液压滤波系统的仿真分析

　　0 引言

　　在生产应用和实验中我们往往会感到液压系统的振动,或是采集到一些不知频率的波形。对于这些必然存在的振动或波动,我们都把其称为液压脉动。它产生的原因是多方面的,其中有液压泵供给工作液的频率产生的,也有管路特性引起的,还有阀的换向引起的,负载的变化也能引起振动,甚至有可能是工作液的污染导致的。这些液压脉动大部分是有害的。对于一般的液压系统而言,我们在工作前都要采用一定的方法把这些波动消除或减弱。这就需要我们采用一定的滤波系统或具有滤波功能的液压元件串联到液压系统中,这些液压元件的接入将改变液压系统的输入输出特性。

　　1 液压滤波系统设计

　　在很多场合中,节流阀和溢流阀在解决液压冲击问题上具有明显的作用,但是在一些较高精度的场合或是在要求响应速度快的地方依靠这两种液压元件并不能达到很好的效果。在本实验中,我们结合电路方面的知识,采用把具有液容和液阻性质的储能器和滤油器组合,实现液压系统的滤波功能。液压滤波系统结构如图1所示。

　　图1是在物理模型上的串联结构,我们将这两种功能上的液压元件组合成一个液压元件。储能器是液容元件,具有吸收和释放瞬间能量的作用。液压系统中压力脉动是由流量脉动引起的,在一个脉动周期内,瞬间流量高出平均流量部分被储能器吸收,当瞬间流量低于平均流量时,储能器又将吸收的容积全部释放出来,如图2所示。

　　滤油器是液阻元件,对于圆柱形的滤油器来说,除了具有基本的过滤作用外,也具有液容元件的性能,但在这里的主要功能是用来改变工作液的流场分布,起到减缓冲击的作用。当储能器对工作液进行先期滤波后,其压力变化就比较小了,再经过过滤网后,缓变压力流场将在过滤网中重新分布,改变原有的不均匀流场,这样输入的缓变流,经过滤油器部分后,变成流动平稳、流场分布均匀的输出流。但是这种稳定的输出流是以压降温升为代价的,因此对于持续工作的液压系统必须带有降温装置。在此基础上我们构建了试验方案。其中实验原理如图3所示。

　　在图3所示的实验方案中,我们可以完成在变载荷下滤波系统的滤波性能分析和换向时的缓冲性能分析两组实验。其中压力传感器用来测试输入输出压力,采传统的节流加载方式进行变载荷加载,并通过对换向阀的多次换向来完成瞬间变流缓冲试验,在图中的其它元件为一般的辅助元件,其功能不做介绍。

　　2 仿真试验

　　液压仿真技术为我们预测液压系统的性能提供了一个有力的工具,不仅大大缩短了液压系统或元件的设计周期,避免了重复试验及加工所带来的昂贵费用,而且有利于及早地发现研究系统在动静态特性方面所存在的薄弱环节并加以消除。随着对液压系统动态响应要求的提高,仿真的重要性也日益提高,特别是在当今世界经济科技竞争日益激烈的情况下,产品的质量是企业的生命,而先进的设计、制造技术和检测手段是实现产品高质量高性能的可靠保障。因此,充分发挥仿真技术在液压元件和系统设计、分析和改进中的作用,已经变得十分必要。液压系统的仿真是一个很复杂的问题,目前有很多动态仿真软件,但都无法满足液压系统的非线性需要,本文所采用的/EASY0仿真软件是专门用于流体、液压方面的,是目前最为实用的一种液压系统仿真软件。