基于amesim的液壓缸捕獲液壓系統(tǒng)仿真分析

基于amesim的液壓缸捕獲液壓系統(tǒng)仿真分析

帶著于液壓驅(qū)動(dòng)的黨對(duì)部這種類型的收割機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、碼頭和礦山等長(zhǎng)距離、高速、大傾角運(yùn)輸?shù)念I(lǐng)域。因此，由于負(fù)荷、輸送時(shí)間短、輸送類型、送架手術(shù)等問(wèn)題，帶的斷裂可能性增加。如果輸送架發(fā)生故障，大量人員、設(shè)備等重要損失將不可避免。因此，近年來(lái)，隨著相關(guān)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注，帶狀輸送的保護(hù)裝置引起了越來(lái)越多的關(guān)注。本研究在一種液壓驅(qū)動(dòng)的楔形全斷面斷帶抓捕裝置1通插裝閥控制腔失壓,液壓缸工作原理在于,斷帶抓捕液壓系統(tǒng)主要由:抓捕閘板、液壓缸、閘閥、插裝閥、控制插裝閥的電磁換向閥一、蓄能器、電磁換向閥二、液壓泵、溢流閥及油箱組成,抓捕閘板與液壓缸活塞桿連接如圖1所示。其工作原理為:溢流閥設(shè)置系統(tǒng)工作壓力,閘閥、電磁換向閥二開(kāi)啟,電磁換向閥一換向到左位工作狀態(tài),液壓泵的高壓油液進(jìn)入液壓缸有桿腔,并通過(guò)電磁換向閥一進(jìn)入二通插裝閥控制腔,在彈簧力作用下二通插裝閥閥芯靜止,二通插裝閥關(guān)閉,液壓缸處于復(fù)位狀態(tài);由于蓄能器充氣壓力低于系統(tǒng)工作壓力,液壓泵的高壓油同時(shí)進(jìn)入蓄能器壓縮氣囊氣體存儲(chǔ)能量,當(dāng)蓄能器氣囊氣體壓力達(dá)到系統(tǒng)壓力儲(chǔ)能過(guò)程完畢后,關(guān)閉閘閥,此時(shí)斷帶液壓抓捕系統(tǒng)處于待抓捕工作狀態(tài)。當(dāng)電磁換向閥一接受到斷帶信號(hào)后,換向到右位工作狀態(tài),使二通插裝閥控制腔與油箱相通,造成二通插裝閥控制腔失壓,其閥芯快速上移,二通插裝閥打開(kāi),蓄能器儲(chǔ)存的能量推動(dòng)油液經(jīng)二通插裝閥進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔,同時(shí)液壓泵的高壓油通過(guò)液壓缸差動(dòng)回路為其無(wú)桿腔供液,使液壓缸活塞桿迅速伸出,從而加快抓捕斷帶動(dòng)作。又由于當(dāng)抓捕閘板接觸到斷帶時(shí)會(huì)對(duì)有桿腔產(chǎn)生沖擊,蓄能器還可以吸收部分沖擊。抓捕結(jié)束后,開(kāi)啟閘閥,切換電磁換向閥一使其處于左位工作狀態(tài),二通插裝閥重新關(guān)閉,液壓缸重新復(fù)位,準(zhǔn)備下一次抓捕動(dòng)作。2系統(tǒng)的主要組件參數(shù)該新型斷帶抓捕液壓系統(tǒng)主要元件是液壓缸、二通插裝閥、蓄能器,其參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響最大。2.1氮?dú)忉尫朋w積測(cè)量暫選液壓缸缸徑D=100mm,桿徑d=50mm,行程L=500mm。則差動(dòng)液壓缸活塞完全伸出所需要的液壓油體積為:計(jì)算得ΔV=0.982L,只要保證蓄能器在釋放能量時(shí)氣囊體積變化為0.982L即可。設(shè)系統(tǒng)的工作最低壓力為p綜上初步取缸徑D為100mm,桿徑d為50mm,行程為500mm的液壓缸,蓄能器氣囊初始容積為3L,充氣壓力為7MPa。2.2主要參數(shù)與其次是送送閥的主要參數(shù)則q≈600L/min,初步選博世力士樂(lè)32通徑系列的二通插裝閥。3系統(tǒng)模擬3.1全充液和電磁換向閥工作原理利用AMESim搭建提升機(jī)過(guò)卷液壓緩沖系統(tǒng)模型,如圖2所示。為保證蓄能器完全充液,設(shè)置充液50s,充液完畢后立刻切換電磁換向閥一,初步設(shè)置電磁換向閥一左位時(shí)間為10s,電磁換向閥二始終保持在圖示所示的工作狀態(tài)。系統(tǒng)其他元件仿真模型參數(shù)按表1設(shè)置,初設(shè)仿真時(shí)間60s,步長(zhǎng)0.001s進(jìn)行仿真。3.2電液安裝時(shí)間按3.1設(shè)置的仿真參數(shù)進(jìn)行仿真得到一些仿真曲線,圖3是蓄能器整個(gè)充液和釋液過(guò)程,圖4為液壓缸活塞的位移曲線。從圖3可以看出:45s內(nèi)蓄能器完成充液過(guò)程,在50s開(kāi)始釋能為液壓缸無(wú)桿腔供液,持續(xù)0.13s完成釋液過(guò)程。從圖4可以看出:0~50s電磁換向閥一處于右位,活塞桿幾乎沒(méi)有位移。50~60s電磁換向閥一處于左位,活塞桿迅速伸出,用時(shí)0.13s,即抓捕動(dòng)作完成用時(shí)0.13s。3.3蓄能器氮?dú)獬跏既莘e的影響AMESim參數(shù)模式下分別設(shè)置蓄能器充氣壓力為8MPa、10MPa、12MPa進(jìn)行仿真,圖5為蓄能器充氣壓力對(duì)其氣囊壓力的影響,圖6為蓄能器充氣壓力對(duì)液壓缸活塞位移的影響。從圖5、圖6可得:隨蓄能器的充氣壓力增加,液壓缸活塞桿伸出的時(shí)間增大,因?yàn)樾钅芷鞯某錃鈮毫?huì)影響蓄能器充液過(guò)程能量的儲(chǔ)存,充氣壓力增大,儲(chǔ)存的能量減小,進(jìn)而液壓缸活塞桿伸出的時(shí)間增大。同樣分別設(shè)置蓄能器氣囊初始容積為4L、5L、6L,由于氣囊容積增加會(huì)影響完全充液時(shí)間,故為了保證蓄能器完全充液,需適當(dāng)延長(zhǎng)充液時(shí)間,設(shè)置充液時(shí)間為100s,即設(shè)置電磁換向閥處于右位時(shí)間為100s,處于左位為20s進(jìn)行仿真。圖7為蓄能器氣囊初始容積對(duì)蓄能器工作狀態(tài)下氣囊壓力的影響。圖8為蓄能器氣囊初始容積對(duì)液壓缸活塞位移的影響。從圖7、圖8得:隨蓄能器氣囊初始容積增加,液壓缸活塞桿伸出的時(shí)間縮短,因?yàn)樾钅芷鳉饽页跏既莘e的增加導(dǎo)致蓄能器完全充液后儲(chǔ)存的能量增加。3.4通插裝閥通徑影響活塞響應(yīng)性能的二通插裝閥結(jié)構(gòu)參數(shù)主要為其通徑,設(shè)置二通插裝閥通徑分別為25mm、32mm、40mm進(jìn)行仿真,圖9為二通插裝閥通徑對(duì)活塞位移的影響。從圖9得:隨二通插裝閥通徑的增大,活塞桿伸出的時(shí)間縮短。這是因?yàn)槎ú逖b閥通徑增大會(huì)增大其通流能力,通過(guò)閥芯進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔的流量增大。4mesim仿真分析通過(guò)對(duì)目前斷帶抓捕系統(tǒng)的分析,充分利用了液壓缸差動(dòng)回路優(yōu)越性、蓄能器快速釋能特性、二通插裝閥良好的啟閉性能,設(shè)計(jì)了一種新型的斷帶抓捕液壓系統(tǒng),并利用AMESim仿真軟件進(jìn)行了系統(tǒng)模型的建立與仿真分析,主要研究了不同蓄能器氣囊初始容積及充氣壓力、不同二通插裝閥通徑對(duì)液壓缸活塞響應(yīng)的影響,為帶式輸送機(jī)斷帶抓捕液壓系統(tǒng)的研究提供了一定的理論指導(dǎo)意義,主要得到以下結(jié)論:(