AMESim在摊铺机找平液压系统的应用

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In the application of AM ESim in paver leveling hydraulic systemZHANG Bu-kun，HU Dai-qun阻尼孑L调节系统响应广泛应用于l丁程机械液压系统中，其动、静态特性受元件参数的设定等多种因素的影响，当参数调整不当时，往往无法达到需要的响应要求，甚至会影响到整个液压系统的稳定性 ，因此，在液压系统回路设计和分析中，有必要用计算机仿真进行分析和判断。

AMESim是-种图形化建模软件，为用户提供图形作为建模的接口，能更直观地反映液压元件，所含液压系统的模型库中集成了大多数标准液压元件的仿真子模型，可最大程度避免仿真者 自行设计数学模型，同时对于系统中的特定元件模型，可根据其物理结构，使用液压元件设计库里面的最小模型单元搭建完成。参数调整也比较方便 ，便于对系统的动态特性进行分析。

本文以摊铺机找平液压控制系统回路为例 ，利用AMESim建立仿真模型，对其动态特性进行计算机仿真分析。

1 找平系统模型找平油缸升降速度直接影响机器找平系统性能，升降速度太慢，将会直接导致找平系统响应降低，造成找平延迟；升降速度太快，可能造成找平系统出现超调现象。因而合理选择找平控制油缸升降速度，是保证找平系统性能的关键因素之-。

网1为摊铺机找平系统液压原理图。油泵6为油源提供液压能，溢流阀7调定系统的压力值，起到系统分流和安全作用，电磁换向阀5控制油缸伸缩，液压锁4确保油缸处于设定位置，采用阻尼孔2和阻尼孑L3调节找平油缸1的响应速度。

图1 找平系统原理图系统可通过调整不同规格阻尼孔调节找平油缸速度，在工作过程中，若阻尼孑L两侧压降较大时，溢流阀7起到分流液压油作用，阻尼孔径取值[收稿日期 ]2013-03-13[通讯地址 ]张步坤 ，湖南长沙经开区三-重工路机研究本院CONSTRtJCFION MACttlNERY 2013.7 73专题研究l s呲 cH对整个系统起到关键作用。

2 建模及参数设置利用AMESIM动态仿真软件中的HCD液压元件设计库对找平液压系统进行回路建模。找平系统执行机构由活塞和弹簧组成，为了使仿真效果更接近实际，需考虑活塞运行产生的摩擦力。找平运动中大臂仰角变化，对找平油缸的作用力也不-致，结合实际工况，建模设置其与油缸位移量成函数关系。油缸进出油口安装阻尼孔装置起到调节油缸运动速度。电磁换向阀采用信号源进行信号输入，图2为找平系统仿真模型。

图2 找平系统仿真图采用AMEsim对液压系统仿真时，不仅要合理选择元件搭建正确的动态仿真模型 ，合理地设置关键参数也是十分重要的。针对以上仿真模型，根据实际的物理尺寸输入参数，关键参数列如表1所示表1 仿真主要参数设置参数 数值泵输出流量/(L/min) 30溢流压力fMPa l2.0液压锁阀芯直径/mm l0液压锁阀杆直径/mm 5弹簧刚度/N，m 50弹簧初始压力/N 20油缸活塞质量/kg 3活塞总行程/mm 400油缸活塞直径/mm 630油缸活塞杆直径/mm 32074 建筑枳 械 2013 7 f上半月f3 动态仿真曲线分析图3为电磁换向阀的信号变化曲线，图4、图5为活塞运动速度动态曲线。

1.0O.5≤O.0- O.5- 1.O0.2O0.10号 0.00- 0.10- 0.2OS撰0 20 4O 60 80 100时间/s图3 找平系统电磁阀控制信号/ / 1；÷/阻尼7L，O.4l～ 阻尼7Leo 6fl 阻尼7LeO.8 J- 阻尼孔 1.00 2O 4O 6O 80 100时间/s图4 找平油缸活塞位移变化曲线- 阻尼7L###O 4 · 阻尼：FLO.6阻 尼 扎 西U.8 l ～ 阻 L4，1.ojji0 2O 40 6O 80 10O时间/s图5 找平油缸活塞速度曲线根据仿真结果，整个运行行程中，找平油缸完全伸出与缩回速度的变化值如表2所示。

O O O 旧 O 如 吣 叽0 O O O O O 表2 油缸速度与阻尼子L径关系阻尼孔 (a、b)直径/mm 0.4 0.6 0.8 1.0伸 速度/(mm/s) 10.5 15.6 20.6 25.6缩回速度/(mm/s) 7.6 l1.9 l6.2 20.5从以上曲线可以看出，阻尼孑L直径改变会引起油缸运行速度变化，曲线表面阻尼孑L越大运动速度越慢。为了确保摊铺机作业良好的速度与精度，要求升降速度不能太快也不能太慢，需要合理设计阻尼孔直径。参照圉内外先进摊铺机找平油缸升降速度，摊铺机找平油缸升降速度在18～24mm/s较为合理。根据仿真结果，阻尼孔直径均为0.8mmN'缩回速度偏慢，而阻尼孑L直径均为1.0mm时，伸出速度偏快 ，因此选择阻尼孔直径介于 0.8～ 1.0mm之间以满足伸缩要求。对阻尼孑L参数再进行优化，选择阻尼孑L 直径为西0.9mm，对阻尼FLb设置参数进行仿真，结果如图6-7所示。

0.200.10E 0.00- 0.10- 0.20 阻尼孔 o 8l 9 西O.9 阻尼孔 1.0I / 。

70 l0 2O 3O 40 5O时司/s图6 找平油缸活塞位移变化曲线0.010萼。·。0O- 0.01O- 0.020- 0.030阻尼7L4，O 8 ～ 阻尼7L4，0.9阻尼7[.6/，1 0O l0 20 30 40 50Bl'q/s图7 找平油缸活塞速度曲线根据仿真结果 ，整个运动行程中，找平油缸完全伸出与缩回速度的变化值如表3所示。

表3 油缸速度与阻尼孔径关系阻尼孔 (b)直径/mm 0.8 0.9 1.0伸 速度/(mm/s) 22.5 23.2 23.8缩回速度/(mm/s) l7.7 18.3 18.9根据仿真结果 ，阻尼FLa直径为0.9mm时，阻尼FLb直径在0.8mm时，缩回速度稍处于最优范围外 ，而bFL直径0.9mm、1.0mm均能满足要求〖虑元件设计的标准化与通用化，阻尼孔径0.9mm为最佳选择。因此选择0.9mm的阻尼孔作为最终设计值，既保证了摊铺机找平作业的速度与精度，又确保了元件的通用性。

4 结论本文基于AMESim对摊铺机找平液压回路进行了动态仿真研究，利用软件中的液压元件库构建了找平油缸活塞组件和带阻尼孔的模型，通过改变不同阻尼孑L径进行仿真研究，可以很直观地看到阻尼孔直径变化对找平动作的影响，得出不同的速度效果♂合找平作业实际工况，确定0.9mm阻尼孔作为最终设计，利用AMESim仿真对液压回路的性能分析和优化设计提供了理论依据。