摘要：本文针对一种起重机械负载敏感液压系统，在快操纵时出现的压力冲击问题，结合测试数据并利用AMEsim软件建立其液压系统模型，仿真其出现问题的根源，为进行有效处理，在主阀上增加一个小流量的防冲击阀芯，仿真结果表明，增加的防冲击阀芯能有效降低系统压力冲击幅度，并且通过改进后产品的验证测试数据可以看出，防冲击的效果显著。
关键词：AMEsim；负载敏感；防冲击；
1 概述
目前起重机械产品用负载敏感系统的很多，由于其节能性和响应快速性高受到了广大用户的青睐，然而其系统在快操纵工况下也存在压力冲击的问题。本文以一种典型的负载敏感泵+阀前补偿式负载敏感多路阀+卷扬马达比例调速系统为例（如下图所示），通过产品测试了解问题现状。
图1 负载敏感液压系统原理图
通过测试卷扬系统起升工况发现，在手柄回中位瞬间，主阀P口出现压力冲击，负载越高则压力冲击值越大，测试曲线如下：
图2 负载敏感液压系统压力测试曲线
本文利用AMESim软件建立系统的仿真模型[1]，运用HCD库建立主阀的详细仿真模型，在通过实验验证所建模型正确性基础上，对手柄回中位过程进行分析，发现导致主阀P口压力冲击现象的主要因素，并提出改进措施。
2 仿真模型建立
根据单联卷扬负载敏感液压系统原理，将卷扬平衡阀、马达及负载进行简化处理，对负载敏感泵、主阀内的压力补偿阀芯和主换向阀芯，利用HCD库进行详细建模[2][3]，如下图所示：
图3负载敏感液压系统建模简图
在AMEsim中，设置液压系统元件的相关参数如下：
A11VO190LRDS泵，排量190ml/r，泵的△P设置为26bar；压力切断值260bar；主阀，补偿器压差8~14bar，卷扬联阀芯通流量350L/min；
模拟手柄开启（1~2s时间段）和关闭（3~4s时间段）过程，仿真主阀P口、LS口、阀后A口和控制口压力，以及主阀阀芯位移和泵排量变化曲线如下。
图4 主阀压力仿真曲线图5 主阀阀芯位移及泵排量仿真曲线
从以上曲线可以看出，泵排量的变化滞后主阀阀芯位移的变化，当主阀阀芯趋于关闭状态时，泵的排量开始变小，但尚未变为零，系统继续提供流量导致在主阀P口形成高压憋压，直至达到泵压力切断值，由此产生压力冲击。
3 仿真分析
为有效降低阀芯回中位后泵出口流量高导致憋压冲击的现象，考虑在主阀入口处增加一个小流量的防冲击阀（类似定量泵负载敏感系统用的三通流量阀），当主阀阀芯趋于关闭时，负载反馈压力变为零，三通流量阀阀芯开启，将主阀P口多余流量卸荷，从而降低主阀P口压力冲击。
图6 增加防冲击阀后的负载敏感液压系统建模简图
设置防冲击阀元件的相关参数如下：
阀芯直径12mm，杆径7.5mm，行程7.5mm，零位遮盖量2mm；
按照相同工况设置，模拟手柄开启、关闭过程，仿真仿真主阀P口、LS口、阀后A口和控制口压力，以及主阀阀芯位移、防冲击阀阀芯位移和泵排量变化曲线如下。
图7 主阀压力仿真曲线图8 阀芯位移及泵排量仿真曲线
图9安装防冲击阀后的产品测试曲线
从以上仿真曲线可以看出，主阀阀芯尚未完全回到中位时，防冲击阀阀芯开启，主阀P口压力冲击最大值只达到160bar，远低于原系统的260bar冲击值，系统的压力冲击得到有效改善，说明该方案的可行性。
后续应用该方案对产品进行实施改进，并进行相同工况下的验证测试。
从以上曲线可以看出，在手柄快速回中位的瞬间，阀后压力降低，主阀P口压力与之达到一恒定压差值，未产生压力冲击值。
4 结论
通过对该负载敏感液压系统进行AMEsim仿真分析，我们可以看到那些难以实际测试到的参数变化量，比如阀芯位移和泵排量等。另外，结合产品测试曲线，利用系统压力的变化趋势验证模型的正确性，再结合问题产生的原因，寻找到一种增加防冲击阀的处理办法，通过仿真及实车验证测试，防冲击效果显著，对产品改进或新品设计具有指导意义。
参考文献：
[1]付永领.AMESim系统建模和仿真－从入门到精通［M］.北京航空航天大学出版社，2006.
[2]李永堂，雷步芳，高雨茁，等 液压系统建模与仿真［M］ 冶金工业出版社，2003
[3] LMS Virtual.lab Online Help
论文作者:李戈
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：负载论文; 压力论文; 敏感论文; 曲线论文; 位移论文; 排量论文; 液压系统论文; 《基层建设》2019年第26期论文;