 mm 代人之前所求的考慮泄漏量的速度表達式( 4) 中，計算出泄漏量的值為0．012 319L/min，與上圖 中外加負載為3 520 N 仿真得出的0．012 300 2 L/min 基本一致。

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文章來源：amesim學習與應用