基于AMEsim的电梯专用定差溢流阀的设计

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2013年第6期 液压与气动 117响应速度。为分析定差溢流阀动态性能，设计如图2所示的液压系统。该系统中电机转速为 1500 r/min，油泵排量为 80 mVr，溢流阀 5设定安全压力为 10MPa，二位三通电磁换向阀可将定差溢流阀背压腔与油箱相通或与节流阀9出口相通，切换定差溢流阀工作模式。二位二通电磁换向阀实现接通或切断负载回路。

1、4.油箱 2.油泵 3.电机 5.溢流 阀 6.定差溢流 阀7.二位三通换向阀 8.二位二通电磁阀 9.节流阀 10.液压缸图2 定差溢流阀试验系统图影响定差溢流阀的动态性能的因素为系统中的储能元，即液压阻尼 R 、R 、 ，弹簧刚度 K，预压缩量，阀芯质量 m，液压容腔 依据图2液压系统，建立定差溢流阀动态性能仿真模型，在仿真过程中定差溢流阀首先处于卸荷工作模式，而后定差溢流阀处于工作模式中，在工作模式中改变负载，从而改变系统压力评估其性能。本文将借助 AMEsim批运行功能分析以上因素对定差溢流阀动态性能的影响，分析结果如表 1～表3所示。

表 1 阻尼 R 取值对动态性能的影响R1直径/mm 1 2 3压力超调/MPa 1.6 1.2 O.8稳定时间/s 0.4 0.25 持续振动表 2 阻尼 胄：取值对动态性能的影响R2直径/mm 0.5 1 1.5压力超调/MPa 1.2 1.6 2稳定时间/s 0.6 0.4 0.3表 3 阻尼 R 取值对动态性能的影响R 直径/mm O.8 1.5 2压力超调/MPa 1.6 1.2 0.8稳定时间/s 0.8 O.4 0.4阀芯质量，液压容腔在定差溢流阀几何尺寸设计中已确定，根据经验弹簧刚度、预压缩量对定差溢流阀动态性能影响较大。初步分别取值为：15 N·mm～，8.5 mm。由以上分析可知，阻尼孔直径、弹簧刚度、预压缩量是影响定差溢流阀动态性能的主要因素。

2 定差溢流阀优化设计在电梯运行过程中，在轿厢加速上升，人体会有下沉感 ，在轿厢减速上升，人体会有上浮感。人体的上浮感、下沉感是由于人体内脏向上或向下压产生的，人体感觉极为不适。因此国家标准规定，电梯运行过程中加速度最大值不得大于2 m/s 。

由于影响定差溢流阀性能的因素较多，为提高电梯运行舒适应，需采用优化算法优化其参数，定差溢流阀专为液压电梯液压系统设计，可将其参数优化设计嵌套在液压电梯上行液压系统参数优化设计 中 J。

图 3 液压 电梯上行模型2.1 优化设计数学模型1)目标函数液压电梯上行系统优化设计是-个多目标优化问题，运用线性加权法将多目标函数转化为评价函数的单目标优化问题进行求解 J：Minf(X) 1M(X) 2J(X) (3)式中： ( )-- 轿厢加速度过度过程最大超调量I，( )-- 时间乘误差积分准侧J (t)d、 - - 目标函数的权重，本优化设计两个目标函数取同样的权重2)设计变量本优化设计以过渡中的超调与动态调节时间为目标函数，只需选择对其影响较大的-组参数即可，由第二节分析可知，选择阻尼直径R 、R：、 ，弹簧刚度K，预压缩量置 ，5个参数为设计变量。

1 18 液压与气动 2013年第6期三 差 三三j 10 N。mm≤ ≤30 Nmm (4)：。

表 4 参数优化结果R 直径 R 直径 R直径 弹簧刚度 预压缩/mm /mm /mm /N .mm- /mm优化结果 1.5 0.8 1.2 15 8.5原参数 2 1 1.5 20 5.5前述优化设计是以缩杏速度超调及振荡为目的，因此首先对比优化前后加速度曲线，如图4为优化前后加速度曲线，据图可知优化前加速度的绝对值最大为1.8 rn/s ，优化后加速度绝对值最大为0.9 m/s ，优化后加速度震荡明显缩小，加速度过度过程较快，增加了电梯运行舒适性。

图4 优化前后加速度曲线图如图5所示为优化后上行液压系统系统压力曲线图，优化后系统卸荷压力分为0.51 MPa，速度控制阀前后压差为 0.480 MPa，即定差溢流阀稳态调压偏差为0.03 MPa，小于0.05 MPa，满足了设计要求。

图5 优化后速度控制阀前后压力3 结论液阻 、R：、 的直径，弹簧刚度 K及预压缩量为影响定差溢流阀性能的主要参数。运用仿真软件 AMESim中集成的优化设计拈，对定差溢流阀进行优化设计，优化后轿厢最大加速度为0.9 m/s ，较优化前的 1.8 m/s 降低了 0.9 m/s ，加速度响应变快，因此通过优化定差溢流阀参数，减小了液压电梯上行系统压力超调、加快了液压电梯上行系统响应速度。