负载敏感泵系统建模说明.docx

LMS Imagine.LabAMESim?负载敏感泵系统建模与分析姓名：________________日期：________________目录1 负载敏感系统简介31.1负载敏感液压系统综述31.2 系统构成及工作原理32 负载敏感系统仿真模型的建立62.1 负载敏感控制阀模型62.2 压力切断阀模型82.3 泵变量机构模型102.4 压力补偿阀模型133 负载敏感系统仿真结果分析153.1 负载敏感系统整体模型153.2负载敏感系统结果分析151负载敏感系统简介1.1负载敏感液压系统综述负载敏感（Load-Sensing System）是指系统能自动将负载所需压力和流量信号，传到敏感控制阀和泵变量控制机构的敏感腔，使其压力参量发生变化，从而调整供油单元的运行状态，使其几乎仅向系统提供负载所需要的液压功率，最大限度的减少能量损失。负载敏感系统是液压传动与控制领域内的一项革新技术，已广泛应用于车辆、工程机械以及其它机械设备的液压系统中。通常所说的负载敏感是指广义的负载敏感，它包括负载敏感和压力补偿两个方面内容。负载敏感是从基本原理角度对这类系统的称呼，其技术含盖了油源和控制部分两个方面。负载敏感系统具有节能、控制好和恒流控制等的特点：其中节能是指一个负载感应式变量泵只产生作动器所需要的流量，控制好是指由于通过调速阀的压差保持恒定，系统流量只和调速阀的开度有关，而恒流控制则是指负载感应式泵能够在泵轴转速发生变化的时候为负载提供恒定的流量。当泵转速减小的时候，只要排量未达到最大值，负载敏感阀就会增加泵的排量以维持通过换向阀的恒定的压差。所以，采用负载敏感控制，可以提高原动机的利用效率，减小系统发热，达到机械设备结构紧凑和节能的目的。1.2系统构成及工作原理由于对节能、动力控制等方面的要求，负载敏感系统（闭中心负载敏感系统）在工程机械中应用越来越广泛。另外，由于工程机械大部分以单个内燃机为动力，这样就不可能为每个执行器配备单独的液压源，大多情况下会采用单一液压源驱动多执行器的模式。图1.1 多执行器负载敏感液压系统Fig.11 Load-sensing system with multi-actuators多执行器负载敏感系统的基本构成如图1.1所示，采用压力补偿器对节流口两端压差进行补偿的方法对执行器的分流流量进行控制。其节流口为比例方向阀的阀口，各节流口两端压差均为定值，压力补偿器置于比例方向阀的上游。各执行器之间通过梭阀将最高负载压力反馈到泵的调节器，使泵的输出压力比该压力略高，以保证最高负载回路的效率。每个执行器再通过各自的压力补偿器被节流，使各节流口两端的压差被分别限定为给定值。通过对各节流口的开口面积的调整，就可以调整流过各节流口的流量，而不会随着各自负载压力的高低而变。只要泵的输出流量足够，就可以避免低负载过快、高负载停止的现象。压力补偿器主要作用是平衡流量分配，另外一个重要的作用是在负载压力大幅度变化（主要干扰）或油源压力波动（次要干扰）时，通过广义流量阀（包括单向流量阀、方向流量阀等）的流量能保持其调定值（与输入信号，例如控制手柄的摆角）不变，即解决系统的速度刚度问题。如公式1.1表明了通过广义流量阀（节流阀口）的流量与阀口前后压差、过流面积A（阀口轴向开度X与周向开度W的乘积）之间的关系。传统的负载补偿，就是要在负载变化或油源压力波动时，基本保持不变，即使流量仅受过流面积A（输入信号对应的参量）变化的影响。(1.1)传统的办法就是给节流阀口串联或并联一个压力补偿器，以保持节流阀口两端的压差基本不变，使负载的运动速度基本不受负载变化的影响。由于压力补偿器的敏感阀芯，也是依靠“感应到负载的变化”才进行相应的补偿动作，所以，从广义上讲，压力补偿也属于负载敏感的范畴。负载压力补偿控制，是通过消耗一部分能量，来换取工作节流阀口的压差基本不变。其工程实施，就是在节流阀（单个节流阀，多个并联的方向节流阀——多路阀）的基础上，加上压力补偿器，使其成为具有所控制的流量不受负载变化影响的调速阀。多执行器负载敏感系统提高了原动机的效率，减小了系统发热，达到使机械设备结构紧凑和节能的目的，还可以通过压力补偿器有效减小执行器之间的相互干涉，可以仅通过改变各操作阀的操作量来调整各执行器的速度。现在车辆和工程机械中采用多执行器负载敏感系统，其操作性能可得到大幅度提高。2 负载敏感系统仿真模型的建立2.1 负载敏感控制阀模型负载敏感控制阀的原理图如图2.1所示：图2.1 负载敏感控制阀原理图Fig.2.1Schematicdiagram of LS control valve1-泵出口压力；2-负载反馈压力；3-泵变量缸油口由于AMESim软件的标准库中没有负载敏感控制阀的模型，所以应用HCD液压元件设计库中的模块建