登高车立柱降柱液压系统仿真模型    中山民众登高车出租, 中山民众登高车, 中山登高车出租   建立液控单向阀卸载冲击试验系统。该系统的工作原理为，打开换向阀1，将压力源1-2的压力调节为被试液控单向阀3的公称压力，向被试阀反向进油口以及立柱下腔供液，当压力计显示压力为被试阀公称压力且稳定时关闭换向阀；调节压力源压力为31.5MPa，打开换向阀2向被试液控单向阀控制口和立柱上腔供液，液控单向阀反向导通立柱降柱释放30立柱下腔的封闭高压乳化液，通过压力计记录整个过程中被试液控单向阀反向回液口的压力变化情况。其中，测试系统要求定量液压缸内径280mm，总行程为800-1000mm，活柱伸出长度为液压缸总行程的2/3。被测试液控单向阀与液压缸之间采用刚性连接，管道与连接件的通径应保持一致，长度为1-2m。研究的液控单向阀公称流量为1000L/min，公称压力为50MPa，快速接口进回液口尺寸为DN20，控制口尺寸为DN15。在建模过程中，主要依照所研究的液控单向阀物理结构搭建液控单向阀模型，其次依照立柱实际工况搭建立柱模型，其余换向阀、压力源、油管等元件使用AMEsim液压元件设计库、液压元件库、机械库中的子模型来完成整个液压系统的模型搭建。

      综采工作面液压支护系统的刚度由“底板-支架-顶板”决定，尤其是当底板刚度较小时对支护系统的刚度影响最大，立柱在降柱的同时底板也被压缩使得立柱整体也产生了一定的下沉量，相当于立柱增阻量一定时增大了活柱缩量，减小了支架的刚度和支撑系统的刚度，造成顶板下沉量增大。为了尽可能使仿真模型接近实际工况，建立立柱模型时需将顶板和底板刚度也考虑在内，以分析其对系统动态特性的影响。采用由两个质量块组成的相对运动子模型、缸体和活塞杆可相对运动子模型来模拟立柱缸体和活塞杆的运动，采用两个线性弹簧阻尼器来模拟不同顶板和底板刚度对立柱的影响，中间采用一个可运动摩擦和泄漏型缸体子模型来模拟立柱中活塞上密封圈的阻尼和泄露，采用两个液压容腔来模拟立柱上下腔对系统的影响，最后采用两个固定零速源来模拟顶板和底板，通过调整两个线性弹簧阻尼器的刚度来模仿顶板、底板刚度对立柱的影响。本模型尽可能全面的考虑到了立柱的实际工况，默认立柱工作状态为垂直于底板和顶板，忽略立柱倾斜时的工作状态。

      并联内泄式液控单向阀中一个流量为500L/min的液控单向阀阀芯，采用液压元件设计库（HCD）和机械库子模型对液控单向阀进行建模。液控单向阀中的控制杆实际上为一个液压缸，但是其增加了阻尼孔和复位弹簧，在此选用一个限位质量块、带复位弹簧液压缸、液压缸来模拟控制杆，为了模拟阻尼孔对无杆腔压力的影响从液压设计元件库选用阻尼孔，最后选用两个液压容腔来模拟控制杆有杆腔与无杆腔腔体容积变化。 液控单向阀在反向开启的过程中，先由控制杆顶开小阀芯然后在进一步顶开大阀芯，也就是说大、小阀芯存在相对运动，其中大阀芯与小阀芯、大阀芯与阀座间为线密封，在建模过程中选用可运动阀座型锥阀、可相对运动质量块、普通锥阀、带复位弹簧液压缸三个子模型来模拟大小阀芯之间的运动，通过在可运动阀座上再连接一个普通锥阀子模型来实现。此外，在阀套上还设置有直径1mm的阻尼孔，在此选取液压设计元件库的阻尼孔子模型并放在大小阀芯进油口处。在处理控制杆与大小阀芯之间的碰撞关系时发现AMEsim各大模型库中没有合适的子模型，而由于各自子模型输入输出的物理量不同而不能直接相连，故在此选用弹簧阻尼连接器来作为过渡模型，在仿真时通过提高弹簧阻尼连接器的刚度来模拟控制杆与大小阀芯之间刚性接触这一工况。在模型搭建过程中，没有将大小阀芯与控制杆间的碰撞关系表达出来，而是采用弹簧阻尼器来近似表达；控制杆与于小阀芯接触后乳化液由控制杆的小孔流出这一工况由于模型库本身设计不能详尽也没有在模型中体现出来，而是由锥阀反向流出近似表示。

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    系统仿真时间设置为仿真时间10s，0-1s系统静止，1s时压力源1-2开始供液立柱伸柱待立柱下腔压力达到50MPa后停止供液，3s时关闭换向阀1使得立柱下腔处于保压阶段；5s时打开换向阀2至左位使得压力源1-1向液控单向阀控制口和立柱上腔供液，液控单向阀反向导通，立柱降柱开始卸荷，此时高压乳化液从液控单向阀反向流回油箱；系统运行步长为s6-100.1，混合误差模式，许用误差8-100.1，标准积分器模式。在参数设置检查无误后运行该模型，分别对液控单向阀中各部位的压力、流量、阀芯位移等参数进行分析。 液控单向阀在反向开启35时约0.2s时产生了约为55MPa的压力冲击，该冲击是额定工作压力的1.09倍，符合国标中关于液控单向阀压力冲击的规定。同时，可以看到在此过程中伴随约0.8s的压力振动，在压力降低到约42MPa时大阀芯开启。5s开始控制口供以31.5MPa的乳化液后控制杆伸出将小阀芯顶开，小阀芯反向频繁开启约0.3mm后关闭，之后又重新打开，说明此时小阀芯发生频繁启闭现象，振动持续大约0.8s后大小阀芯同时开启，同时观察反向进油口压力曲线发现此时压力同样出现波动。但是在大小阀芯同时开启的过程中同样发生了振动与冲击现象，这个现象应该是由于大阀芯打开过程中乳化液流过大阀芯阀口与小阀芯阀口压力差异造成的，当大小阀芯阀口以及其内部容腔压力一致后振动消失。可见立柱降柱产生的振动现象在液控单向阀内部应该分为两个阶段，第一阶段为小阀芯开启阶段发生振动，第二阶段为大小阀芯同步打开时发生冲击振动。小阀芯在整个开启过程中频繁开启，且流量36曲线与小阀芯的位移曲线相符，其峰值流量约为83L/min，根据锥阀压力流量特性计算，当给定锥阀进出口压差为6MPa时理论流量约为47L/min，该计算结果与仿真结果较为接近，5-6s为液控单向阀小流量卸压阶段。在5-6s为小阀芯开启阶段，由于该液控单向阀为两个阀芯并联的结构，故此时的峰值流量约为160L/min左右。大阀芯在6s时同小阀芯同步开启，大小阀芯第二阶段共同振动了约0.8s后稳定，此时系统处于大流量泄流阶段，峰值流量约为1700L/min，稳定后流量约为1200L/min，基本与液控单向阀公称流量相符。5s小阀芯打开后，乳化液流经阻尼孔后腔体内压力立刻降至20MPa左右，之后37随着小阀芯振动产生压力波动。在6s大阀芯与小阀芯同步打开时流过大阀芯的乳化液对腔体内产生了短时的挤压作用，使得腔体内压力上升至50MPa，随后逐渐趋于稳定。可见，在此过程中阻尼孔起到缓解反向进油口高压力对小阀芯的影响，减缓了小阀芯在打开过程中的冲击与振动。综合上述分析可以得出，在小阀芯打开阶段液控单向阀处于小流量泄压阶段，此时小阀芯不断打开关闭，但是反向进油口压力不断降低；当反向进油口压力降低至控制杆推力大于反向进油口压力对大小阀芯的压力时控制杆将大小阀芯同时推开，液控单向阀大流量泄流，立柱快速降柱。

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