基于AMESim的液压系统仿真方案

对模型进行子模型选择及参数设定后，进入仿真模式对液压系统进行仿真。通过观察各个参数的特性曲线，分析液压系统运行情况，进而判断液压系统的安全性和可靠性。

1）上升过程仿真 设置仿真时间120 s，仿真时间间隔0.01 s，系统在0.5 s内启动，启动后下锚油缸的运动位移曲线和速度曲线如图2-12所示。

图2-12　上升时下锚具的位移和速度曲线

（a）下锚具油缸的位移曲线；（b）下锚具油缸的速度曲线

由仿真出的下锚油缸位移曲线可知，下锚油缸在0.5 s时开始运动，2.3 s时达到其最大位移0.02 m，然后下锚油缸停止运动，65 s时下锚具开始紧锚，下锚油缸缩回，位移逐渐减小，68.3 s时回到初始状态。由下锚油缸的速度曲线看出，x轴下半轴为开始时下锚具紧锚过程中活塞的速度，上半轴为回程中活塞的速度，以及下锚油缸活塞杆最大速度均为14 mm／s，符合设计要求。由图2-12还可以看出，下锚油缸启动的瞬间，所受的负载最大，启动时由于压力、流量的突变，从而出现冲击现象，使得油缸的速度波动较大，后趋于匀速运动。

图2-13　上升时上锚具油缸的位移和速度曲线

（a）上锚具油缸的位移曲线；（b）上锚具油缸的速度曲线

上升过程中，上锚具的运动位移曲线和速度曲线如图2-13所示。同下锚油缸的位移和速度曲线方向相反，开始时上锚松，上锚油缸位移为0.02 m，1.8 s时主油缸开始带载上升，上锚油缸逐渐缩回，停止运动，65 s时液压油进入上锚油缸有杆腔，油缸伸出，67 s时回到初始状态。同样，由于启动时的压力和流量的突变，使得上锚油缸速度出现较大波动，而后速度稳定。

上升过程中主油缸的运动位移曲线和速度曲线如图2-14所示。主油缸的压力、流量以及活塞杆的速度曲线波动较大，同样是由于液压系统启动时，压力流量突变，产生了液压冲击，从而引起波动。由于开始时负载较重，油缸内的油压逐步升高；接近5 s时，油压产生的力大于负载的重力时，油缸开始动作，负载开始移动；到42 s时，活塞杆位移达到目标值0.25 m。从图2-14b速度曲线可以看出，起升速度的峰值为6 mm／s，而后基本保持匀速运动；42～68 s期间，主油缸停止运动；68～109 s期间，主油缸活塞杆开始缩回，为了防止由于重力原因出现的自行下落造成事故，在回油路上安放了平衡阀，使其平稳下降，主油缸下降的速度峰值也为6 mm／s左右，而后速度稳定，最后油缸回到初始状态。主油缸的全程载荷曲线如图2-15所示，其最大的载荷为8 870 000 N，通过该压力可以检验系统设计时的参数计算是否正确，经过验证基本与计算时的参数相吻合。

图2-14　主油缸的运动位移和速度曲线

（a）主油缸的位移曲线；（b）主油缸的速度曲线

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图2-15　主油缸的全程载荷曲线

图2-16　进出主油缸的流量曲线

进出主油缸的流量曲线如图2-16所示，主油缸的流量曲线与速度曲线较好地吻合，系统响应比较快速，以进入油缸的流量为正，以流出油缸的流量为负，其流量基本为113 L／min。

2）下降过程仿真 在下降的过程中，主油缸及上、下锚具油缸的运动位移和速度与上升过程中的基本符合，只是运动顺序不同。同样设置仿真时间120 s，仿真时间间隔0.01 s，控制电磁阀的信号源与上升过程相反，系统在0.5 s内启动，则启动后下锚油缸活塞杆的运动位移曲线和速度曲线如图2-17所示，上锚油缸活塞杆的运动位移曲线和速度曲线如图2-18所示。

图2-17　下降时下锚具油缸的位移和速度曲线

（a）下锚油缸的位移曲线；（b）下锚油缸的速度曲线

图2-18　下降时上锚具油缸的位移和速度曲线

（a）上锚油缸的位移曲线；（b）上锚油缸的速度曲线

由仿真出的上、下锚油缸位移和速度曲线可知，下降过程中的下锚油缸和上锚油缸的运动方向与上升过程中的相反，在下降过程中，同样由于启动时压力、流量发生突变，出现冲击现象。

下降过程中主油缸的运动位移和速度曲线如图2-19所示，主油缸活塞杆所受载荷和无杆腔的流量曲线如图2-20和图2-21所示，可见其运动方向与上升过程相反。