1

引言

充液閥是在高壓大流量的液壓機中廣泛使用的一種閥，用在油缸和油箱之間，起到吸、排油的作用。

以圖1為例，當滑塊在重力和背壓作用下快速下行時，系統提供的流量不足以充填油缸上腔，油缸上腔通過充液閥自動從油箱吸油；當滑塊慢進加壓時，充液閥關閉，從而防止高壓油液反竄回油箱；當滑塊快速返程時，控制油口加壓打開充液閥，使油缸上腔大流量的油液排回油箱。

圖1 充液閥工作示意圖

從上述分析可以看出，充液閥本質上是一個大通徑、小液阻的液控單向閥。

圖2所示為力士樂SF類型的充液閥外形和內部結構圖。本文將基于Amesim的HCD庫對該閥進行建模仿真，可供學習充液閥以及學習HCD庫元件建模的小伙伴們參考。

圖2 力士樂SF類型的充液閥外形和內部結構圖（詳見力士樂樣本文件RC 20482，版本：2012-09）

2

充液閥建模

一、模型搭建

通過分析圖2所示的充液閥結構，在Amesim中搭建仿真模型圖，如圖3所示。

圖3 充液閥仿真模型圖

二、參數設置

參數設置是仿真的一大難點，尤其對在校學生而言，沒有太多的工程經驗，對要仿真的產品對象缺乏足夠的認知，設置仿真參數時往往兩眼一抹黑，無從下手。其實，產品廠商提供的樣本文件可以作為我們建模的重要參考資料，很多關鍵仿真參數都可以從樣本文件中找到。我們可以通過產品的公司官網或者咨詢代理商來獲取樣本文件。

本文的模型在設置參數時，參考了力士樂的樣本文件RC 20482（版本：2012-09）。以SF 125…規格的充液閥為例，通過查閱樣本，可以得到該規格充液閥的有用仿真參數（詳見樣本文件第13頁表格）如表1所示。

表1 SF 125…規格充液閥有用仿真參數

根據表1設置充液閥仿真模型參數如表2所示。（注：表2中大部分參數來自表1或通過表1參數計算得到，也有部分參數根據經驗取值，末提及的元件子模型及參數均采用默認設置。）

表2 SF 125…規格充液閥仿真模型參數設置

3

含充液閥的液壓系統仿真實例

為驗證充液閥模型的準確性，本文搭建了含充液閥的液壓系統仿真模型，并進行了仿真計算。

一、系統仿真模型

所搭建的含充液閥的系統仿真模型如圖4所示。需要說明的是：1）上文提到的充液閥只有一個控制油口X，此系統中充液閥含有兩個控制油口X和Y，請大家自行理解它們的差別；2）此系統中，除充液閥以外的其他部分主要用于創造充液閥正常工作的真實工況，用來配合充液閥演出，這些內容不是本文的重點，因此按下不表；3）文末提供了本仿真模型的源文件下載鏈接，供大家參考學習。

圖4 含充液閥的液壓系統仿真模型圖

二、系統仿真結果

在仿真模式下設置仿真時長為20s，提交運算，仿真結束后提取仿真結果。

圖5所示為一個周期內滑塊的位移、速度曲線，可以看出滑塊運動主要分為三個階段：快速下行、減速工進、快速回程。

圖5 一個周期內滑塊運動曲線

圖6所示為一個周期內充液閥的主閥芯和控制閥芯位移曲線。在快速下行的前期，控制閥芯處于位移減小關閉的階段；在快速下行后期，控制閥芯位移減小到0，主閥芯保持一定位移，充液閥處于開啟狀態；在減速工進階段，主閥芯位移為0（注意到主閥芯位移存在微小波動，此處不再做更深入分析和改進），充液閥關閉；在快速回程階段，控制閥芯推動主閥芯運動，使充液閥開啟。

圖6 一個周期內充液閥閥芯運動曲線

圖7所示為充液閥流量曲線。在快速下行階段，油缸上腔通過充液閥自動向油箱吸油補充油液；在減速工進階段，充液閥流量為0（注意到充液閥向液壓缸提供流量在0附近波動，這主要是由于液壓管道內壓力波動等原因造成的，此處不再做更深入分析）；在快速回程階段，油缸上腔大流量的油液通過充液閥排回油箱。

圖7 一個周期內充液閥向油缸提供流量曲線

由上述分析可以看出，本文所搭建充液閥模型可以實現吸、排油作用，說明模型的搭建方法是可行的。

大家可以通過以下鏈接獲取本文建模用到的樣本文件以及圖4案例模型源文件：

鏈接：

https://pan.baidu.com/s/14eNkTr-u_qiX_qE9CShMnw

提取碼：vdl1

文章來源：amesim學習與應用