基于ADAMS的两级液压油缸建模与仿真

　　0　ADAMS软件简介

　　ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical sys-tems,机械系统动力学自动分析)软件是美国MDI公司(Me-chanicalDynamics Inc. )开发的虚拟样机分析软件[1]。

　　ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法, 建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线[2]。

　　应用ADAMS/Hydraulics模块,可以建造机械系统与液压回路之间相互作用的模型,并在计算机中设置系统的运行特性,进行各种静态、模态、瞬态和动态分析[3, 4]。

　　1　两级液压油缸结构简介

　　两级液压油缸由两级活塞缸套装而成,又称伸缩缸。常用于安装空间小而行程要求很长的场合。两级油缸中活塞伸出的顺序是从大至小,而空载缩回的顺序一般是从小至大。当输入流量相同时,外伸速度逐次增大;当负载恒定时,液压缸的工作压力逐次增高[5]。

　　图1所示为某型号汽车起竖系统所用的两级液压油缸的半剖视图。该油缸第一级为柱塞缸,第二级为双作用活塞缸。起竖油缸的进油口为A口,起竖时,压力油通过 起竖油缸A口直接进入无杆腔,在内部油压的作用下,直径最大的第一级缸筒最先伸出。然后当第二级活塞杆开始伸出后,起竖油缸有杆腔的油液经活塞杆壁上的孔 及中心管道外侧到达B口,然后经回油管回油箱。在起竖油缸起竖到终点时,即起竖臂升至最高点时,起竖臂上的传感器发出信号,使三位四通电磁阀回位,起竖过 程停止。当需要下降时,液压油通过B口进入液压油缸,然后液压油把活塞杆压回。活塞杆到位时,活塞缸和柱塞缸一起缩回,直到一起下降到位。

　　2　基于ADAMS的两级液压油缸建模

　　ADAMS/Hydraulics中没有多级液压油缸的模型,根据起竖油缸工作原理,可将其分解为两个相互连通的单级液压缸的组合。如图2所示,将两级伸缩末级双作用起竖油缸分解成1个柱塞缸和1个单杆活塞缸。图中虚线相连的两个物体实际上是一个物体。

　　ADAMS/Hydraulics中起竖系统的仿真模型如图3所示。上部的模型是起竖臂的模型,两个单级液压油缸的无杆腔通过集流器相互连接。进油回路和 出油回路都连接一个单向节流阀,连接到三位四通换向阀上,三位四通换向阀连接到油箱和油泵上。液压油泵工作,然后液压油通过三位四通换向阀给液压油缸无杆 腔供油,使液压油缸的活塞缸和柱塞缸伸出。当起竖油缸把起竖臂举升到90°时,传感器发出到位信号,三位四通换向阀归位,停止给液压油缸供油,这就完成了 起竖过程。当要降落起竖臂的时候,三位四通换向阀反方向移动,给液压油缸的有杆腔供油,使液压油缸的活塞缸和柱塞缸收回。当起竖臂降落到零度时,传感器发 出到位信号,三位四通换向阀归位,停止给液压油缸供油,这就完成了降落过程。