官方培训 AMEsim-液压元部件设计.pdf

LMS Imagine.Lab AMESim training – HYD2_COMP 液压元部件设计 课程目标课程目标 2 copyright LMS International - 2008 在完成本课程的培训后，你可以: 理解用理解用HCDHCD库进行液压元器件建模时的库进行液压元器件建模时的 重要思路重要思路. 能能够对够对AMESimAMESim的液压元器件建模有更细的液压元器件建模有更细 致的体会致的体会. 能够搭建液压元器件的能够搭建液压元器件的AMESimAMESim模型模型 回顾若干常用的液压元器件的建模过程回顾若干常用的液压元器件的建模过程  在AMESim中共有3个库可以构建液压系统及液压元部件模型:  每个库都有相应的应用  液压库是完全兼容的 HYD1 brief reviewHYD1 brief review 3 copyright LMS International - 2008 液压库 (HYDHYD). 液阻库 (HRHR). 液压元件设计库 (HCDHCD).  “流体属性”是液压系统建模中需要考虑的第一个步骤  液压建模中常用的3个流体属性  确保质量守恒  充气和气穴现象会影响流体的这些属性  AMESim中不同的流体属性 HYD1 HYD1 简单回顾简单回顾 4 copyright LMS International - 2008 流体属性是什么 ? 充气现象 / 气穴现象 在AMESim中流体属性的模型  AMESim中的液压元部件，根据功率键合图理论（Bond Graph )，划分为若干类  元部件是基于功率键合图理论  集中参数,多端口, 功率守恒, 因果关系  容积腔,节流孔,管路, 泵, 油缸, 控制阀 HYD1 HYD1 简单回顾简单回顾 5 copyright LMS International - 2008 功率键合图理论介绍 Bond Graph theory AMESim的液压元部件  若干应用实例的教程  掌握如何在AMESim中搭建液压系统  液压仿真模型的实用技巧 HYD1 HYD1 简单回顾简单回顾 6 copyright LMS International - 2008 流量分布 静液传动 液压执行机构 防脉动系统  液压系统有多方面的应用：移动液压设备，内燃机相关的 液压系统，航空„  液压系统有许多应用案例  在AMESim有众多的工程案例的演示demos HYD1 HYD1 简单回顾简单回顾 7 copyright LMS International - 2008 燃油喷射 液压挖掘机 液压泵建模 Chapt. 1 ––HCDHCD液压元件库介绍液压元件库介绍 AMESimAMESim中的标准液压库中的标准液压库 9 copyright LMS International - 2008 在HYD标准库中提供了 一套基本模型，可用 于仿真大部分常用的 液压缸及控制阀 HYD标准液压库通常是用于系统级别的仿真，并不需要知道液压元部 件的非常详细的描述 为什么要用为什么要用HCDHCD库库? ? 10 copyright LMS International - 2008 请考虑一下这个问题: 你能想起来的液压油缸总共有多少种不同类型？ 并且我们还假设油缸的外壳是固定不动的。

那如果油缸的外壳是可以运动 的，那元件数目就又多了一倍！ 为什么要用为什么要用HCDHCD库库? ? 即便是标准液压库中已经含有大量经典的常用的元件，但是在仿真时还是会 碰到下述问题： 元件的多样性: 无论软件中已经预置了多少种不同的元件，永远都不会够！ 模型用途的多样性: 静态特性，准静态特性或动态特性的仿真 用户技能的多样性: 新手，高手或达人 可用数据的多样性: 实验测量数据或技术图纸 11 copyright LMS International - 2008 为什么要用为什么要用HCDHCD库库? ? 我们首先以AMESim标准液压库当中的单向阀为例： otherwisePcoefQ PPifQ crack   0  上述公式是该单向阀功能的数学表述形式.  该单向阀的简单模型并不能考虑阀座的真实几何参数，阀的惯量，流体 的可压缩性等参数„„  图形化的编程语言为此诞生，目的就是为了能够进行物理建模：HCD液 压元件库 12 copyright LMS International - 2008 基本元件的概念基本元件的概念 13 copyright LMS International - 2008 单向阀 柱塞类型 1 柱塞类型 2 … … 基本元件的概念基本元件的概念 14 copyright LMS International - 2008 技术图纸 HYDHYD 库用于系 统级别建模 HCDHCD 库用于元 部件设计 基本元件的概念基本元件的概念 15 copyright LMS International - 2008 The HCDHCD 库的理念是能够让用户以可用的最小的子模型数目，去构 建最多的液压元部件模型！ … 绝对运动和相对运动绝对运动和相对运动 16 copyright LMS International - 2008 阀套固定阀套固定( (绝绝 对运动对运动) ) 阀套可动阀套可动( (相对相对 运动运动) ) 可动可动 阀套阀套 可动可动 活塞活塞 相对相对 运动运动  计算公式: F2 = F3 – P · Apiston v3 = v2 Q1 = - A · v2 Vol = - A · x2  仿真时，元件会计算可变流量及 可变容积的大小，但是活塞内部的容内部的容 积积并未予以考虑 HCDHCD库库–– 活活塞元件塞元件 17 copyright LMS International - 2008 机械端口 液压端口 外部变量： 活塞在仿真时进行能量转换: 液压能 机械能 HCDHCD库库–– 容积容积元件元件 18 copyright LMS International - 2008 必须通过将活塞连接到一个容积元件才可以考虑：当活塞运动时，流量变化 及容积变化的情况如何 计算公式:  HYDHYD库中的容积元件的容积 是不可变的，因此通常来说， 我们会将HCDHCD库中的容积元件 连接到活塞上      ports VV QB dt dP @0   ports VVVol @0 体积变量 液压变量 External variables: 阀在仿真时能量转换: 液压能 机械能 阀内部可计算具有某特定几何结构下的流量大小 计算公式: F3 = F4 – P2 · Apiston v4 = v3 Vol2 = - A · x3 通流面积是通过和阀芯位移相关的几 何公式计算所得 HCDHCD库库–– 阀元件阀元件 19 copyright LMS International - 2008 机械端口 液压端口 外部变量： 32 . . 2 ).(.vA P xSCQ q     HCDHCD库库–– 阀元件阀元件 20 copyright LMS International - 2008 带箭头标识的部分说明： - 压力施加在哪个部分 - 哪些端口会计算流量及容积的变化 • 考虑port 2的所受压力大小，可计算受 力情况 • 活塞移动引起port2的容积和流量的变化 • 考虑port1和port2所受压力的大小，可 计算受力情况 • 活塞移动引起port1以及port2的容积和 流量的变化 M 可移动质量块: X” = f(mass, damping, end stops) 平座的锥形阀芯: A = f(valve lift) F = f(P) 活塞与弹簧： Q = f(velocity) F = f(P, K, lift) 管路: 理想模型 或动态模型? 容积: P = f(Bulk, Vol, Q, fluid props) 0 Underlap 300 bar) 出口处球阀 入口处活塞 阀 柱塞腔 145 copyright LMS International - 2008 径向柱塞泵径向柱塞泵 出口处球阀 入口处活塞 阀 柱塞腔 偏心轴 146 copyright LMS International - 2008 无流量脉动的理想液压泵模型无流量脉动的理想液压泵模型 pumpnom DisplQ rev Volume Displ 4 ² pist D stroke pist NDispl   读取文件: radial_pump3p_Simple.ame 忽略可压缩性，泄漏及 机械损失 147 copyright LMS International - 2008 泵的运动学模型泵的运动学模型 Load the file: radial_pump3p_Simple.ame 注意: 平均流量 1.178 L/min 流量脉动主频是100Hz而不是50Hz ! 148 copyright LMS International - 2008 泵的运动学模型泵的运动学模型 0.5数值引起了双倍的 脉动 流量波动:100Hz而不是50Hz ! 149 copyright LMS International - 2008 考虑可压缩性的物理模型考虑可压缩性的物理模型 注意: 如果增加流体的弹性模量， 那么可以忽视其可压缩性 ASCII文件中描述的凸轮轴的外形: 读取文件: radial_pump3p_Ideal_valve.ame 150 copyright LMS International - 2008 考虑可压缩性的物理模型考虑可压缩性的物理模型 151 copyright LMS International - 2008 液体可压缩性的影响液体可压缩性的影响 考虑流体的可压缩性: Bulk modulus = 17000 bar 不考虑可压缩性: Bulk modulus = 1.7e09 bar 152 copyright LMS International - 2008 液体可压缩性的影响液体可压缩性的影响 考虑可压缩性 不考虑可压缩性 153 copyright LMS International - 2008 液体可压缩性的影响液体可压缩性的影响 考虑可压缩性 不考虑可压缩性 154 copyright LMS International - 2008 液体可压缩性的影响液体可压缩性的影响 不考虑可压缩性 考虑可压缩性 155 copyright LMS International - 2008 包含包含动态单向阀的物理模型动态单向阀的物理模型 读取文件: radial_pump3p_Real_valve.ame 156 copyright LMS International - 2008 包含动态单向阀的物理模型包含动态单向阀的物理模型 157 copyright LMS International - 2008 出口单向阀处的回流出口单向阀处的回流 在仿真结果中，高亮显示的流量曲线是负值（反流），怎样解释 这种现象？? 158 copyright LMS International - 2008 出口单向阀处的回流出口单向阀处的回流 我们将第一个单向阀中的球质量分为10份 159 copyright LMS International - 2008 出口单向阀处的回流出口单向阀处的回流 实际单向阀并非立即关闭  发生反流 反流 关闭延迟 160 copyright LMS International - 2008 出口单向阀运动导致的流量出口单向阀运动导。