基于AMESim的几种液压锁紧回路动态特性仿真分析

胡阳，朱龙英，彭天好

(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)

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4—7所示的仿真结果。

图4 换向阀锁紧回路压力曲线

图5 单向顺序阀锁紧回路压力曲线

图6 液控单向阀锁紧回路压力曲线

图7 活塞杆位移曲线

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。

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