顶杆小车液压张紧系统的仿真研究

　　前 言

　　AMESim 是法国IMAGINE 公司开发出的一种新型的高级建模和仿真软件, 其全称为系统工程高级建模和仿真平台。它为用户提供了一个系统工程设计的完整平台, 使用户可以在同一个平台上建立复杂的多学科领域系统的模型, 并在此基础上进行仿真计算和深入的分析, 可用于研究任何元件和系统的稳态和动态性能。AMESim 友好的图形化界面和用户可以直接使用该软件提供的丰富的元件应用库来构建复杂系统的模型, 使其成为当今领先的多学科系统建模、仿真及动力学分析软件。

　　1 顶杆小车张紧系统简介

　　顶杆小车是穿孔机后台的关键设备, 主要作用是快速输送顶杆为钢坯穿孔做好准备; 快速退出顶杆后拨料缸把穿孔后的毛管拨入下一道轧制工序。小车张紧系统主要由张紧液压缸、左滑轮、右驱动轮、顶杆小车、导轨、钢丝绳等组成, 其工作原理是:右驱动轮在电机的驱动下通过钢丝绳带动小车在导轨上快速移动和快速停止, 以完成顶杆的输送和回退。张紧液压缸通过左滑轮使钢丝绳伸长产生一定的预张紧力, 减小顶杆小车快速启动和快速停止时的冲击。为了分析方便, 把钢丝绳分为A、B、C 三段。

　　2 建模及仿真分析

　　AMESim 建模仿真步骤如下:

　　2.1 Sketch 从机械、控制、液压应用库中选取相应的元件建立的两种模型如图2、图3 所示:

　　图2 所示模型中油泵直接给张紧油缸右腔供压力油, 油缸带动左滑轮左移使钢丝绳产生预张紧力, 张紧力大小由溢流阀调定溢流压力决定。

　　图3 所示模型中油泵通过比例阀给张紧油缸供油, 钢丝绳A 和小车中间安装有力传感器, 紧张力传感器把钢丝绳A 所受拉力反馈到伺阀信号输入端, 通过和给定张紧力比较产生偏差信号去控制比例阀。

　　2.2 给系统元件选择数学子模型

　　点击Premier submodel 按钮, 使用首先子模型功能给元件选择子模型。

　　2.3 为每个元件模型设置参数

　　根据实际情况设置张紧油缸活塞直径125mm,活塞杆直径90mm, 小车质量5000kg, 滑轮直径650mm。

　　2.4 运行仿真分析并绘出仿真结果:

　　在仿真开始时有钢丝绳伸长产生预张紧力的动态过程, 为了避免该动态过程对后续输入转速仿真的影响, 我们先让系统产生预张紧力达到稳定状态后, 再选用Run Parameters 下的Use old finalvalues 选项进行输入转速的仿真, 仿真时间45s, 仿真间隔0.01s, 其它使用系统默认值得到得仿真结果如图4～14: