基于AMESim的二通流量控制阀的建模及仿真

基于AMESim的二通插装阀建模及动态特性仿真分析敏政;张友亮;田丽红;岳巧萍【摘要】针对某方向型二通插装阀,建立了动态特性数学模型,基于AMESim建立了仿真模型并验证模型的正确性.针对阀芯启闭过程进行仿真分析,得出液阻直径、弹簧刚度、系统工作压力、阀芯行程等对动态特性有较大影响,为进行二通插装阀元件及系统设计提供参考.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2016(028)001【总页数】5页(P127-131)【关键词】插装阀;动态特性;建模;仿真;AMESim【作者】敏政;张友亮;田丽红;岳巧萍【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH137二通插装阀采用先导控制、插装连接、座阀主级,具有结构简单、性能可靠、流动阻力小、通流能力大等特点,在众多工业部门得以广泛应用[1]。

动态特性是该领域研究的热点。

二通插装阀启闭速度的快慢,将直接影响到系统回路的瞬时通断状态,影响着液压系统的工作性能。

尤其是关闭时间比开启时间长的“时间差”、“路路通”、先导控制方式、压力干扰等,一直是工程实践中常见的典型问题[2,3]。

因此有必要对该阀进行分析与研究,建立阀的数学模型和仿真模型,为今后进行相关研究及应用提供指导。

研究建立方向型插装阀动态特性数学模型,基于AMESim建立了仿真模型并进行测试,进而进行动态特性的仿真分析。

插装式方向阀典型动态特性测试回路用可变节流阀模拟负载,见图1。

基于AMESim的换向阀仿真1引言本文基于AMESim软件，建立了阀门的仿真系统，对阀门进行了仿真计算，得出阀门的动态特性数据，并与实验结果进行了对比分析。

2阀门物理结构及其工作原理该型阀门的工作原理图如图1所示。

阀芯两端各有一个控制腔（左控制腔和右控制腔），各有一个出口（左出口和右出口）。

图1 阀门工作原理图其工作原理是：控制气源向控制腔提供高压气体，通过在阀芯两端建立压差，作为阀芯运动的驱动力。

压差由阀芯两侧的控制腔提供，通过调节左右控制腔的压力，实现阀芯的运动，进而实现两个出口的开合。

左出口和右出口的开合状态是相反的，即左出口打开时，右出口关闭；右出口打开时，左出口关闭。

当需要气体从右出口流出时，右控制腔充气，左控制腔放气，如此一来，右控制腔压力升高，左控制腔压力降低，压差促使阀芯向左运动，使左出口关闭，右出口打开，从而气体从右出口流出。

当需要气体从左出口流出时，控制状态正好相反。

3系统结构图建立阀门的仿真系统时，进行了以下几点的假设和简化：1）忽略阀芯和与其接触组件之间的静摩擦力和动摩擦力；2）忽略气体的粘性，将气体看作理想气体处理；3）不考虑气体在流动过程中的换热；系统中大部分元件采用了AMESim自带库中的元件，由于关键部件—阀芯没有合适的现成模型可以选用，因此对阀芯的模型进行了二次开发，以符合所仿真系统的具体特征。

例如，阀芯在极限位置（堵住出口）时，出口气体对其作用面积与中间位置（不堵住出口）时是不同的，因此，阀芯运动到极限位置时，需要向活塞元件发出信号，活塞元件接收到此信号后，调整活塞的面积。

对阀门进行结构分解，并对各部分进行物理建模后，搭建的系统结构如图2所示。

图2仿真系统结构图4仿真结果及分析试验中对阀门进行了多次脉冲调节，脉冲宽度为0.2s，占空比为1。

由于控制腔压力也是脉冲变化的，且每个脉冲的变化一样，因此仅选取其中一个脉冲进行分析。

又因为阀门的结构是左右对称的，因此，只选取了右控制腔和右出口进行分析。

《基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，液压系统在各种机械设备中扮演着至关重要的角色。

为了更好地理解液压系统的性能，优化其设计，以及进行故障诊断和预测，建模与仿真技术显得尤为重要。

本文将介绍基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究，以期为相关领域的研发和应用提供有益的参考。

二、AMESim软件概述AMESim是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于机械、液压、控制等多个领域。

它提供了一种直观的图形化建模环境，用户可以通过简单的拖拽和连接元件来构建复杂的系统模型。

此外，AMESim还支持多种物理领域的仿真分析，包括液压、气动、热力等。

三、液压系统建模在AMESim中，液压系统的建模主要包括以下几个方面：1. 液压元件建模：包括液压泵、液压马达、油缸、阀等元件的建模。

这些元件的模型可以根据实际需求进行参数设置和调整。

2. 流体属性设置：根据液压系统的实际工作情况，设置流体的属性，如密度、粘度等。

3. 系统拓扑结构构建：根据实际系统的结构，搭建系统拓扑结构，并设置各元件之间的连接关系。

4. 仿真参数设置：根据仿真需求，设置仿真时间、步长等参数。

四、液压系统仿真在完成液压系统的建模后，可以通过AMESim进行仿真分析。

仿真过程主要包括以下几个方面：1. 初始条件设置：设置系统的初始状态，如初始压力、流量等。

2. 仿真运行：根据设置的仿真时间和步长，运行仿真程序。

3. 结果分析：通过AMESim提供的可视化工具，分析仿真结果，如压力、流量、温度等参数的变化情况。

五、技术应用与优势基于AMESim的液压系统建模与仿真技术具有以下优势：1. 高效性：通过图形化建模环境，可以快速构建复杂的液压系统模型，提高建模效率。

2. 准确性：AMESim提供了丰富的物理模型和算法，可以准确模拟液压系统的实际工作情况。

3. 灵活性：用户可以根据实际需求，灵活地调整模型参数和仿真条件，以获得更符合实际的结果。

《基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展，液压系统在众多领域中发挥着至关重要的作用。

液压系统的设计与分析一直是工程领域的重要课题。

为了更有效地进行液压系统的设计与优化，研究人员开发了多种仿真软件，其中AMESim软件在液压系统建模与仿真方面具有广泛的应用。

本文旨在探讨基于AMESim的液压系统建模与仿真技术的研究。

二、AMESim软件及其在液压系统建模中的应用AMESim是一款多学科领域的仿真软件，广泛应用于机械、液压、控制等多个领域。

在液压系统建模中，AMESim提供了丰富的液压元件模型库，如泵、马达、缸体、阀等，可以方便地构建出复杂的液压系统模型。

此外，AMESim还提供了强大的仿真求解器和友好的用户界面，使得建模与仿真过程更加便捷。

三、液压系统建模流程基于AMESim的液压系统建模流程主要包括以下几个步骤：1. 确定系统需求与目标：明确液压系统的功能、性能指标及工作条件。

2. 建立系统模型：根据系统需求与目标，选择合适的液压元件模型，并构建出整个液压系统的模型。

3. 设置仿真参数：根据实际需求设置仿真时间、步长、初始条件等参数。

4. 进行仿真分析：运行仿真模型，观察并记录仿真结果。

5. 结果分析与优化：根据仿真结果，对液压系统进行性能分析，并针对存在的问题进行优化设计。

四、液压系统仿真技术研究液压系统仿真技术是利用计算机技术对液压系统进行模拟分析的一种方法。

基于AMESim的液压系统仿真技术具有以下优点：1. 高效性：可以快速地构建出复杂的液压系统模型，并进行大量的仿真分析。

2. 准确性：通过精确的数学模型和物理定律，可以准确地模拟液压系统的实际工作情况。

3. 灵活性：可以根据需求随时调整仿真参数和模型结构，以获得更好的仿真结果。

在液压系统仿真技术中，还需要注意以下几点：1. 模型验证：在进行仿真分析之前，需要对建立的模型进行验证，以确保其准确性。

基于AMEsim的液压系统建模与仿真液压系统是一种转换能源的系统，能够将机械能转换为压缩液体流体的形式，通过液压缸等执行器将压力能转换为机械能。

液压系统的主要组成部分包括液压泵、油箱、油管路、液压执行器、液压阀等。

为了对液压系统进行设计和优化，需要对系统进行建模和仿真。

本文将介绍基于AMEsim的液压系统建模与仿真方法。

步骤一：建立液压系统模型首先，需要在AMEsim中建立液压系统模型。

液压系统模型包含了各种液压元件，如液压泵、液压缸、液压阀、液压管道等，这些元件组合在一起形成了一个完整的液压系统。

在模型设计过程中，需要根据实际情况选择所需的元件，并将它们连接起来，以形成一个封闭的液压系统回路。

步骤二：定义液压系统参数在建立模型的过程中，需要定义各个液压元件的参数，如液压泵的压力、流量、效率等，液压缸的直径、行程等；并且还需要定义系统中液体的物理特性参数，如密度、粘度、压力等。

这些参数将影响系统的工作效率和性能，因此需要根据实际情况精确设置。

步骤三：进行系统仿真模型建立和液压系统参数设置完成后，就可以进行系统仿真。

仿真过程中，可以利用AMEsim提供的各种分析工具绘制系统各个位置的压力、速度、流量等参数变化曲线，以及每个关键部件的工作状态和效率等信息。

步骤四：分析仿真结果仿真结果将展示液压系统的工作状态和性能等信息。

可以通过分析仿真结果，来优化系统设计，改进液压元件选择和流体参数设置等方法，以提高液压系统的效率和性能。

总之，基于AMEsim的液压系统建模和仿真是一种非常有效的工具，可以帮助工程师深入理解液压系统的工作原理和性能，以优化设计和提高系统效果。

基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究（版本A）本文主要内容如下(1)推导气体的流量、温度和压力方程。

(2)基于AMESim对普通气动回路进行仿真分析。

并推导气动系统常用元件的数学方程，在此基础上对气动元件及系统进行模型仿真分析。

(3)对气动比例位置系统进行建模与仿真研究，在系统仿真模型基础上进行故障仿真研究。

最后探讨基于 AMESim 的气动比例位置系统实时仿真研究。

1.气动系统建模的理论基础气动系统和元件建模的首要任务就是要充分的明确空气的物理性质和空气的热力学性质，为准确的元件建模和系统仿真奠定基础。

气动元件的结构是十分复杂的，但其中的基本规律和数学描述一般还是比较清楚的。

经过前人的大量研究发现，气动系统的动态特性从本质上讲可以抽象为由一些基本环节所组成，比如放气环节、惯性环节和气容充气环节等等。

而它们之间又是通过压力、力、位移、容积等参数相互关联相互影响的。

1.1 流量方程流量特性表示元件的空气流通能力，将直接影响气动系统的动态特性。

所有的压力降取决于下面两个基本参数：a)声速流导 C(Sonic Conductance)——[null]b)临界压力比b(Critical Pressure Ratio)[S*m4/kg]ISO6358标准孔口——标准体积流量设绝对温度T ，绝对压力p的工况下的体积流量为Q，基准状态和标准状态下的体积流量可表示为：空气压缩机的输出流量通常用换算到吸入口的大气状态下的体积流量来表示。

以上公式同样适用于从吸入口的大气状态到基准或标准状态的换算。

气动孔口流量在气动系统中，一般需要计算通过节流口的气体压力、流量、温度等参数，但是由于气体的可压缩性，气体在通过节流口时是个很复杂的过程，节流口前后的流道突然收缩或扩张，气体在孔口前后均会形成涡流，产生强烈的摩擦，因而机械能变成热能具有不可逆过程。

同时，由于流体运动的极不规则，同一界面上的各点参数极不均匀。

为了研究气体的流量特性，基本上可将阀中的节流口理想地等价为一个小孔或收缩喷嘴，并用小孔或者收缩喷嘴的流量特性来表示其流量特性。