Fluidsim仿真軟件在液壓傳動(dòng)中的應(yīng)用

摘?要：針對(duì)無法在學(xué)習(xí)節(jié)流與調(diào)速回路過程中對(duì)不同位置節(jié)流閥的執(zhí)行元件速度負(fù)載特性分析的掌握這一問題，引進(jìn)了Fluidsim仿真軟件。利用Fluidsim軟件實(shí)現(xiàn)的仿真模型建立和動(dòng)畫制作，學(xué)生可較好地了解、掌握三種節(jié)流調(diào)速回路的特性，并能按照需要調(diào)節(jié)液壓回路。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng);Fluidsim;仿真動(dòng)畫

Application?of?Fluidsim?Simulation?Software?in?Hydraulic?Transmission

Ma?Chengxian

Xinhua?College?of?Ningxia?University?NingxiaYinchuan?750021

Abstract：The?Fluidsim?simulation?software?is?introduced?to?solve?the?problem?that?it?is?difficult?to?master?the?analysis?of?actuator?speed?load?characteristics?of?throttle?valve?at?different?positions?in?the?process?of?learning?throttle?and?speed?regulating?circuit.Using?Fluidsim?software?to?establish?the?simulation?model?and?animation，students?can?better?understand?and?master?the?characteristics?of?three?throttle?speed?control?circuits，and?can?adjust?the?hydraulic?circuit?according?to?the?need.

Keywords：hydraulic?system;Fluidsim;simulation?animation

旁路節(jié)流調(diào)速回路、出油節(jié)流調(diào)速回路、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路是液壓系統(tǒng)中比較常見的三種調(diào)速回路[1]，利用Fluidsim仿真軟件建立液壓元器件;通過液壓仿真回路解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)調(diào)速回路中執(zhí)行元件速度負(fù)載特性分析困難，提高課堂學(xué)習(xí)效率，增加同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣等問題。

1?Fluidsim仿真軟件

Fluid?SIM軟件是一款機(jī)電專業(yè)用于液壓傳動(dòng)教育教學(xué)的仿真模擬軟件。如圖1所示，F(xiàn)luid?SIM軟件可分為FluidSIMH和Fluid?SIMP兩個(gè)部分，第一部分是用于液壓傳動(dòng)的教學(xué)，它的操作界面和Auto?CAD很相似，標(biāo)題欄和菜單欄都非常簡潔且比較醒目。第二部分是用于氣壓傳動(dòng)教學(xué)。當(dāng)在教學(xué)過程中對(duì)液壓回路進(jìn)行仿真模擬時(shí)，則可以直接把系統(tǒng)界面左側(cè)液壓元器件圖形相應(yīng)符號(hào)拖到右側(cè)空白的文件中進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì);然后在面板上邊菜單欄的插入中找到所需要的液壓元件，雙擊可以設(shè)置流量、壓力、閥口開口度、負(fù)載大小等參數(shù)[2];接下來就是把相對(duì)應(yīng)的圖形符號(hào)用線連接起來，就能形成所需的工作線路。而為了防止已經(jīng)連接好的油路出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，可以拖拽液壓元件圖形符號(hào)的位置進(jìn)行移動(dòng)，做進(jìn)一步的調(diào)整。Fluid?SIMH軟件可以快速檢查各液壓元件或氣壓元件之間連接是否合理，還能對(duì)相應(yīng)回路圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，在仿真的過程中會(huì)顯示元件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以便更直接觀察到系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài)[3]。學(xué)生不僅能利用軟件的仿真演示液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)回路的動(dòng)作過程，分析其特性，還可以利用此軟件設(shè)計(jì)液壓（氣壓）回路，檢驗(yàn)系統(tǒng)的可行性和合理性，進(jìn)一步為學(xué)生的學(xué)習(xí)液壓設(shè)計(jì)需求提供幫助。

2?Fluidsim仿真軟件在液壓傳動(dòng)中的應(yīng)用

2.1?Fluidsim仿真軟件在進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的仿真應(yīng)用

節(jié)流調(diào)速回路的組成：定量泵進(jìn)行供油，由溢流閥、節(jié)流閥以及執(zhí)行元件等組成。可以通過改變流量控制閥的節(jié)流面積進(jìn)行控制流量，進(jìn)行調(diào)節(jié)其速度。并按照節(jié)流閥安裝的位置，節(jié)流調(diào)速可以分為旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路、進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路三種基本調(diào)速方式[4]。其優(yōu)點(diǎn)是：工作較為可靠、回路簡單、便于維護(hù)、調(diào)速范圍大以及成本較低。缺點(diǎn)是：工作效率低，工作時(shí)能量耗損相對(duì)于極大。

如圖3所示將節(jié)流閥等元器件串聯(lián)到執(zhí)行件和液壓泵之間，將節(jié)流閥、溢流閥并聯(lián)到液壓泵和節(jié)流閥之間，這樣就能改變進(jìn)入液壓缸的流量。由于系統(tǒng)中采用定量泵供油的方式，將會(huì)使多余的液壓油從溢流閥重新回到油箱中。溢流閥的作用是：將液壓泵出口的壓力與溢流閥的壓力調(diào)節(jié)一致，并保持恒定。

2.2?Fluidsim仿真軟件在順序節(jié)流調(diào)速回路的仿真應(yīng)用

順序節(jié)流調(diào)速回路的組成：活塞缸、單向閥、換向閥、溢流閥、液壓泵、等組成。如圖4所示通過調(diào)節(jié)換向閥的開、關(guān)，以此來實(shí)現(xiàn)順序節(jié)流調(diào)速動(dòng)作回路。

在順序動(dòng)作液壓調(diào)速回路中，當(dāng)換向閥5左側(cè)通道接入液壓系統(tǒng)回路工作時(shí)，與此同時(shí)，出于右側(cè)工作的順序閥4的實(shí)際最大調(diào)定壓力大于液壓缸1的左側(cè)液壓系統(tǒng)的實(shí)際最大調(diào)定壓力，實(shí)現(xiàn)液壓缸1完成右動(dòng)作的過程。當(dāng)這個(gè)動(dòng)作完成后，液壓系統(tǒng)的壓力值將會(huì)持續(xù)升高，達(dá)到一定值后壓力油通過液壓油的壓力打開處于右側(cè)的順序閥4進(jìn)入液壓缸2的左側(cè)位端，實(shí)現(xiàn)缸2完成向右動(dòng)作的過程。當(dāng)換向閥5右側(cè)通道端口接入液壓系統(tǒng)回路中工作，與此同時(shí)順序閥3的實(shí)際最大調(diào)定壓力大于液壓缸2的最大實(shí)際返回工作額定壓力時(shí)，兩液壓缸按與上述液壓回路相反的順序重復(fù)完成上述液壓回路的液壓動(dòng)作。順序動(dòng)作回路的可靠性主要取決于順序閥的特定性能及壓力調(diào)定值的范圍大小，前、后壓力值相比較，后一個(gè)液壓動(dòng)作的壓力值必須要比前一個(gè)液壓動(dòng)作的壓力值高出0.6～15MPa。順序閥打開和關(guān)閉的壓力差值不能過大也不能過于太小，否則順序閥會(huì)在液壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)造成不必要的誤動(dòng)作，引起不必要的事故。

2.3?應(yīng)用Fluidsim仿真軟件對(duì)液壓回路進(jìn)行設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)目的：①使學(xué)生掌握節(jié)流調(diào)速回路中各液壓元件在回路中的作用及功能，熟悉基本的速度控制回路，掌握其相關(guān)工作原理。②了解節(jié)流元件的相關(guān)功能和結(jié)構(gòu)。③通過Fluidsim液壓仿真軟件進(jìn)行虛擬仿真，完成節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速動(dòng)作。

設(shè)計(jì)的意義：使同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)的教學(xué)過程過程中了解各個(gè)元件的工作狀態(tài)，熟悉液壓仿真軟件的操作流程。

根據(jù)所掌握的理論知識(shí)，進(jìn)行回路設(shè)計(jì)。為保證回路的合理性和可行性，利用Fluidsim軟件進(jìn)行仿真模擬驗(yàn)證，圖5是同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的兩個(gè)液壓回路，經(jīng)檢驗(yàn)無誤后，可通過智慧教室平臺(tái)向老師和同學(xué)們展示其設(shè)計(jì)成果。

綜上所述在液壓系統(tǒng)中，液流的壓力、流量和方向由液壓控制閥來控制，從而保證執(zhí)行元器件按設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行工作[5]。利用Fluidsim仿真軟件根據(jù)任務(wù)和課本理論進(jìn)行液壓回路的設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)典型的仿真實(shí)例，使同學(xué)們獨(dú)立自主設(shè)計(jì)出液壓回路，通過這種方式能夠體現(xiàn)該仿真軟件在液壓傳動(dòng)教學(xué)中的有效應(yīng)用。并與課堂理論教學(xué)相結(jié)合，體現(xiàn)了大學(xué)的教學(xué)特色，激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

結(jié)論

Fluidsim仿真軟件可以用于液壓傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)教學(xué)過程，能夠模擬系統(tǒng)中相應(yīng)元件的具體工作過程及原理，便于同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)仿真模擬過程中能夠直觀具體地了解該系統(tǒng)中各元件的工作狀態(tài);熟練地掌握液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)的操作流程，并了解不同工作位置的節(jié)流閥對(duì)相應(yīng)執(zhí)行元件速度產(chǎn)生的影響，便于突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)[2]。通過該軟件的仿真功能，同學(xué)們能夠根據(jù)課本理論設(shè)計(jì)液壓回路，這樣有利于在實(shí)操技能中提高學(xué)生使用設(shè)備的能力和設(shè)備的安全使用。不僅調(diào)動(dòng)同學(xué)們的參與度，同時(shí)還能鍛煉和提高學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)造性思維，使本科機(jī)電專業(yè)學(xué)生教育教學(xué)質(zhì)量的提升以及教師本身的教學(xué)技巧方法都有很大的幫助和改善[6]，而且提高了教學(xué)效率，改善了課堂教學(xué)效果以此突破教學(xué)重難點(diǎn)。

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基金項(xiàng)目：2021年寧夏自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“液壓傳動(dòng)回路仿真模型設(shè)計(jì)及動(dòng)畫制作”（項(xiàng)目編號(hào)S202113325007）

作者簡介：馬成賢（1998—?），男，寧夏回族自治區(qū)吳忠人，本科，學(xué)生。