胡陽(yáng)，朱龍英，彭天好

(1.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽淮南232001;2.鹽城工學(xué)院汽車工程學(xué)院，江蘇鹽城 224051)

隨著工業(yè)和液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓機(jī)械設(shè)備在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域的使用日益頻繁，其中，鎖緊回路是液壓系統(tǒng)的一個(gè)基本而又重要的回路。鎖緊回路中，在液壓缸或液壓馬達(dá)的回油路上串聯(lián)鎖緊液壓元件，以防止在重力或外界因素的作用下液壓缸活塞桿縮回和液壓馬達(dá)出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象，并且活塞桿能在任一位置鎖定。常見的鎖緊回路包括換向閥、單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路等，目前人們對(duì)各種回路的鎖緊特性做了理論上的計(jì)算分析。在此，利用液壓系統(tǒng)建模仿真軟件對(duì)3種鎖緊回路進(jìn)行建模并仿真，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性作出了相應(yīng)分析。

1 鎖緊回路的簡(jiǎn)介與AMESim建模

(1)換向閥鎖緊回路

在系統(tǒng)回油路上串接一個(gè)單向閥，選用O型換向閥構(gòu)成的換向閥鎖緊回路，其AMESim建模如圖1所示。當(dāng)給定分段線性信號(hào)源一個(gè)0～40之間的信號(hào)時(shí)，換向閥左位打開，液壓缸活塞桿伸出，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng);當(dāng)分段線性信號(hào)源的信號(hào)為0時(shí)，換向閥處于中位，活塞桿停止運(yùn)動(dòng)并保持原位。

(2)單向順序閥鎖緊回路

在系統(tǒng)中串聯(lián)一單向順序閥，選用Y型換向閥構(gòu)成的單向順序閥鎖緊回路，如圖2所示。系統(tǒng)中，單向順序閥同時(shí)起到鎖緊和背壓的作用，當(dāng)分段線性信號(hào)源的信號(hào)為0，換向閥處于中位時(shí)，通過單向順序閥實(shí)現(xiàn)活塞桿在任一位置鎖定。

(3)液控單向閥鎖緊回路

在系統(tǒng)中串接液控單向閥和單向節(jié)流閥，選用Y型換向閥構(gòu)成的液控單向閥鎖緊回路，如圖3所示。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，通過液控單向閥實(shí)現(xiàn)絲桿在任一位置鎖定。

圖1 換向閥鎖緊回路

圖2 單向順序閥鎖緊回路

圖3 液控單向閥鎖緊回路

2 仿真結(jié)果分析

利用AMESim草圖模式搭建好模型之后，在子模式中為每個(gè)元件選擇子模型，為方便起見，每個(gè)元件均選擇最簡(jiǎn)子模型。進(jìn)入?yún)?shù)模式，為各元件設(shè)定參數(shù)?？刂埔簤罕玫碾姍C(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，液壓缸活塞桿長(zhǎng)度設(shè)為1 m，所連接質(zhì)量塊的質(zhì)量為100 kg，控制換向閥開啟的分段線性信號(hào)分別設(shè)置為:換向閥鎖緊回路中，在t=0～3 s內(nèi)為常量1，換向閥處于左位，液壓缸活塞桿推動(dòng)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)，在t=3～5 s內(nèi)為常量0，換向閥處于中位，活塞桿停止運(yùn)動(dòng)并保持原位;單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路，在t=0～3 s內(nèi)為常量－1，換向閥處于右位，液壓缸活塞桿推動(dòng)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)，在t=3～5 s內(nèi)為常量0，換向閥處于中位，活塞桿停止運(yùn)動(dòng)并保持原位，其他參數(shù)均為默認(rèn)值。最后在運(yùn)行模式中設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行時(shí)間為5 s，采樣周期為0.01 s，得到如圖4—7所示的仿真結(jié)果。

圖4 換向閥鎖緊回路壓力曲線

圖5 單向順序閥鎖緊回路壓力曲線

圖6 液控單向閥鎖緊回路壓力曲線

圖7 活塞桿位移曲線

從圖4可以看出:在t=0～3 s內(nèi)，換向閥鎖緊回路的液壓缸1口和2口的壓力逐步上升;當(dāng)t=3 s時(shí)，由于換向閥處于中位狀態(tài)，開始鎖緊;在t=3～5 s內(nèi)，壓力處于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)，但進(jìn)出口壓力均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的震動(dòng)，對(duì)液壓元件產(chǎn)生相應(yīng)的沖擊，鎖緊效果一般。

從圖5和圖6可以看出;在t=0～3 s內(nèi)，單向順序閥和液控單向閥鎖緊回路液壓缸的進(jìn)出口壓力處于不斷上升的狀態(tài);當(dāng)t=3 s時(shí)，由于換向閥從右位切換至中位，壓力瞬間下降至0;在t=3～5 s內(nèi)，壓力處于平穩(wěn)狀態(tài)，液壓缸進(jìn)出口壓力相同，無震蕩，對(duì)液壓元件沖擊小，鎖緊效果良好。

從圖7可以看出:在t=0～3 s內(nèi)，3種回路的活塞桿均推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，位移逐漸增加;當(dāng)t=3 s時(shí)，電磁換向閥處于中位鎖緊狀態(tài)，活塞桿鎖定，在t=3～5 s內(nèi)，活塞桿位移保持不變。從圖中還可以看出;在短時(shí)間內(nèi)，就活塞桿位移變化而言，3種回路均有良好的鎖緊效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用AMESim對(duì)3種鎖緊回路分別進(jìn)行了建模和仿真，通過對(duì)仿真結(jié)果的分析和比較，對(duì)各回路的鎖緊性能和穩(wěn)定性做了相應(yīng)分析，為各種鎖緊回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析提供了相應(yīng)參考。同時(shí)還存在不足之處，比如通過仿真只能觀察到回路在短時(shí)間內(nèi)的壓力和位移特性，就長(zhǎng)時(shí)間的鎖緊效果而言，還需做更加深入的探討。

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