基于AMESim的两相交流液压系统的设计仿真

　　0 引言

　　振动设备被普遍应用在冶金、矿业、工程机械等领域， 一般实现振动的方法是使用偏心轮或者是弹簧机构，这些机构存在运行不稳定，噪声大，只能实现简单动作，不容易控制等问题。 交流液压系统是利用控制阀口的方向和流量，使一路液流或多路液流进行叠加，以产生交变或者脉动的液流， 推动负载往复运动或者振动的系统。 交流液压不仅具有直流液压所具有的如单位功率重量低、平稳可靠、自身润滑等优点外, 在作为振动输出时，它还具有频率高、功率大、推力大以及可以实现复杂运动形式等优点。

　　交流液压系统根据液流的相数不同，分为单相、两相和多相交流液压系统。 由于系统的泄漏，压力冲击，效率等问题还有待于改善， 所以对该系统的实验研究显得尤为重要。 下面就两相交流液压系统进行设计及仿真，研究系统的特性。

　　1 两相交流液压系统的设计

　　1.1 液压系统的设计方案

　　两相交流液压系统原理如图 1 所示，主要由油源，等组成。 利用控制器编程给比例换向阀输入相位相差180°的正弦信号， 使两个工作油路产生相位差为 180°的液流，两个液压缸做相对反向运动，利用蓄能器充当工作负载，并提供回程工作压力，使两个液压缸往复周期运动。 油源调定工作压力为 4MPa，调定蓄能器处的溢流阀压力为 8MPa，用做安全阀。

　　1.2 控制系统和数据采集

　　控制系统如图 2 所示。 选择 EPEC 2024 控制器，该控制器具有 PWM 输出，通过计算机给控制器编制程序，控制液压系统的各个阀动作，数据采集卡对系统中的压力， 温度和液压缸活塞杆的加速度和位移进行采，传入计算机，计算机对采集的数据进行记录、处理和分析。

　　2 两相交流液压系统的仿真研究

　　利用 AMESim 软件建模仿真可分为四步:①元件选择及连接；②为所有元件选择元件子模型；③仿真参数的设定；④设定仿真时间及步长进行仿真。 仿真模型如图 3 所示。

　　2.2 仿真参数设定

　　在 AMESim 中所有模型都被参数化， 如蓄能器的容量、预置压力，液压缸的缸径、活塞杆径、行程，到油液粘滞摩擦系数、型号等等，都以参数形式设定。 本文在仿真过程中根据两相交流液压系统实际模型， 试验所得数据，计算，设定主要参数，其他则保留模型默认设定。 主要设定参数为：液压缸缸径为 40mm，活塞杆径为 25mm，活塞行程为 300mm，油源调定压力为 4MPa，两个正弦信号相位相差为 180°， 频率为 1Hz， 幅值为150，蓄能器容量为 4L，预置压力为 4MPa，单向阀开启压力为 0.05MPa，溢流阀调定压力为 8MPa。