基于AMESim的静液压传动装置的特性分析.pdf

现代机械2
基于 AMIESIM的静液压传动装置的特性分析
吴德友,罗艳蕾,辛亮
(贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025)
摘要:静液压传动装置广泛用于各种农业机械的行走系统中,是由液压泵和液压马达组成的闭式液压传动装
置。通过对该传动装置液压系统进行数学建模,找出影响系统响应速度的因素,在 AMESIM环境下对其不同
参数的不同取值进行仿真,分析几种参数对液压传动系统响应速度的影响,目的是为静液压传动装置的研
究及应用提供依据
关键词:静液压传动装置数学模型 AMESIM仿真
中图分类号:TH137.31;S25.4文献标识码:A文章编号:1002-6886(2013)05-0054-04
Characteristic Analysis of Hydraulic Static Transmission Device Based on AMESIM
WU Deyou, LUO Yanlei, XIN Liang
Abstract: Hydraulic Static Transmission is widely used in all kinds of agricultural machinery in the walking system
is a closed hydraulic transmission device is composed of hydraulic pump and hydraulic motor. Through the mathematical
modeling of the transmission device of the hydraulic system, to identify the factors affecting the response speed of the sys
tem, in the AMESIM environment with different values of the different parameters of the simulation, analysis of the influ-
ence of several parameters on the velocity response of hydrostatic transmission system, aiming to provide the basis for the
research and application of hydraulic static transmission device
Key words: HST; mathematical model: AMESIM; simulation
0引言
的构成形式不同,HST可分为分置式、整体式和介于
二者之间的半分置式。本文以整体式HST为研究
静液压传动装置广泛用于农业机械及各大型养对象,其外形结构如图1所示。
路机的行走系统当中,具有调速范围大,效率较高,
易于实现负载下的无级变速等特点。该装置直接安
装在变速箱壳体上,接受发动机传来的动力,通过轴
向变量柱塞泵,将机楲能转变为液压能,液压能驱动
轴向柱塞马达,将液压能转变为机械能。通过控制
轴向变量柱塞泵或柱塞马达的出油量与供油方向来
实现无级变速及前进后退转换,也是一种容积调速
装置。近年来,对该装置的研究已经成为农业机械
中的普遍趋势。因此,基于软件的方法对其进行分
析有助于提高其生产研发周期,降低成本。
本文基于 AMESIM提供的液压库、信号库、机械
图1整体式HST
库中的元件,搭建静液压传动装置回路模型,对该系
统进行仿真分析。
静液压传动装置中泵和马达的组合方式通常有
1组成及原理
定量泵与变量马达、变量泵与定量马达以及变量泵
与变量马达三种,本文对变量泵与定量马达的组合
静液压传动装置简称HST,根据结构和传动链方式进行分析。HST系统简图如图2所示,图中虚
设计·研究:分析
55
线部分为整体式HST
马达轴上的等效转动惯量J都是决定液压系统固有
频率的因素。要得到较高的响应速度,就要适当的增
大K、Vn;减小Vい、J,通常情况下,是由负载本身決
nm
np
?8
3基于 AMESIM仿真分析
3.1仿真模型的建立
根据图2中的静液压系统原理图,在 AMESIM
1.发动机;2.变量泵;3.补油泵;4.补油单向阀
中搭建的仿真模型如图3所示。
5.高压溢流阀;6低压溢流阀;7.梭阀:8.定量马达;
9.背压阀;10.油箱;1.负载
图2HST系统简图
己m「ョ
2数学建模
(1)流量连续性方程
IP Y : dy+UM="r wwl
式中:Vm变量泵的最大排量(mLr);
n、n一变量泵、液压马达的转速(r/min);
图3 AMESIM的仿真模型
变量泵的调节参数(m);
Vn一液压马达的排量(mL/r);
3.2参数设置
A一回路总泄漏系数(m/(spa);
本文采用某型号半喂入水稻联合收割机的一些
p一回路高压侧压力(MPa);
规格参数作为仿真参数,设置主要的仿真参数如表
V6一回路高压侧的总容积(包括液压泵、液压1所示。
马达和管路)(m);
表1
K一油液的有效体积弹性模量(MPa)。
变量泵排量(ml/r)
37
(2)液压马达和负载的转矩平衡方程
马达排量(ml/r)
变量泵转速(r/min)
3000
d, +Bn. T
(2)
马达转速(r/min)
3000
式中:Jー液压马达轴上的等效转动惯量(kg?m2);
补油泵转速(r/min)
7.35
B一粘性阻尼系数(Pa?s);
补油泵排量(ml/r)
Tー外负载转矩(N·m)。
同时,给变量泵设定一个脉冲信号,负载等效转
由流量连续性方程和转矩平衡方程经拉氏变换动惯量初始值设为1kg?m。
并简化求得该液压回路的固有频率和阻尼比,3.3仿真分析
其表达式分别为:
3.3.1对不同的J进行仿真
负载等效转动惯量J分别取1kg
g?m25kg?ma2,仿真时间设为5s,采样周期为
A/、B/
0.01s。得到的仿真结果如图4所示。
(4)
由图4可以明显看出,J越大,系统响应越慢。
在该静液压传动系统中,液压固有频率表示马在仿真结果图中用XY光标取值可知:马达流量稳
达响应的快速性,固有频率高,响应速度快。由式定值的为6.76118L/min,因此计算得出其稳定值
(7)可以明显的看出,油液的有效体积弹性模量K、
的90%为6.085062L/min。对J=1kg·m的曲
液压马达的排量V。、回路高压侧的总容积V。、液压线取值得,马达流量达到6.10292L/min的时间为