基于AMESim的幾種液壓鎖緊回路動態特性仿真分析

胡陽，朱龍英，彭天好

(1.安徽理工大學機械工程學院，安徽淮南232001;2.鹽城工學院汽車工程學院，江蘇鹽城 224051)

隨著工業和液壓技術的發展，液壓機械設備在工業、農業等各個領域的使用日益頻繁，其中，鎖緊回路是液壓系統的一個基本而又重要的回路。鎖緊回路中，在液壓缸或液壓馬達的回油路上串聯鎖緊液壓元件，以防止在重力或外界因素的作用下液壓缸活塞桿縮回和液壓馬達出現“飛車”現象，并且活塞桿能在任一位置鎖定。常見的鎖緊回路包括換向閥、單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路等，目前人們對各種回路的鎖緊特性做了理論上的計算分析。在此，利用液壓系統建模仿真軟件對3種鎖緊回路進行建模并仿真，對其動態特性作出了相應分析。

1 鎖緊回路的簡介與AMESim建模

(1)換向閥鎖緊回路

在系統回油路上串接一個單向閥，選用O型換向閥構成的換向閥鎖緊回路，其AMESim建模如圖1所示。當給定分段線性信號源一個0～40之間的信號時，換向閥左位打開，液壓缸活塞桿伸出，推動負載運動;當分段線性信號源的信號為0時，換向閥處于中位，活塞桿停止運動并保持原位。

(2)單向順序閥鎖緊回路

在系統中串聯一單向順序閥，選用Y型換向閥構成的單向順序閥鎖緊回路，如圖2所示。系統中，單向順序閥同時起到鎖緊和背壓的作用，當分段線性信號源的信號為0，換向閥處于中位時，通過單向順序閥實現活塞桿在任一位置鎖定。

(3)液控單向閥鎖緊回路

在系統中串接液控單向閥和單向節流閥，選用Y型換向閥構成的液控單向閥鎖緊回路，如圖3所示。當換向閥處于中位時，通過液控單向閥實現絲桿在任一位置鎖定。

圖1 換向閥鎖緊回路

圖2 單向順序閥鎖緊回路

圖3 液控單向閥鎖緊回路

2 仿真結果分析

利用AMESim草圖模式搭建好模型之后，在子模式中為每個元件選擇子模型，為方便起見，每個元件均選擇最簡子模型。進入參數模式，為各元件設定參數。控制液壓泵的電機轉速為1 500 r/min，液壓缸活塞桿長度設為1 m，所連接質量塊的質量為100 kg，控制換向閥開啟的分段線性信號分別設置為:換向閥鎖緊回路中，在t=0～3 s內為常量1，換向閥處于左位，液壓缸活塞桿推動質量塊運動，在t=3～5 s內為常量0，換向閥處于中位，活塞桿停止運動并保持原位;單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路，在t=0～3 s內為常量－1，換向閥處于右位，液壓缸活塞桿推動質量塊運動，在t=3～5 s內為常量0，換向閥處于中位，活塞桿停止運動并保持原位，其他參數均為默認值。最后在運行模式中設置運行參數，運行時間為5 s，采樣周期為0.01 s，得到如圖4—7所示的仿真結果。

圖4 換向閥鎖緊回路壓力曲線

圖5 單向順序閥鎖緊回路壓力曲線

圖6 液控單向閥鎖緊回路壓力曲線

圖7 活塞桿位移曲線

從圖4可以看出:在t=0～3 s內，換向閥鎖緊回路的液壓缸1口和2口的壓力逐步上升;當t=3 s時，由于換向閥處于中位狀態，開始鎖緊;在t=3～5 s內，壓力處于相對平穩狀態，但進出口壓力均在一定范圍內波動，會產生相應的震動，對液壓元件產生相應的沖擊，鎖緊效果一般。

從圖5和圖6可以看出;在t=0～3 s內，單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路液壓缸的進出口壓力處于不斷上升的狀態;當t=3 s時，由于換向閥從右位切換至中位，壓力瞬間下降至0;在t=3～5 s內，壓力處于平穩狀態，液壓缸進出口壓力相同，無震蕩，對液壓元件沖擊小，鎖緊效果良好。

從圖7可以看出:在t=0～3 s內，3種回路的活塞桿均推動負載運動，位移逐漸增加;當t=3 s時，電磁換向閥處于中位鎖緊狀態，活塞桿鎖定，在t=3～5 s內，活塞桿位移保持不變。從圖中還可以看出;在短時間內，就活塞桿位移變化而言，3種回路均有良好的鎖緊效果。

3 結束語

運用AMESim對3種鎖緊回路分別進行了建模和仿真，通過對仿真結果的分析和比較，對各回路的鎖緊性能和穩定性做了相應分析，為各種鎖緊回路系統的設計和分析提供了相應參考。同時還存在不足之處，比如通過仿真只能觀察到回路在短時間內的壓力和位移特性，就長時間的鎖緊效果而言，還需做更加深入的探討。

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