基于AMESim的长管路液压系统仿真研究

　　0 引言

　　随着液压技术的发展,液压系统在船舶领域的应用更加广泛,全船性船舶液压系统具有覆盖范围广,液压液流经管路长且弯头、三通、异径接头丰富等特 性.若采用传统手工计算方法进行参数调节比较困难,一次成功的把握性小,而且需要投入大量的人力、物力和时间,运用专业系统仿真软件对所设计系统进行仿真 分析,可大大降低开发成本和缩短开发周期^[1].AMESim为机械、液压和控制系统提供了一个完善、优越的仿真环境,它可以使设计人员从烦琐的数学计算中解放出来从而专注于系统本身的设计.

　　1 AMESim软件特性

　　AMESim能在统一的平台上实现多学科领域的系统工程的建模和仿真,具体优点如下^[2]:

　　a.鲁棒性极强的智能求解器和严格的不连续性处理功能.AMESim求解器能根据模型的数学特性自动选择最合适的积分算法,并根据不同时刻的系统特点动态切换积分算法和调整积分步长.

　　b.稳态和动态性能分析功能.AMESim具有齐全的分析工具,包括线性化分析工具、模态分析工具、频谱分析工具以及模型简化工具.

　　c.丰富的液压元件库和液阻库.液压元件库包含120多个不同复杂程度的模型,有各种常用液压元部件模型.该库考虑了流体的可压缩性;考虑气 蚀、空气释放和粘性等现象;非线性和不连续性完美处理;随时输出所要求变量的计算结果;硬管和软管模型考虑水锤瞬态特性.液阻库应用在流体阻力对于低压高 速液压回路的设计有很大影响的场合,可计算整个液压管路各点的压力损失及流量分布情况.通过该库中丰富的模块很容易建立流体管网模型,计算回路中各点压力 损失及流量分布情况.

　　2 长管路液压系统仿真

　　全船液压系统由液压动力源、液压控制阀、液压执行元件和液压管路组成,其功能为全船的所有液控阀件提供液压驱动力.由于液控阀件在船上布置分 散,位置相距远,造成了液压系统管路复杂冗长,因此液压执行元件处的压力是本液压系统设计成功与否的关键指标.对于系统的各元件的参数选择,若采用传统的 手工计算工作量大,费时且计算不准确.下面利用专业的液压仿真软件AMESim对本全船液压系统进行仿真分析.

　　2.1 液压系统建模

　　系统的建模是仿真的关键,利用丰富的液压库,液阻库,机械库和控制库等搭建起来的全船液压系统的仿真模型如图1所示.

　　仿真模型中主要元件参数设置如表1所示^[3].

　　2.2 仿真分析

　　对于上述建立模型的合理性,可通过仿真结果与理论公式计算或实验结果的比较进行判断.下面将从不同通径管路对系统压力损失的影响以及采用蓄能器供压时的工况对系统进行仿真,通过调节仿真参数使系统达到运行要求.