基于AMESim的长管道液压系统动态仿真

　　0 引言

　　液压管道是任何一种液压系统不可缺少的系统元件之一，在系统中起着连接和传递作用。 理论和实践证明，管道特性会对液压系统动静态特性产生很大的影响，如响应滞后、系统振动、压力损失等，因此，在工程实践中尽量缩短管道长度以减轻管道效应。 目前对管道效应的研究主要是针对处于执行机构和控制阀之间的管道进行的，忽略了油源和控制阀间的管道效应，而某些系统中，液压源和控制阀之间管道长度相对较长，对系统的性能也有很大影响，在进行系统设计分析时这部分管道效应就必须考虑。

　　1 长管道液压系统原理及仿真模型

　　（1）系统原理

　　研究的长管道液压系统是某一水下装置的液压控制系统，该系统主要通过控制执行器的运动来控制水下作业装置上的阀门， 该阀门只起通断作用。 该液压系统分为水上和水下两部分，水上部分由水上控制模块和液压油源组成，水下部分主要由水下控制模块、控制阀和液压缸构成，这两大部分由长管道连接。 该液压系统要求响应速度快、稳定性好，其原理图如图 1 所示。

　　系统中水上控制阀为两位三通阀，处于常开状态，当水下部分发生故障时该阀关闭，系统由溢流阀泄压。 当阀开启信号发出时，液压缸无杆腔通过控制阀加压，液压缸向右运动，阀门被开启；当关闭信号发出时，液压缸通过控制阀泄压，液压缸向左运动，阀门被关闭。 为提高系统刚度，减小油液体积变化的影响， 水下控制阀通过阀块安装在液压缸上。

　　（2）仿真模型

　　利用 AMESim 软件对该液压系统进行建模仿真。 AMESim 软件是基于功率键合图的液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件，该软件为用户提供了友好的图形化物理建模方式，鲁棒性极强的智能求解器和齐全的分析工具。 基于该软件的液压系统建模仿真分 3 步：①在 sketch 模式下建立系统原理图， 若所需元件不包含在标准库中时， 可以在HCD 中自行建立； ②在 submodel 模式下为系统中的每个元件选择子模型，然后在 parameter 模式下为模型中的元件设置参数； ③在 run 模式下运行仿真模型，得出仿真结果。 依据以上步骤建立了系统仿真模型，如图 2 所示。

　　由于要研究液压源与水下控制阀间的长管道对液压系统的影响，在选择水上控制阀与水下控制阀间的管道子模型时， 选取了考虑流体压缩性、雷诺数及管道摩擦力的子模型 HRL03。 液压缸与水下控制阀间的管道很短，管道模型选择 DIRECT，其它元件子模型按默认方式选择。

仿真模型中主要元件参数：