[發(fā)明專利]負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)的建立方法

有效

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• 申請日: 2012-06-02
• 公開（公告）號: CN102799705A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳淑梅;陳遠(yuǎn)東
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)的建立方法。

背景技術(shù)

最近幾年石油價格不斷的上漲，能源越來越緊缺，節(jié)能型的液壓系統(tǒng)就成為工程機(jī)械的發(fā)展方向和趨勢。目前，工程機(jī)械的節(jié)能技術(shù)就成為了國內(nèi)外挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的重要研究課題。負(fù)載敏感泵控系統(tǒng)由相應(yīng)控制閥感應(yīng)外部信號改變泵自身輸出的流量和壓力來匹配負(fù)載，避免了一般液壓系統(tǒng)中由于溢流閥和節(jié)流閥帶來的溢流和節(jié)流損失，使其具備了能量損失小、效率高的特點(diǎn)，如今得到廣泛的運(yùn)用。

廣泛的應(yīng)用加上現(xiàn)代“先進(jìn)制造業(yè)”技術(shù)的發(fā)展，于是對變量柱塞泵的性能提出了更高的要求。為研究和設(shè)計高性能的柱塞泵，單純運(yùn)用傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)法，費(fèi)工費(fèi)時，變更參數(shù)或條件困難，有時甚至無法實(shí)現(xiàn)。并且柱塞泵的某些構(gòu)件的彈性變形存在非線性慣性耦合，液壓系統(tǒng)又大量存在非線性環(huán)節(jié)，若采用通常的理論分析法，其結(jié)果往往與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。

隨著計算機(jī)運(yùn)算能力的不斷增強(qiáng)和微電子傳感技術(shù)的發(fā)展，使得基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的軸向柱塞泵的仿真技術(shù)和基于模型泵思想的軸向柱塞泵的試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展了起來。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)新生的工程技術(shù)。可以在計算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的三維模型，模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動和動力特性，它以對象的動力學(xué)/運(yùn)動學(xué)模型為核心，其他相關(guān)模型為補(bǔ)充。在軸向柱塞泵/馬達(dá)中的某些構(gòu)件的彈性變形存在非線性慣性耦合，液壓系統(tǒng)也存在大量非線性環(huán)節(jié)，虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展為這類非線性復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行精確的仿真研究提供了可能性。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，改變參數(shù)方便，與客觀實(shí)際一致性好，省時省力，可縮短研究周期，提高研究質(zhì)量。虛擬樣機(jī)的分析方法完全按照對象最本質(zhì)的因素建模，在動力學(xué)特性上非常接近于物理樣機(jī)，因而對虛擬樣機(jī)的仿真評估可以代替對物理樣機(jī)設(shè)計性能的評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)的建立方法，該方法有利于提高軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低實(shí)驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)效率，縮短設(shè)計時間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)的建立方法，包括以下步驟：

步驟1：在動力學(xué)仿真軟件ADAMS中建立軸向柱塞泵的動力學(xué)模型，在液壓系統(tǒng)仿真軟件AMESim中建立軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)模型；

步驟2：將動力學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型發(fā)生聯(lián)系的相關(guān)狀態(tài)變量與參數(shù)作為兩個模型之間的傳遞參數(shù)，利用ADAMS軟件建立軟件接口，然后在AMESim軟件中加載接口文件；

步驟3：通過動力學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型之間的實(shí)時數(shù)據(jù)傳遞，進(jìn)行聯(lián)合仿真：將液壓系統(tǒng)模型中柱塞腔的壓力、大小變量控制活塞缸內(nèi)的壓力、主軸轉(zhuǎn)速變化傳遞到ADAMS軟件中，在動力學(xué)模型中計算斜盤傾角的變化；將動力學(xué)模型中的斜盤傾角、變量控制活塞缸上的受力傳遞到AMESim軟件中，在液壓系統(tǒng)模型中計算各個時刻軸向柱塞泵出口的壓力變化和變量控制活塞缸腔油液的壓力，從而進(jìn)行動力學(xué)模型與液壓系統(tǒng)模型的聯(lián)合仿真；

步驟4：分別在動力學(xué)仿真軟件和液壓系統(tǒng)仿真軟件中查看仿真結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果是：

1、分別建立軸向柱塞泵的動力學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型，進(jìn)行聯(lián)合仿真分析，充分利用軟件各自的優(yōu)點(diǎn)，使建模過程更為簡單，且使各軟件的積分器對各自建立的模型方程的計算更有針對性，結(jié)果更準(zhǔn)確。

2、利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵進(jìn)行虛擬性能測試，對柱塞泵的動力學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，可以詳細(xì)展示柱塞泵內(nèi)部各運(yùn)動部件的運(yùn)動學(xué)動力學(xué)特性，找出影響泵動態(tài)響應(yīng)的因素，從而更加深入了解柱塞泵內(nèi)部特性，為同類型柱塞泵的優(yōu)化設(shè)計建立理論基礎(chǔ)。

3、通過建立虛擬仿真環(huán)境進(jìn)行研究分析，可以降低實(shí)驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)效率，縮短設(shè)計時間，對研究分析軸向柱塞泵的性能具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的的工作流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的的動力學(xué)模型和液壓系統(tǒng)模型之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的軸向柱塞泵的功率鍵合圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)模型。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明負(fù)載敏感控制軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)的建立方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：在動力學(xué)仿真軟件ADAMS中建立軸向柱塞泵的動力學(xué)模型，在液壓系統(tǒng)仿真軟件AMESim中建立軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)模型；