基于AMESim的全液压转向系统的仿真分析

　　0 引言

　　随着近年来我国铁路高速公路建设的高速发展，工程机械也朝着大型化趋势发展，工程机械转向阻力矩也随之提高，靠单级全液压转向器控制的液压动力转向系统已不能满足转向要求。全液压转向系统具有转向灵活轻便、 性能稳定、故障率低、布置方便等优点，广泛应用于装载机、挖掘机等各种工程机械的转向系统。 所以全液压转向系统的性能仿真分析和试验研究，对提高工程机械在工作中的可靠性和高效性有着非常重要的意义^[5]。

　　由法国EMAGINEG 公司开发的AMESim，作为一款优秀的的仿真软件，已成为流体、机械、热分析等复杂系统建模和仿真的优先选择平台^[1]。本论文首先分析了全液压转向系统的工作原理及各部件组成，在此基础上结合转向系统原理，在AMESim 平台对系统关键元件建模仿真， 研究分析了输入信号下全液压转向系统关键元件的工作特性。

　　1 全液压转向系统概述

　　全液压转向系统集转向器和流量放大器于一体，既具有转向器的负荷传感功能，又具有流量放大功能。 在转向油路与工作油路同时工作的情况下，液压转向泵供油优先满足转向油路使用，剩余部分供给工作油路使用。 因此，它既能保证转向油路可靠工作，又减小了液压泵排量，达到节能的目的。 由于转向阀与放大阀合而为一，因此具有体积小，重量轻、排量大和压力损失小等优点。

　　图1 是由摆线马达转向装置组成的流量放大全液压转向系统的工作原理图。在结构上，主要由液压泵、优先阀、安全阀、溢流阀、计量马达等元件组成。转阀阀芯11 直接与转向盘10 装在一起，而阀套8 则和计量马达13 的轴相连。转向系统处于中位时，液压泵2 将油箱14 中的液压油经滤油器1 输至优先阀4， 经过转向器负载敏感口LS的反馈调节使优先阀处于右位，由液压泵2 流出的液压油经 EF 口流回油箱。此时，阀套8 和阀芯11 之间由于复位弹簧9 的作用使两者处于中位状态，同时计量马达13 的进出油口M1 和MZ 也处于封闭状态，所以转向油缸7 的进出口R 及L 也被阀芯封死，转向液压缸没有油液流入，故车辆保持直线行驶。EF 口可以接入其它工作回路，当EF 口所连接的工作回路与转向系统同时工作时，优先阀4 保证转向系统的用油转向液压缸的另一腔油液经过L 口流回油箱;优先阀的负载敏感油口只参与了优先阀的动作控制，如果液压泵采用变量泵，LS 油路也可以参与变量泵的排量控制，提高了整个系统的工作效率。 当车辆右转时，转向盘10 顺时针低速转动， 优先阀上LS 口反馈CF 出口压力，使阀芯处于左位的状态，从泵出来的油液大部分进入转向系统。 同时，阀芯11 上的油道和阀套8 上的油孔接通，构成所需的配油通道，油液由阀体上的P 口进入，流经阀芯11 中的通道经阀套8上的油孔至计量马达的入口M1，并经过MZ 和阀套上油孔流回阀芯上通道， 最后经阀体上R 口进入转向液压缸，推动转向液压缸的活塞移动，使车轮偏转，实现转向。油液流经计量马达时，计量马达转子经连接轴与阀套8 相连，故阀套会跟随转向盘(阀芯)的转动而转动，当转动完毕时，计量马达产生的反馈信号消除了阀芯相对阀套的输出信号时，阀芯和阀套重新处于中位位置，流入计量马达的油孔关闭，无油液流出转向器，车轮保持转向后的位置^[2]。