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基于AMESim的分流集流阀的仿真研究

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关 键 词 ：分流集流阀;AM ESim ;液压仿真;动态性能
中图分类号:TH 137
文献标志码:A
文 章 编 号 ：1 0 0 2 - 2 3 3 3 ( 2 0 1 7 ) 0 8 - 0 0 6 3 - 0 2
Simulation Research of Flow Divider-combiner Based on AMESim LI Jinlong, HU Zhiyong,GUO Yankun
分 流 集流阀的结构主要由进油口、出 油 口 、弹 簧 、可 变 节 流 口 、固 定 节 流 口 以 及 阀 芯 等 相 关 元 件 所 组 成 ，形式 简 单 ，但 是 所 起的作用较大，能够准确地使两个或者多个 执行构件保持相同的运动速度。 人2 分流集流阀的工作原理
分流集流阀在执行构件同步运动中起着至关重要的
Q^ C.A ^ 2^ ! ；
⑴
Q2=CaA^ 5 ^ 。
(2)
式中:Cd为 流 量 系 数 以 1V42为 固 定 节 流 口 的 面 积 、P2 为入口压力;p 为油液的密度。
可变节流口流量的流量方程为：
QA=Cd^ -D -(X 0+X ) y 2(P^~Pa ) ； ⑶
网 址 : 电邮：hrbengineer@ 2017ห้องสมุดไป่ตู้年第 8 期 ■ 6 3
1 分流集流阀的结构及工作原理
7 . 7 分流集流阀的分类及结构 分 流 集 流 阀 是 将 分 流 阀 、集 流 阀 和 分 流 集 流 阀 集 于
一 身 的 总 称 ，它 分 别 有 3 种 阀 的 功 能 ，去实现所要求的功 能 。按调整方式分为固定式分流集流阀、可调式分流集流 阀 和 自 调 式 分 流 集 流 阀 。其 中 固 定 式 结 构 同 步 阀 又 可 分 为 换 向 活 塞 式 和 挂 钩 式 两 种 结 构 。分 流 集 流 阀 按 流 量 分 配方式还可分为等流量式和比例流量式，比例流量常采 用 2:1流量分配方式。这几种阀各自的优势，适用于不同 的 液 压 系 统 ，对 液 压 执 行 元 件 进 行 合 理 的 同 步 控 制 。
(College of Mechanics Engineening, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China)
Abstract ：This paper analyzes structure and working principle of the flow divider-combiner, and establishes the hydraulic simulation model of the valve. The hydraulic simulation of the model is carried out by using AMESim hydraulic simulation software,and the dynamic performance of the flow divider-combiner under different parameters is compared. Key words ：flow divider-combiner;AMESim;hydraulic simulation;dynamic performance
同 步 运 动 ，主 要 使 不 同 的 液 压 缸 保 持 相 同 的 运 动 速 度 ，主 要 从 同 一 个 油 源 进 行 供 油 ，按 一 定 的 比 例 或 者 是 流 量 对 执 行 元 件 进 行 流 量 分 配 ，使 控 制 系 统 保 持 要 求 的 同 步 速 度 ，这 样 可 以 使 液 压 系 统 保 持 相 同 的 速 度 ，结 构 简 单 ，成 本 低 ，制造较为容易，可靠性较高。
0 引言
分 流 集 流 阀 又 称 为 同 步 阀 ，是 将 液 压 分 流 阀 、集 流 阀 功 能 于 一 体 的 独 立 液 压 器 件 ，是 液 压 阀 中 分 流 阀 、集流
阀 、单 向 分 流 阀 、单 向 集 流 阀 和 比 例 分 流 阀 的 总 称 [1-2]。 分流集流阀主要应用于液压双缸或者是液压多缸的
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
(?B=Cd.77 •(X〇-X)\J ^ ^ 〇
(4)
式中:Cd为流量系数;/)为 阀 芯 直 径 、P2为 入 口 压 力 ； PA、PB为出口压力。
2 . 2 分流集流阀的建模
LMS Imagine丄abAMESim (Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems)为 多 学 科 领 域 复 杂 系 统 建 模 仿 真 平 台 ，实验人员
P 作 用 ，其基本原理如下:假设进口压力为 。，其流量为(?。，
进 入 阀 后 分 成 2 路进入固 定 节 流 口 ，分别进入不同的油 室 ，然后再通过可变节流口经过出口阀流入执行机构。设
出 口 压 力 分 别 是 A 、P2,若 负 载 相 同 ，则 出 口 压 力 A =P2,
如果负载压力不相等，则 两 端 的 压 力 就 会 出 现 ，这
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基 于 AMESim的分流集流阀的仿真研究
李金龙，胡志勇，郭艳坤 (内蒙古工业大学机械学院，呼和浩特010051)
摘要:通过对分流集流阀的组成结构以及工作原理进行分析，建立关于该阀的液压仿真模型。利 用 A M E S im 液压仿真
软件对模型进行相关的液压仿真，对比在不同参数下分流集流阀的动态性能。
时阀芯就会移动，调 节可变节流口，使两端流量达到平
M 衡 ，让执行构件达到同步运动的状态[ 。 2 分流集流阀的参数计算与建模
2 . 7 分流集流阀的参数计算
分流集流阀简 化 为 如 图 1 所 示 结 构 ，分别设置进出口
P 的流量与压力。由 图 1 可 知 ，(?〇、。为进口的流量与压力，
则固定节流口的流量仏、 为 ：

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基于AMESim的F型π桥溢流阀仿真分析

基于AMESim的F型π桥溢流阀仿真分析

２１ ０ ０年 ｌ ０月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｔ Ｉ
Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１ Ｖｏ ＿ ８ Ｎｏ １ ｌ３ ． ９
第３ ８卷 第 ｌ ９期
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ０ １ ． ３ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ８ １２ １ ． ９ ０ ３
（ ａｕｔ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｌ ｔｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｋ ｎ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｆ ｅｌ ｆ ｃ ａｉ ｄＥｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｕ ｍ ｎ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｙ ａａ ｃｉ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ，Ｋｕ ｍｉｇＹｕ ｎ ｎ６ ０ ９ ｎ ｎ ｎ ａ ５ ０ ３，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ｓ ｍｕｌ ｔｏ ｎｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｌ ｆＶａ ｖ ｔ １ ｉ ｅ Ｐｉ ｔ Ｃｉｃ ｔＢａ ｅ ｎ ＡＭ ＥＳ ｒ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆＲｅ ｉ ｌ ｅ ｗｉｈ Ｆ－ｒＢｒｄｇ ｌ ｒ ｕｉ ｓ ｄ ｏ ｅ ｒ ｏ ｉ ｅ
Ｓ Ｎ Ｃ ｕ ｇｎ ，Ｒ Ｎ Ｈ ｉｏｇ Ｕ Ｎ Ｒ ｉ ，Ｌ ｉ ｅｇ Ｅ ａ ｎ ，Ｙ Ａ ｕ ｏ Ｉ ｕ ｕ Ｉ ｎ ｙ ｂ Ｌｚ Ｑ ｇ Ａ Ｇ Ｈ ｉ ｎ ｆ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｏ ｋ ｎ ｒ ｃｐｅ ｏ 一前 ｂｉ ｇ ｉ ｔｈ ｄ ａ ｌ ｅ ｉｔｎ ｅ ｅｗ ｒ ｅ ｔ ｃｅ ｓ ｒｌ ｆｖ ｌｅ ｏ ａ ｉ ｇ ｌｏ ｅ ｗ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆＦ ｎ ｒ ｅ ｐ ｌ ｙ ｒ ｕ ｉ ｒｓｓａ ｃ ｓｎ ｔ ｏ ｋ ｗｈ ｎ ｉ ａ ｔｄ ａ ｅ ｉ ａｖ ｆｌ ｄ ｎ ｐ ｄ ｏ ｃ ｅ ｅ ｏ
ｗａ ｎａｙ ｅ ｓａ ｌ ｚ ｄ． Ｔｈ ｅ ＨＣＤ ａａ ｓ ｆＡＭ ＥＳ ｍ ｓｕ ｅ ｏｂｕ ｌ ｈｅｍｏ ｅ ｆｔ ｅ Ｆ－ ｂｒｄ ｅｒ ｌｅ ａｖ ｄ ｔｂａ ｅｏ ｉ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｉｄ ｔ ｄ ｌｏ ｈ 竹 ｉ ｇ ｅ ｉｆｖ ｌｅ．ａ ｄ ｔ ｅｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆｈ ｄ ａ — ｎ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ｙ ｒ ｕ ｌ ｌｅ ｒｓｓａ ｅ ａ ａ ｔｒ ｉ ｓｅ ｄｙ ｓａ ｅｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｉ ｅ ｉｔｎｃ ｓ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ Ｏｌ ｔａ —ｔｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｒ ｎ ｌｚ ｄ．３ ｄｆｅ ｅ ｔｐｒｓ ｕ ｅ ｆｏ ｃ ｒ ｅ ｒ ｂａｎｅ ｃ ｉｆｒ ｎ ｅ ｓ ｒ —ｌｗ ｕ ｖ ｓｗｅ ｅ ｏ ｔｉ ｄ．Ｔｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ
基于AMESim的液压双缸同步动作仿真及试验研究

基于AMESim的液压双缸同步动作仿真及试验研究


图 ５ ＡＭＥ ｉ 中 同步 回路 的 建 立 ｓ ｍ
其双缸 负载为 ２ ０ 液压 缸 内径 ５ ｍ、 ５ ０Ｎ、 ０ｍ 活塞杆直 径为 ２ ８ｍｍ、 台架 提升 高度 为 ３ ０ｍ ５ ｍ。设定 工作压 力为 １ ａ 则通 过计 算得 到 流量 为 １ ／ｉ。在 ． ＭＰ ， ６ １Ｌｍ ｎ
缸 同步 。 作可靠 。但 其 只适用 于 同步距 离 比较近 ． 工
而 且两缸 直径差 别 比较小 的场合 。
１２串联 同步 回路 ．
图 ２是 串联 同步 回路 ． 对 两 缸有 效 工 作 面积 其
的要 求较 高 ， 然 能 适 应 较 大 偏 载 ， 同 时 由 于制 虽 但
收稿 日期 ：０ ０ １— ｌ ２ １— １０
Ａ ｓ 是基 于键 合 图 的系统 建 模 、仿 真及 动 ＭＥ ｉ ｍ 力 学 的 分析 软 件 ，它 为用 户 提 供 一个 时域 仿 真 环
境 ，可 以使用 已有模 型 或新 建 立 的子 模 型元 件 ， 来
构 建 优化 设计 所需 要 的 事迹 原 型 ， 采用 易 于识 别 的
标准 ＩＯ图标 和 简单 直 观 的多端 口框 图 ． Ｓ 方便 用 户 建立 复杂 系统 及用 户所 需 要 的特 定 应 用实 例阁 。本 文采 用 Ａ ｓ 软件 ， 设 计 的 液压 双 缸 同步 回路 ＭＥ ｉ ｍ 对 进行 虚拟仿 真 ， 查看 设计 是否 合理 。
工 程 车 辆机 械 中许 多 工 作 部 件 应 用 液压 双 缸 的 同步 动 作 ，实 现 液 压 双 缸 同步 的方 法 分 为 两 大 类： 开环控 制 和闭环控 制【 １ ］ 然 闭环控 制 回路 通过 。虽 对 输 出量 采 用检 测 手 段 、 馈 等 方 式 ， 反 在很 大 程 度 上 消除 或补偿 不 利 因素 的影 响 。 是 从工 程 车辆 的 但
液压阀门仿真分析 AMESIM

液压阀门仿真分析 AMESIM

状态，泵的排量和流量维持不变。
而压力平衡阀的作用就是确保节流口（换向阀）两端的压差
维持在20 bar。这意味着举升液压缸支路的压力补偿阀开口 5 度较大，而翻转液压缸支路的压力补偿阀开口度较小以产生 40 bar的压力损失。
140 bar
1
120 bar
9 copyright LMS International - 2008
负载感应控制的优越性
优越性
节能：一个负载感应式变量泵只产生作动器所需要的流量 精确控制：由于通过调速阀的压差保持恒定，系统流量只和调速阀的开度有关 恒流控制：负载感应式泵能够在泵轴转速发生变化的时候为负载提供恒定的流量。当泵转速减小的
时候，只要排量未达到最大值，负载感应控制器就会增加泵的排量以维持通过换向阀的恒定的压差。
应用案例：轮式装载机的负载感应系统建模与仿真分析
AMESim仿真模型
系统建模
轮式装载机
设计验证
结果曲线
仿真分析
10 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
11 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
负载感应泵 Bosch Rexroth.
12 copyright LMS l - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
控制柱塞 缸筒座
配油盘
柱塞和滑履铰接部分 负载感应泵图解
13 copyright LMS International - 2008
第一步：负载感应式变量柱塞泵模型
带压力截止功能的负载感应系统

压力截止阀：当泵出口压力达 到最大设定值时，调整泵的排 量使泵出口压力不超过最大压 力
基于AMESim的换向阀仿真

基于AMESim的换向阀仿真

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。