基于AMESim的单双顶液压系统仿真

基于AMESim的单双顶液压系统仿真

何寄平

摘 要：通过对自卸汽车单双顶液压系统的研究，本文建立起了基于AMESim的单双顶液压系统仿真模型，输入实际参数，得出了举升过程中油缸活塞运动的速度，压力和加速度曲线，通过对这些曲线的分析和比较，得出在举升时单顶机构液压系统较使用双级缸的双顶机构液压系统稳定。

关键词：单顶 双顶 液压系统 AMESim 稳定性

单顶机构和双顶机构是汽车自卸系统最常用的两种机构。在相同工况下，使用单顶机构进行自卸稳定，还是双顶机构稳定，在理论上没有研究过。本文通过AMESim软件对两种举升液压系统在相同工况下进行仿真，通过比较举升过程的压力，速度，加速度等参数的变化情况来比较两种油路的稳定性，从而从理论上判断出那种举升油路更加稳定。 1 单双顶液压系统简介

单双顶液压系统原理图如图1所示，单顶机构液压系统工作时换向阀左位通电，液压油 经换向阀进入单级举升油缸，推动活塞举升货箱卸货。双顶机构与单顶机构不同的是换向阀左位通电后，液压油分流进入两个双级缸，由两个油缸举升货箱卸货。回位时，换向阀右位通电，在货箱压力作用下实现回程。

单顶液压系统原理图 双顶液压系统原理图

图1 单、双顶液压系统原理图

2 单双顶液压系统AMESim仿真模型建立

AMESim为机械、流体动力和控制系统提供了一个完善、优越的仿真环境和灵活的解决

[1]方案，使用户能够借助其友好的面向实际应用的方案来研究任何元件或回路的动力学特性。

使用AMESim中的标准液压库和HCD模型库建立的单顶和双顶机构液压系统仿真模型如图2所示。其中在双顶结构中采用单级液压缸级联方式构建多级液压缸模型的新方法，该方法具

[2]有模型构建简单、参数设置方便、能够充分考虑到各种摩擦力等优点。在实际卸货过程中，

当举升到位时，通过阀的控制使换向阀回中位，使举升停止，在仿真模型中使用位移反馈闭环控制实现此过程，通过位移传感器检测油缸运动位移，与目标位移比较，当反馈位移等于目标位移时，换向阀回中位，实现油缸运动停止。在实际举升中随着货箱的翻转，油缸载荷也随之减小，在仿真模型中设置了时间函数，载荷与时间函数相乘，实现载荷随着时间的加大而减小，通过以上模型建立以使仿真模型尽量与实际举升过程相符。

单顶

双顶

图2 单、双顶AMESim仿真模型图

3 参数输入与仿真结果分析

单顶系统参数设置为系统最高压力20Mpa,工作行程600mm，举升时间20s，负载重量22吨，油缸无杆腔内径140mm，活塞杆径70mm。双顶系统参数设置为系统最高压力20Mpa,工作行程1020mm，举升时间20s，负载重量22吨，一级油缸内径110mm，二级油缸内径90mm，油缸壁厚10mm。由于只比较举升过程的稳定性，因此只对举升阶段进行仿真。将参数输入仿真模型，进行仿真，得仿真结果如图3，图4和图5所示，图3为单、双顶油缸活塞速度时间曲线图，图4为系统油缸进油腔压力曲线图，图5为活塞运动加速度曲线图。

图3 活塞速度时间曲线

图4 油缸进油腔油压曲线

单顶 双顶

图5 油缸活塞运动加速度曲线

从图3的速度运动曲线看出单顶系统开始时运动比较平稳，减速阶段长且缓慢，速度有小幅振荡。双顶机构速度在开始阶段有个很大的振荡，在一级缸升完转为二级缸时，两缸之间有碰撞，由于两缸之间内径不同造成速度由小迅速变大，产生了很激烈的振荡，在减速阶段较快且平稳。图4看出单顶系统整个过程油压平稳的减少，双顶系统油压在开始时有个振荡，在一级转换为二级缸时油压迅速加大。图5看出单顶系统在减速阶段加速度振荡比较大，双顶在开始和举升中间时有激烈的振荡。综合看出双顶在举升开始时振荡较大和由于使用双级缸在举升中间时有油缸碰撞和速度，油压转换等造成的很大冲击，单顶只是在减速阶段速度和加速度有轻微的振荡，因此可见单顶机构液压系统较双顶液压系统要稳定些。

[1] 肖岱宗.AMESim仿真技术及其在液压元件和性能分析中的应用[J].舰船科学技术。

2007.（29）：142.

[2] 谢建、罗志军等.基于AMESim的多级液压缸建模与方法[J].机床与液压。2010.

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