AMESim平台上建立各种液压阀模型副本docxWord格式.docx
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Inlet—
Cartridge
ReverseFlow
[500][1COC][1500][2000][250C][3000][3500][400C][45OD][5000][500][400][300][203][100]
InletPressureBar[PSI]1*13PressureBar[PSI]
ControlledFlow
多级伺服阀设计
■多级伺服阀
Figure1.CMXHydraulicActuatorCutaway
AMESim面向工程机械液压零部件的解决方案
流体
阀门
仃载
力荷
作动器
液压静力传幼
多级建模理念（multi-levelmodeling）
单向阀
■基本元素级。
技术结构单元模块（Technologicalmodule）
■技术结构单元模块
液压元件设计库（HCD）通过采用结构单元的细分来处理液压元部件的多样性,我们可以将其描述为技术结构单元模块，因为每一个单元对工程师而言都是一个切实的实体。
通过大量的HCD模块，您就好像进入了一个工程仓库，选择相应的物理实体来组建一个元件。
HCD库可以迅速地设计，分析和优化任何类型的液压元部件而无需用户编写程序代码
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鼻HydraulicCumpunentDes^ri/AII
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液压元件设计库（HCD）
HCD库主要模型：
■活塞
■带背压弹簧的活塞
■动摩擦和泄露
■带环形槽的滑阀
■带圆孔槽的滑阀
■阀芯刻槽的滑阀
■自定义开槽的滑阀
■带尖角阀座的锥阀
■带锥形阀座的锥阀
■无阀座的锥阀
■挡板阀
■带尖角阀座的球阀
■带锥形阀座的球阀
■膜片阀
液压元件设计库
特点
■基于液压零部件几何结构的模块化建模方式
■详细建立元件模型，同时考虑
・运动体动态性能
・流体可压缩性
・限位和饱和
・摩擦和泄漏
・液动力
•可变流量系数（雷诺数和流数）
・可变容积
・可变通流面积
・液压力
®
magnetic
properties
Q
6
S
tn
Spool
主要受益点
■可模拟工程机械领域几乎所有的液压零部件，如泵、单向阀、调压阀、作动器……
■验证零部件设计
-Flexuretube
FlapperNozzle
st
Feedback
spring
x-t-k
YDrainOrifice
伺服阀
方案:
方案
■独特的液压元件设计（HCD）建模理念
■多级复杂程度建模理念
HCD库应用举例：
ValveFlowrate[L/min]
Valvearea[mrtf]
OB
.ey
减压阀
100-
80-
60-
40-
20-
0-
OUT
IN
l
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Outlepressure[bar]
drain
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2.0-
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幻灯片18
MS0ffice9
RajouterdescomMentairespourexpliquercequ'
onveutmontrer（engroslesvariationsdepressionsurles3entreesserventamontrerkoidanslemecanisme）
2007-2-21
调压阀
Constantpressureline.Ps
1-BHC11-2loadpressure[bar]
流量控制阀
限流阀
Flowlimitor
平衡阀
SOUPAPEDZEQUILIBRAGE
1・BHO11-1llowraltfatpod1[L/Yr呵
P1
o
p
前
I4Al
三位四通阀
顺序流量分配阀
该阀通过维持CF和LS端口的压差恒定来确保主液压回路所需要的流量不受负载变化的影响
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■
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Vbbexpenren：
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J[l/mln]
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复杂滑阀
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VMA
FPBW
ENGINEERINGINNOVATION
PWMIW
Exhaust
Control
◎
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静态特性分析占空比二口戸从0连续变化至仁作出输出压力和占空比的曲线关系为英静态特性（仿真时间4秒，釆样周W.01秒）
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死区
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0.8
dutycycle（ni
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ConIraIPra£
sura[Bar]8
动态特性分析
占空比=05观察电流响应曲线，阀芯位移响应曲线（仿真时间0.05秒，釆样周MljO.0001秒）
kJ
、J
饱和区
起始脉宽
终止脉宽
dToffl
dToff2
dTonl=
dTon2
电磁库
■回路设计
・FEM表输入
・直接的电磁回路模型
0ElectroMechanical
③迢I也工I首剣创
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电磁阀
元件的动特性研究，稳定性分析
电,
磁,
液以及气等领域的耦合研究
©
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1ixm皿“2
电动调压阀
⑥啓Fluidandmagneticproperties
coritacibetv/eenpushrodandvalve
Pressureregulator
Regulatedpressure
R1
Pressureline
磁通回路和驱动电路
多级电液伺服阀
magneticproperties
a6£
s-SL
36£
sp=z
水久破
T
Perwin©
ntmagnet
icElement
MrGap（）
coil戶
•空規漩量待性曲线；
MM
tM蛋紐
气动元件设计库（PCD）
PCD库主要模型:
O柱塞
O弹簧柱塞
O动摩擦和泄露
O带环形槽的滑阀
O带圆孔槽的滑阀
O阀芯刻槽的滑阀
O自定义开槽的滑阀
O带尖角阀座的锥阀
O带锥形阀座的锥阀
O无阀座的锥阀
O挡板阀
O带尖角阀座的球阀
O带锥形阀座的球阀
O膜片阀
气动元件设计库的特点
PCD库功能特点：
■包括所有标准气动技术系列模块（滑阀，锥阀，球阀，柱塞，膜片以及其他系列）。
■能够详细地建立元件的模型，包括考虑：
O运动体的动态性能。
O限位和饱和。
O上游感应的质量流量。
O节流口中的超声速，亚声速流。
O可变通流面积。
O可变流量系统（Cq）和可变质量流量系数（Cm）o
o可变容积。
o运动感应的质量流量。
o摩擦和泄露。
o气动力
O静压力
■在计算过程中或者计算后输出所有要求的变量的计算结果（质量流量，焙流量，压力，温度，通流面积，阀升程，容积…）。
■流体特性和质量守恒严格处理的理想气体和半理想气体假设。
一个图标代表一个基本功能
广
随位移变化通流面积改阀芯质量以及摩擦
考虑气体可压缩性
■单向阀
■气动作动器
loadforceFl
1・MASZ1-1匕年机饰@皿aport1（ml
1-PNAP032-1ma级nowrateHpGft1妙旬
■先导式气动安溢阀
主阀位移曲线
32copyrightLMSInternational-2006
■气动滑阀：
3位3通
TAP
■气动减压阀
/
■电动气阀
run
3tats
■压缩机
4
数字阀简介
•定义：
用数字量进行控制并具有数字量输出响应特性的阀
・控制信号只有“开/关”两种状态（高电平/低电平）
・与计算机连接方便，不需要D/A转换
・结构简单、工艺性好、价格低廉、抗干扰及抗污染能力强、重复性好、稳定可靠
・适用范围有限，如PWM型方向控制较难，控制流量小，适用于小流量或先导级控制。
PWM（脉宽调制，PulseWidthModulation）
脉宽占空比=
——OH
（匚+岛）T
opru^huv
111
Ton<
_>
Toff
VA
1・
11
〉min
0D.T
3T3T+D.T
脉宽占空比：
有效脉宽时间对采样周期的比值，
用于表征采样周期时输入信号的幅值
TT+D.T2T2T+D.T
Time
固定频率，不同有效脉冲宽度
Ve—
Vs—
调制输出控制输入
调制输出平均量
额定值
PWM阀工作原理及结构特点
・二位三通常闭型PWM阀，球阀结构，用开关电磁铁控制，工作于开和关两种状态，通过改变控制信号的有效脉宽来改变阀的控制流量或控制压力。
・当电磁铁不通电时，阀芯在复位弹簧预紧力作用下抵住P口，A、T口连通，与P口断开；
当电磁铁通电时，阀芯在磁力作用下压缩弹簧，A、P口连通，与T口断开。
以此控制A口的进出流量及输出压力。
PWM阀仿真建模思路
阀芯电磁力数据文件输入
■通过专业电磁场分析软件ANSOFT计算阀芯所受电磁力，并输出数据文件到AMESim模型中
ANSOFT计算电磁力
输出得到电磁力VS.阀芯位移VS.阀芯速度
的数据文件
PWM阀AMESim模型
脉宽调制信号
电磁铁
*输入压力
磁力
Passagelunula
输出压力
runstat3
（输出压力）
ml/s
P口（输入压力）
Supply
阀芯与弹簧机构
PWM阀静态特性及动态特性分析
静态特性分析
占空比二T®
/T从0连续变化至1,作出输出压力和占空比的曲线关系为其静态特性（仿真时间4秒，釆样周期0.01秒）
AMESim阀门建模分析补充：
VALVERESPONDINGTOCHANGEINELECTRICALINPUT
a
Hydraulic
Components
导磁巾
水久礎
-T
F=?
AirGap戸
Coil
30Wciisoazoacuci»
ocasao4D004Kim
皿M
rrffl
44copyrightLMSInternational・2006
如何建立主阀部分精确的模型?
阀口流量的非线性
流体状态
两腔液容的变化及死容积
阀口零位开口量
液动力
摩擦
泄漏
46copyrightLMSInternational・2006
dP
~B~
丿
Re・，
2〜cm
Acrit〜°
Q=f（Cq）,而Cq=f（Re）
因为Re=f（Q）今Q=f（Q）9代数环
为了避免代数环，引入九,flownumber定义为:
与临界雷诺数相对应，我们定义临界flownumber鵝it来区分层流和紊流状态：
qmax
■伺服阀主阀部分的AMESim模型：
i即為澤嬰二阖比如何建立主阀部分精确的模型?
考虑死容积
泳FlapperNozzle
Feedbackspring——；
ISpu"
■阀口零位开口量
DrainOrifice
xlap=x0-x4
area二泌.=泌・（&
2+（£
c/2+2rc『-2.rc）
50copyrightLMSInternational・2006
criticalFlownumber100[null]<
-
cor厂espondingto乙咅rodisplecement-0.7[rmn]
under-lapcorr-e乞pondingtominimumaren0[mm]〈-
c§
aa
d.
/：
cos
spool/
输出
输入
6i
5
——压力场////
滑阀
s卫
gssPUZ
■摩擦:
Karnopp
制ChangeParameters
Submodd
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MAS11-1
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Sigh（Yrel）
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/du?
旦dTUte
vdue
gelspug
36SS缶L
■泄漏
■伺服阀喷嘴挡板阀部分的AMESim模型:
l_MS£
■伺服阀的AMESim模型:
magneticproperties
■时域分析
曲线输岀
•负载流量特性：
--空载流量特性曲线：
-压力增益曲线：
-零位泄漏曲线：
输入电流A
ss
04
输入电流
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