基于AMESim的溢流阀动态特性研究

　　溢流阀是液压系统中的重要设备。其主要作用是通过事先调定的压力(溢流压力)来限定系统的最大压力，使液压系统不超过溢流阀的调定值，从而对系统起过载保护作用。溢流阀的主要应用：①为定量泵系统溢流稳压;②为变量泵系统提供过载保护;③实现远程调压;④用于多级调压;⑤使泵卸荷;⑥作卸荷溢流阀用;⑦作制动阀用;⑧作背压阀和加载阀用;⑨作溢流型调速阀的压力补偿阀。溢流阀按工作原理，分为直动式和先导式两种。与先导式溢流阀比较，直动式溢流阀结构简单、价格便宜。研究液压系统动态特性，过去用得较多的是古典控制工程中的传递函数分析法。

　　由于此方法的诸多局限，对动态特性的研究一直缺乏较成熟的方法。现代研究液压系统动态特性的途径主要是通过计算机仿真技术，建立仿真模型进而研究溢流阀动态特性，目前比较成熟的方法主要有两种：一是基于一定的程序语言环境(如VB、VC、MATLAB[2]等)通过功率键合图建立数学模型，进而编制仿真程序，把系统抽象为一系列的动态微分方程，通过运行程序对方程的求解进行仿真。这种方法的特点是所建模型结构严谨，但需编写大量程序。二是基于直观的图形界面的建模平台，直接在仿真平台(如SIMULINK、AMESim[1]等)上建立元件仿真模型，设置参数进行仿真，在整个仿真过程中系统模拟可以显示在该平台中。这种方法的显著优势是不用编写大量复杂的程序，而且其界面直观友好，是未来仿真方法的发展方向之一。AMESim 是多学科领域复杂系统建模与仿真平台，为工程师提供了一个协同系统仿真的软件环境。工程师可以在 AMESim 平台上建立复杂的多学科领域系统模型，深入研究系统和元件动态及稳态性能，帮助用户更快更好地完成设计任务。AMESim凭借面向工程应用的定位、多学科跨专业的耦合平台、快捷准确的建模方式和超强的交互仿真能力在世界范围内取得了巨大的成功，成为航空航天、汽车、液压等工业研发部门系统仿真的标准平台级工具。

　　AMESim 具有液压元件设计库 HCD 库(包括 THCD库)和气动元件设计库(PCD 库)等，这些库通过采用结构单元的细分来处理物理元件的多样性，这为对液(气)压系统某个元件特性的研究提供了极大的方便。

　　1建立仿真模型

　　根据国家标准，直动式溢流阀的实验系统如图 1。

　　由上述实验系统图在 AMESim环境下建立仿真模型如图2。

　　该模型中参数设置如表 1 所示。

　　2 仿真曲线验证

　　此仿真模型中仿真，得到阀芯的仿真动态特性曲线：阀芯位移-时间曲线;阀芯压力-时间曲线，分别如图 3、图4。实验曲线如图 5。