AMESim液压教程

导热率（ Thermal conductivity） 比热（ Specific heat）
饱和压力/蒸发压力（ Saturation/Vapor pressure）
燃点和沸点（ Flash and boiling points）
表面张力（ Surface tension）
Lubricity
Foaming
9
¾ … 还有很多液压库中的元件会被经常使用到 。尽管它们不是必不可少， 但是它们的存在 可以大大地提高建模的效率:
9 节点
9 节流和容积元件
9泵
9 管道 …
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AMESim液压方面库
蓄能器 压力阀 方向控制阀 泵和马达 液压缸
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模型的选择
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¾第一个需要确定的问题是：仿真的主要 目的是什么？
9设计或性能的评估? 9稳态或动态响应 ? 9元件设计还是整个系统仿真? 9是否有验证的数据?
¾这些问题的回答可以指导我们选择模型 及其建模的层次 …
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¾ 然而，饱和压力（ saturation pressures）和蒸发压力 （ vapor pressures ）是处理气蚀现象（aeration/ cavitation）必不可少的。
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液压流体特性
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¾ 在AMESim中,需要给液压元件指定其流体特性，即在 AMESim的方案模式（sketch mode）插入一个流体特 性图标：
AME_HYD2 第一章
AMESim的液压基础
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AMESim的液压基础
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目录
1. AMESim液压方面库概述 2. AMESim中的流体特性及其影响 3. AMESim中的节流理论 4. AMESim中的管路模型

−
P0
=
B V
Q.(t
− t0 )
其中:
B = 17000bar， P0 = 0bar Q = 0.1 L/min (=0.1/60000 m3/s)
t – t0 = 1s V = 1L (= 1e-3 m3)
Î Pfinal = 28.33 bar (与在AMESim中计算得到的 28.31
bar比较)
¾在AMESim中，在空气释放以及气穴的作用下，体积模量会发生变化 ，该体积模量的变化同时意味着密度的变化。
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例 1 –压缩性（ Compressibility）
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¾我们再回到刚才的第一个例子中，手工 来计算压力的增加，现在我们更多地了 解了流体的可压缩性。
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¾气蚀（Cavitation）
9在流体系统中， 气蚀指的是液体中空气或者 气体空穴的变形或者融合现象。
9如果压力足够低，液体开始蒸发并将形成蒸 汽空穴。
9液体开始蒸发时的压力叫做蒸发压力（ vapor pressure ） 。蒸发压力也是流体特性 参数之一。
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和体积变化来定义： B = −V δP δV
¾拿一个机械系统来做比方：弹簧长度的减小导致弹簧力的 增加。与此相类似可以定义一个容腔的液压刚度：
K hyd
=B V
¾注意：该刚度很显然是一个非线性刚度!
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流体特性 –混入空气（ Aeration）
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¾ 空气含量对流体可压缩性的影响
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AMESim液压方面库
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¾在AMESim中共有4个应用库用于仿真等 温（isothermal）单相（single-phase liquid）工作油液元件及其系统。
9液压库 (HYD) 9液压阀库 (HSV)（Rev7中已合并到HYD） 9液压元件设计库 (HCD) 9液阻库 (HR)
¾这些液压方面的应用库完全相互兼容。
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AMESim液压方面库
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¾1-HYD
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AMESim液压方面库
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¾2-液压阀库
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AMESim液压方面库
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¾3-HCD
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9 密度（ Density） Î 质量特性
9 体积模量（ Bulk modulus） Î 可压缩性= 刚度特性
9 粘度（ Viscosity） Î 阻尼特性
¾ 因为这些库的前提假设是等温系统， 因此与热相关的 特性，诸如导热率（ thermal conductivity），比热（ specific heat），热胀冷缩性（ thermal expansion） 。
9 溶解空气（ Dissolved air ）: 空气可以溶解在液压油中。一定 数量的空气分子成了液体的一部分。溶解空气不影响流体的可 压缩性。亨利定律（Henry’s law）告诉我们空气在给定液体 中的溶解率直接和该液体上空气的绝对压力成正比。对经典的 液体，该绝对压力就是空气压力。
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电特性（ Electrical properties） Stability
Toxicity
Compatibility with other materials
¾ 但是只有少量的几个是我们在液压计算中需要用到的…
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液压流体特性
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¾ 用于处理动态特性的3个基本特性：
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流体特性 – 质量守恒
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¾自然界最基本的定律之一就是质量守恒。如果在回路中没有质量的 变化， 那么在体积模量和密度之间就存在下述关系：
⎪⎧ ⎨
B
=
−V
dP dV
⎪⎩ m& = 0
⇔
B=
ρ dρ
dP
¾在整个系统的计算中， 必须遵守该关系。在AMESim中，体积模量B 和密度ρ 的协调确保了质量守恒定律。
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例 1 –压缩性（ Compressibility）
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¾可以发现存在非常小的误差(0.07%)， 让
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液压系统的变量
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¾ 两个主要相关的液压变量是：
9 压力 P 9 体积流量Q
¾ 对于机械液压元件(作动器、控制阀、压力调节 阀…)，也需要一些机械变量:
9 速度 V, 位移 X, 加速度A 9 力 F以及扭矩T
¾ 我们在随后可以看到所交换变量的详细说明。 …
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9 在AMESim中，饱和压力（saturation pressure） 参数 用于指定高于该压力后， 所有的空气全部溶
解，对流体的可压缩性没有影响。低于该压力，流 体的体积模量是混入空气的百分比和压力的函数。
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流体特性–气蚀（ Cavitation ）
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流体特性 – 空气释放/气蚀
Liquid pressure
Saturation pressure Vapor pressure
Air bubbles appearance
Re-dissolving (total or partial)
Air
Vapor
Cavitation
(vaporized liquid)
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AMESim液压方面库
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9HCD: 是由基本几何结构单元组成的基本元 素库（basic element），用于根据几何形状 和物理特性详细构建各种液压元件，例如喷 油器、控制阀等仿真模型。该库非常适合对 非标的液压元部件的动态特性进行建模和分 析。
9HR: 主要是用于液压管网中各处的压力损失 和流量分布计算的应用库。液压管网中可以 包含有弯管、分叉管、渐缩管、渐扩管、突 缩管、突扩管、轴承…等特殊元件。
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¾相应的AMESim模型:
Example1.ame
¾考察该容腔中压力地变化 ¾t=1s是的最终压力为28.31bar
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流体特性–压缩性（ Compressibility）
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¾能够往一个充满油液的容腔中冲入油液的前提假设是流体 是可压缩的。在AMESim中，流体的可压缩性是通过体积模 量（ bulk modulus ）来定义，该体积模量是通过压力变化
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AMESim液压方面库
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¾4-HR
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AMESim液压方面库
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¾ 液压库 (HYD)是基本液压库。因为其他三个 库都必须用到该库中的一些基本液压元部件 模块，例如：
9 流体特性
9 液压源
9 传感器
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AMESim液压方面库
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¾液压流体特性
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液压流体特性
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¾ 我们首先来了解流体特性在压力和流量计算中的作用。 ¾ 描述一种流体的特性和很多相关的术语：
密度（ Density ）