基于AMESim的液压绞车液压系统研究

　　液压绞车是一种利用液压马达直接或通过减速箱拖动滚筒的新型绞车。其采用液压传动,减少了产生电气火花的元件;全部使用鼠笼型电动机,空载直接起动,电气控制设备简单,易于做成防爆型。因此采用液压绞车是解决煤矿井下绞车安全防爆问题的有效途径。液压绞车具有无级调速,起动、换向平稳,低速运转性能好,操作简单,体积小,重量轻,安全保护较齐全等优点。

　　根据结构形式,液压绞车可分为2大类:一类是采用低速大扭矩柱塞液压马达直接拖动绞车卷筒的全液压传动形式;另一类是采用高速小扭矩柱塞液压马达经减速器拖动绞车卷筒的液压-机械传动形式。液压绞车主要通过改变流入液压马达的流量来控制马达转速,调速方式分为节流调速和容积调速。

　　1 液压系统设计

　　液压系统性能是液压绞车性能的重要组成部分。液压绞车的液压驱动系统分为开式系统和闭式系统,考虑到开式系统具有结构简单,价格低廉,便于维护,油液可在油箱中很好地冷却和沉淀杂质,散热良好等优点,本文采用开式液压驱动系统,如图1所示。液压动力源采用电机带动的定量液压泵。溢流阀可以限定系统最高压力,起到保护系统的作用。系统通过三位四通电磁换向阀,实现卷筒的正反转。当电磁阀位于左位时,卷筒正转,重物被提升;当电磁阀位于右位时,卷筒反转,重物被下放;当电磁阀处于中位时,系统卸荷。电液比例流量阀用来调节马达的转速。系统设有平衡阀,使下放工况运行更为平稳。

　　2 基于AMESim的液压系统建模

　　2.1 AMESim简介

　　AMESim是图形化的开发环境,用于工程系统建模、仿真和动态性能分析。使用者完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计系统,所有的模型都经过严格的测试和实验验证。AMESim不仅可以令使用者迅速达到建模仿真的最终目标,而且还可以分析和优化设计,使工程师从繁琐的数学建模中解放出来,从而专注于物理系统本身的设计,不需要书写程序代码。本文利用AMESim建立液压系统模型,并分析液压系统性能,确认了系统的可行性,提出进一步改善系统的方案。

　　2.2 在AMESim中建立液压系统模型

　　AMESim专门为液压系统建立了一个标准仿真模型库,使用该标准仿真模型库就可以搭建最基本的液压系统。在AMESim中的Sketch模式下建立液压系统模型,如图2所示。图2中用1个恒流源代替了电机和液压泵,省去了平衡阀。

　　进入AMESim中的Parameter模式对系统主要元件的初始参数设定如下:重物质量1 000 kg;钢丝绳长500 m;卷筒直径500 mm;转动惯量50 kg#m2;减速比10;马达排量100 mL/r;额定转速500 r/min;恒流源流量50 L/min;溢流阀调定压力30MPa。设定好各个元件的参数后进入AMESim中的Run模式就可以对液压系统进行仿真与分析。