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２０１５ 年 １１ 月 第 ４３ 卷 第 ２２ 期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｎｏｖ ２０１５ Ｖｏｌ ４３ Ｎｏ ２２ ＤＯＩ１０．３９６９／ ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１５ ２２ ０２２ 收稿日期 ２０１４－１１－０１ 作者简介 胡阳 （１９９１ ）， 男， 硕士研究生， 主要研究领域为机电液一体化。 Ｅ－ｍａｉｌ ２４９５７５２３０３＠ ｑｑ ｃｏｍ。 基于 ＡＭＥＳｉｍ 的几种液压锁紧回路动态特性仿真分析 胡阳１， 朱龙英２， 彭天好１ （１． 安徽理工大学机械工程学院， 安徽淮南 ２３２００１； ２． 盐城工学院汽车工程学院， 江苏盐城 ２２４０５１） 摘要 介绍 ３ 种不同的液压系统锁紧回路， 运用液压系统建模仿真软件 ＡＭＥＳｉｍ 分别建立其模型， 通过仿真得到压力 和位移的动态曲线， 比较仿真结果得出相应的结论。 关键词 ＡＭＥＳｉｍ 仿真； 液压锁紧回路； 动态特性 中图分类号 ＴＨ１３７ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００１－３８８１ （２０１５） ２２－０６５－２ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｌｏｏｐｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＭＥＳｉｍ ＨＵ Ｙａｎｇ１， ＺＨＵ Ｌｏｎｇｙｉｎｇ２， ＰＥＮＧ Ｔｉａｎｈａｏ１ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｉｎａｎ Ａｎｈｕｉ ２３２００１， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４０５１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｌｏｃｋｉｎｇ ｌｏｏｐ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＭＥＳ⁃ ｉｍ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｉｎｉｓｈ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ａｐｐｒｏ⁃ ｐｒｉａｔｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＡＭＥＳｉｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ； Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｌｏｃｋｉｎｇ ｌｏｏｐ； Ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ 随着工业和液压技术的发展， 液压机械设备在工 业、 农业等各个领域的使用日益频繁， 其中， 锁紧回 路是液压系统的一个基本而又重要的回路。 锁紧回路 中， 在液压缸或液压马达的回油路上串联锁紧液压元 件， 以防止在重力或外界因素的作用下液压缸活塞杆 缩回和液压马达出现 “飞车” 现象， 并且活塞杆能 在任一位置锁定。 常见的锁紧回路包括换向阀、 单向 顺序阀和液控单向阀锁紧回路等， 目前人们对各种回 路的锁紧特性做了理论上的计算分析。 在此， 利用液 压系统建模仿真软件对 ３ 种锁紧回路进行建模并仿 真， 对其动态特性作出了相应分析。 １ 锁紧回路的简介与 ＡＭＥＳｉｍ 建模 （１） 换向阀锁紧回路 在系统回油路上串接一个单向阀， 选用 Ｏ 型换 向阀构成的换向阀锁紧回路， 其 ＡＭＥＳｉｍ 建模如图 １ 所示。 当给定分段线性信号源一个 ０～４０ 之间的信号 时， 换向阀左位打开， 液压缸活塞杆伸出， 推动负载 运动； 当分段线性信号源的信号为 ０ 时， 换向阀处于 中位， 活塞杆停止运动并保持原位。 （２） 单向顺序阀锁紧回路 在系统中串联一单向顺序阀， 选用 Ｙ 型换向阀 构成的单向顺序阀锁紧回路， 如图 ２ 所示。 系统中， 单向顺序阀同时起到锁紧和背压的作用， 当分段线性 信号源的信号为 ０， 换向阀处于中位时， 通过单向顺 序阀实现活塞杆在任一位置锁定。 （３） 液控单向阀锁紧回路 在系统中串接液控单向阀和单向节流阀， 选用 Ｙ 型换向阀构成的液控单向阀锁紧回路， 如图 ３ 所示。 当换向阀处于中位时， 通过液控单向阀实现丝杆在任 一位置锁定。 图 １ 换向阀锁紧回路 图 ２ 单向顺序阀锁紧回路 图 ３ 液控单向阀锁紧回路 ２ 仿真结果分析 利用 ＡＭＥＳｉｍ 草图模式搭建好模型之后， 在子模 式中为每个元件选择子模型， 为方便起见， 每个元件 均选择最简子模型。 进入参数模式， 为各元件设定参 数。 控制液压泵的电机转速为 １ ５００ ｒ／ ｍｉｎ， 液压缸活 塞杆长度设为 １ ｍ， 所连接质量块的质量为１００ ｋｇ， 控 制换向阀开启的分段线性信号分别设置为 换向阀锁 紧回路中， 在 ｔ＝０～３ ｓ 内为常量 １， 换向阀处于左位， 液压缸活塞杆推动质量块运动， 在 ｔ＝３～５ ｓ 内为常量 ０， 换向阀处于中位， 活塞杆停止运动并保持原位； 单 向顺序阀和液控单向阀锁紧回路， 在 ｔ＝０～３ ｓ 内为常 量－１， 换向阀处于右位， 液压缸活塞杆推动质量块运 动， 在ｔ＝３～５ ｓ 内为常量０， 换向阀处于中位， 活塞杆 停止运动并保持原位， 其他参数均为默认值。 最后在 运行模式中设置运行参数， 运行时间为 ５ ｓ， 采样周期 为 ０ ０１ ｓ， 得到如图 ４７ 所示的仿真结果。 图 ４ 换向阀锁紧回 图 ５ 单向顺序阀锁紧 路压力曲线 回路压力曲线 图 ６ 液控单向阀锁紧 图 ７ 活塞杆位移曲线 回路压力曲线 从图 ４ 可以看出 在 ｔ＝０～３ ｓ 内， 换向阀锁紧回 路的液压缸 １ 口和 ２ 口的压力逐步上升； 当 ｔ ＝ ３ ｓ 时， 由于换向阀处于中位状态， 开始锁紧； 在 ｔ ＝ ３～５ ｓ 内， 压力处于相对平稳状态， 但进出口压力均 在一定范围内波动， 会产生相应的震动， 对液压元件 产生相应的冲击， 锁紧效果一般。 从图 ５ 和图 ６ 可以看出； 在 ｔ＝０～３ ｓ 内， 单向顺 序阀和液控单向阀锁紧回路液压缸的进出口压力处于 不断上升的状态； 当 ｔ＝３ ｓ 时， 由于换向阀从右位切 换至中位， 压力瞬间下降至 ０； 在 ｔ＝ ３～５ ｓ 内， 压力 处于平稳状态， 液压缸进出口压力相同， 无震荡， 对 液压元件冲击小， 锁紧效果良好。 从图 ７ 可以看出 在 ｔ＝０～３ ｓ 内， ３ 种回路的活 塞杆均推动负载运动， 位移逐渐增加； 当 ｔ ＝ ３ ｓ 时， 电磁换向阀处于中位锁紧状态， 活塞杆锁定， 在 ｔ ＝ ３～５ ｓ 内， 活塞杆位移保持不变。 从图中还可以看 出； 在短时间内， 就活塞杆位移变化而言， ３ 种回路 均有良好的锁紧效果。 ３ 结束语 运用 ＡＭＥＳｉｍ 对 ３ 种锁紧回路分别进行了建模和 仿真， 通过对仿真结果的分析和比较， 对各回路的锁 紧性能和稳定性做了相应分析， 为各种锁紧回路系统 的设计和分析提供了相应参考。 同时还存在不足之 处， 比如通过仿真只能观察到回路在短时间内的压力 和位移特性， 就长时间的锁紧效果而言， 还需做更加 深入的探讨。 参考文献 ［１］ 伍小东，杨尚平，詹磊．几种典型锁紧回路的特性分析 ［Ｊ］．矿山机械，２０１０，３８（２２）３１－３４． ［２］ 刘海丽，李华聪．液压机械系统建模仿真软件 ＡＭＥＳｉｍ 及其应用［Ｊ］．机床与液压，２００６（６）１２４－１２６． ［３］ 王继努，李天富，段方亮，等．ＡＭＥＳｉｍ 在液压元件仿真 中的应用研究［Ｊ］．液压气动与密封，２０１１（３）１－３． ［４］ 许贤良，王传礼．液压传动系统［Ｍ］．北京国防工业出 版社，２００８． ［５］ 李永堂，雷步芳，高雨茁，等．液压系统建模与仿真［Ｍ］． 北京冶金工业出版社，２００３． ［６］ 彭天好，朱刘英，胡佑兰．基于 ＡＭＥＳｉｍ 的泵控马达变转 速系统仿真分析［Ｊ］．液压与气动，２０１０（９）３３－３５． ［７］ ＢＩＤＥＡＵＸ Ｅ，ＳＣＡＶＡＲＤＡ Ｓ．Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ Ｌｉｂｒａｒｙ ｆｏｒ ＡＭＥＳ⁃ ｉｍ［Ｊ］． Ｆｌｕｉｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８１８５－ １９５． 新技术大大降低了石墨烯制备成本 被赞誉为 “神奇材料” 的石墨烯， 虽只有单一原子厚， 但非常灵活， 比钢还要硬， 能有效导热和导电。 然而， 石墨烯的 工业化大规模应用仍受制于高昂的生产成本。 英国格拉斯哥大学的研究人员最近利用成熟的商用铜箔， 将制备大面积石墨烯 的成本成功降低了 １００ 倍。 石墨烯的制备通常要经过化学气相沉积 （ＣＶＤ） 过程， 在特殊表面膜的衬底上生成气体反应物。 英国格拉斯哥大学的研 究团队利用锂离子电池负极上常用的商业化铜箔生成高质量石墨烯， 超光滑的铜箔表面为石墨烯的生成提供了优秀的反应床。 结果显示， 用新方法生成的石墨烯在导电性和光学性能方面有明显改善。 这种商用铜箔的成本大约是每平方米 １ 美元， 而目 前广泛使用的制备方法中， 铜箔的价格为每平方米 １１５ 美元， 且还需提前对它进行额外加工， 又增加了一部分成本。 （内容来源 科技日报） ６６机床与液压第 ４３ 卷
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