基于AMESim的比例调速阀仿真

　　电液比例调速阀是液压系统中重要的流量控制元件，是机械、液压综合的多阶振荡系统，该系统中的液阻、液容与液感决定了其稳定性与动态品质。在某系统中，如图 1 所示，比例调速阀安装在回油路上，对执行元件进行回油调速，在高压、大流量、超越负载的工况下，调速阀控制的油缸经常出现运行速度不稳定的现象，因此对系统中的比例调速阀进行仿真研究，并对一些参数进行优化具有重要意义。

　　1　电液比例调速阀原理

　　DYBQ 比例调整阀由先导阀、主节流阀、主补偿阀三部分组成。主补偿阀由先导阀控制。由先导阀和主补偿阀之间的固定液阻与可变液阻组成的B 型液压半桥，控制主补偿阀上下腔的压力差，从而控制主补偿阀芯的位移变化。主节流阀起检测流量的作用，流量通过位移 - 力反馈方式作用先导阀芯形成闭环控制。这种闭环动态调节的控制方式大幅度地提高了比例流量阀的动态特性，能够应用于控制精度高和有一定动态要求的工况.

　　2　比例调速阀AMESim 模型建模

　　AMESim 是多学科领域复杂系统建模与仿真平台，基于功率键合图的液压 / 机械建模仿真和采用动力学分析软件图形化的建模方式，具有复杂液压元件结构参数化的功能模块。AMESim 具有液压元件 HCD 设计库等一系列元件设计库，通过采用结构单元的细分来处理物理元件的多样性，用最少的图标和单元模块构建最多的工程模型。其中液压元件设计库(HCD)包含了许多机、液系统的基本结构单元模块，能够根据实际元件结构任意组合建模。同时 AMESim 提供了齐全的分析工具，包括线性分析工具、模态分析工具、频谱分析工具及模型简化工具等，可以方便地对已设计的元件与系统进行分析和优化。本课题以 AMESim 作为仿真计算平台对比例调阀进行参数建模仿真[1]。

　　比例调整阀的输出流量表达式为[2]：

　　式中：Kim为电流 - 力增益;Kqz为位移 - 流量增益;Fsy为稳态液动力;Cf r，Z0为弹簧刚度与压缩量。在AMESim 模型中，为简化忽略了电磁铁建模，驱动力 KimI 直接由信号控制模块线性输出。根据AMESim 液压元件库各个模块的特性，将电液比例调速阀及所构成的液压系统建成仿真模型[3-4]。在模型中，有电动机、泵、溢流阀、三位四通换向阀及油缸选用软件 Hydraulic 模块标准模型;电液比例调速阀运用Hydraulic Component Designer模块的模型，并根据阀的物理模型构建。其主要参数如下：电磁铁力：0N~80N ;先导阀弹簧刚度：5N/mm; 先导阀最大开度：3mm ;先导阀芯直径：10mm; 主补偿、主节流阀芯直径：20mm ;主补偿器弹簧刚度：6N/mm; 主节流弹簧刚度：4N/mm。