基于AMESIM轴向柱塞泵的建模与仿真研究

　　在液压设备中,液压泵是液压系统中的重要元件,作为液压系统的动力元件,由于轴向柱塞变量泵与其他泵相比具有效率高、寿命长和工作压力高等优点,被广泛地应用于工程机械、注塑机械、建材机械、交通运输机械以及船舶、航空、军事等领域。国内的液压泵生产厂家设计产品时为了节约成本、缩短研发周期并分析相关的技术难题,采用计算机进行仿真,从而为泵的设计提供理论依据和参考。

　　AMESIM是一种新型的工程仿真软件,主要用于模拟控制对象的真实建模环境。AMESIM软件是基于图形化的仿真软件,带有多种工程设计软件包,其中液压仿真软件包包含了大量常用的液压元件、液压源和液压管路等,该软件在建立液压系统数学模型的过程中充分考虑到液压油的物理特性和液压元件的非线性特性,例如液压油的压缩性、滞环、饱和特性、库仑力和元件的泄露等,其强大的后处理功能更是为工程分析提供了良好的支持。它是一个图形化的开发环境,用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。

　　本文以启东液压公司生产的PCY14-1B斜盘式恒压变量柱塞泵为研究载体,AMESIM作为设计平台,以轴向柱塞泵进行建模、仿真和动态特性分析。

　　1 工作原理

　　恒压变量柱塞泵结构如图1所示,泵的主体部分(见图1)由传动轴带动缸体旋转,使均匀分布在缸体上的柱塞绕传动轴中心线转动,通过中心弹簧将柱滑组件中的滑靴压在变量头(或斜盘)上。这样,柱塞随着缸体的旋转而作往复运动,完成吸油和压油动作。这种变量型的泵,输出压力小于调定恒压力时,全排量输出压力油,即定量输出,在输出油液的压力达到调定压力时,就自动地调节泵流量,以保证恒压力,满足系统的要求。泵的输出恒压值,根据需要,在调压范围内可以无级调定,该结构将输出的压力油同时通至变量活塞下腔和恒压阀的控制油入口,当输出压力小于调定恒压力时,作用在恒压阀芯上的油压推力小于调定弹簧力,恒压阀处于开启状态,压力油进入变量活塞上腔,变量活塞压在最低位置,泵全排量输出压力油;当泵在调定恒压力工作时,作用在恒压阀芯上的油压推力等于调定弹簧力,恒压阀的进/排油口同时处于开启状态,使变量活塞上/下腔的油压推力相等,变量活塞平衡在某一位置工作,若液压阻尼(负载)加大,油压瞬时升高,恒压阀排油口开大,进油口关小,变量活塞上腔比较下腔压力降低,变量活塞向上移动,泵的流量减小,直至压力下降到调定恒压力,这时变量活塞在新的平衡位置工作。反之,若液压阻尼(负载)减小,油压瞬时下降,恒压阀进油口开大,排油口关小,变量活塞上腔比较下腔油压升高,变量活塞向下移动,泵的流量增大,直至压力上升至调定恒压力。其变量特性和液压原理如图2所示。