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用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系-xc学习Amesim之练习
概述 最近,开始学习Simcenter Amesim,进行系统仿真,真是越学越不由的感叹,德国工业的强大。真心不是一个级别,工程应用中,我身边有很多技术员都还翻手册,套用公式的打法,老外却一直都是钻研在软件的开发和应用。无论是我目前学习的Simcenter Amesim,还是工程3D设计中要到的solidworks,catia...哪个不是老外公司控制着。以前还特意发过文章 我国工业设计软件隐患,是机遇还是命门?{alert type="warning"} 所以,不要整天看短视频,就觉得我们已经有多牛叉了,在工业建设中,长路漫漫,任重而道远!{/alert}学习感想 说远了,说说这段时间的学习感受吧,仿真和分析,其实现在大多数3D设计软件或多或少都会附带这个功能,比如我写的这篇流体有限元分析仿真 Flow simulation ,solidworks 但这些软件准确来说,更适合零部件的仿真计算,简单组件的仿真,如果是一个系统,比如液压系统... :$(傲慢) 天啊,不敢想,估计计算机要累死,操作人员也要晕倒,光是那个建模工作,稍有不慎,网格划分这关可能都过不了。 这恰恰是Amesim软件的优势,它更擅长做系统分析,系统搭建快速,仿真结果很快就可以搞定,搭配报表的多种显示分析,加上后处理,堪称完美。 这款软件目前似乎还没有汉化,这对一些看到英文就头疼的人,多少有点打击,我看一些大学似乎也开了这个课程,我个人认为,对没有工程经验使用的人,估计也会很痛苦。正文 目前我也只能算一个入门学习者,练习的时候,就很想用它去做我很感兴趣的课题:孔径、压差和流量,到底存在怎样的关系?以前也写过两篇文章: 压差、流量、节流孔径 计算公式简约版 、压差、流量、节流孔径存在怎样的关系? 。 可见,我对这个问题很感兴趣,其中,我修正过a系数,取值0.265,HAWE公司的样本取值0.78系统搭建 下面是我用Amesim搭建的液压系统原理,非常简单,泵的最大流量设定是150L/min,溢流阀的开启压力是100bar,接了一个压力表,经过一个可变节流阀回油箱,节流阀的最大口径为10mm.节流阀的设置 系统可变节流阀的输入信号是一个0 1的系数,这个系数其实对应的就是节流阀最大口径面积的百分比,为了更直观一点来看,我做了一个简单的换算,见下表:系数k对应孔直径000.052.23 mm0.13.16 mm0.153.87 mm0.24.47 mm0.255.0 mm0.35.47 mm0.355.91 mm结果压差的变化 因为我的出口是直径回油箱,所以节流阀的入口(prot 3)压力就是压损值,见下图:流量的变化 节流阀的出口(prot 2)流量,见下图:结果 从曲线变化规律来看,是符合实际工作工况的,我们用这个公式反推一下a值: 最终得出: Amesim参数反推a值大约为0.42 德国hawe给的a值约为0.78  我以前试验自己得出的a值为0.265(流速较低,大概率是层流)说明:以上公式是根据伯努利方程推算出来的,液体的两种状态:层流和湍流 是根据雷诺数进行判断(光滑金属管的雷诺数大约为2320,小于这个值为层流,大于这个数为湍流) 从上图可以看出:流量系数Cq,在层流状态下,和流量系数基本成正比,进入湍流状态后,系数Cq基本就会很稳定不变,所以AMESIM或HAWE都是按照湍流工况来处理的。进一步补充: 关于系数a差别这么大,我认为问题并没有解决,因为这个系数最终影响的结果值偏差太大。于是,我再次做了仿真: 条件: 介质:32#液压油 温度:30℃ 恒定的液压源:压力在10秒内,从0分别上升到10bar 和100bar 固定节流孔:孔径5mm 节流阀前后管道:采用DN10mm的长度为1m的管道。  分别从曲线中取值,7bar@33.3L/min和75bar@108.9L/min  利用HAWE公司的公式反推a值,得出的a值0.42  这个结果让我很抑郁,问题在哪呢?在AMESIM中,Cq的最大值是按照0.7来计算的,为啥我老是算出来是0.42? 翻阅AMESIM的HELP文档,发下公式竟然还有后续: 目前我初步认为,系数Cq并不等同于计算公式中的a值,a值得结果是Cq*tanh函数得到的值。 虽然目前有一些资料或教材仍然采用的是直接用Cq=0.6或0.7来计算,这样得到的流量值偏大。进一步验证我在美国sunhydraulics的英文产品样本中找到压差、孔径及流量三者之间关系的曲线图: 同时Sunhydraulics公司给出了计算公式: 说明,它的流量系数c值取0.6,液体密度是0.9 g/cm3 利用给出的公式来套用数据,是符合上面曲线的,同样,我在AMESIM中,将Cq值设置为0.6,设置:孔径5mm;压差7bar;最终得出的流量值是:28.5L/min, 是符合sunhydraulics的曲线数表的。但此时用这个数据反推系数a的值,就变成了0.36了。  根据我以前做的试验数据,我更愿意相信0.36的这个系数的准确性,后续还得多做一些实际实验数据来进一步验证。最终总结 - 隐藏 -
电液伺服阀特性参数、定义、技术术语,如何测试操作。
压力增益 Pressure Gain ,零位、零偏和零漂 Null,Null Bias,Null Shift,分辨率(门限/阈值) Threshold,内漏 Internal Leakage,控制流量、空载流量曲线、名义流量曲线 CONTROL FLOW,FLOW CURVE,NORMAL FLOW CURVE,流量增益、名义流量增益 FLOW GAIN,NORMAL FLOW GAIN, 线性度 LINEARITY,对称度 SYMMETRY,滞环 Hysteresis, 遮盖 LAP,瞬态响应(阶跃响应) Transient response, 频率响应 FREQUENCY RESPONSE,幅频比 AMPLITUDE RATIO,相频 PHASE LAG,伯德图 BODE DIAGRAM
航空SKYDROL液压油(蓝油/紫油) 系统设计技术建议
目的 为规范航空SKYDROL液压油(蓝油/紫油)系统设计要求的一致性,特制定了航空SKYDROL液压油(蓝油/紫油)系统的设计要求。适用范围 适用于介质为航空SKYDROL液压油(蓝油/紫油)的液压系统。规范性引用文件   飞机油液资料:AEROSHELL HYDRAULIC FLUIDS、Skydrol  《AS1241 Rev.C Fire Resistant Phosphate Ester Hydraulic Fluid for Aircraft》说明概述 航空SKYDROL液压油,是民航飞机液压系统的的介质油液,部分军机也会使用,书面名称为:Fire Resistant Phosphate Ester Hydraulic Fluid(阻燃磷酸酯液压油),由于油液的颜色呈蓝紫色,国内通俗叫法,有的称之为 “蓝油”,有的称之为 “紫油”。为了便于描述,以下简称航空蓝油。 航空蓝油,对应的生产品牌为SKYDROL,常规用的型号是LD 4,属于IV 号液压油,新型的V号液压油,在特性上有一定的改良,逐步在替换。航空蓝油的标准牌号飞机标号Airbus IndustrieNSA307110Boeing Commercial,Airplane CoBMS3 11McDonnell Douglas CorpDMS2014Lockheed Aircraft CorpLAC C 34 1224Society of Automotive EngineersAS1241British AerospaceBAC M.333.BFokker,Embraer,BombardierBAMS 564 003航空蓝油的特性航空蓝油系统设计要求 航空蓝油系统,区别于一般的矿物质液压油系统,需要注意两点设计要求:元件选型及密封元件选型 由航空蓝油的粘度引起的问题,从航空蓝油特性表格中,我们会很容易发现,在38℃时,它的粘度仅有11Cst左右,随着温度的上升,粘度会持续降低。远远低于常规矿物质液压油22 100 Cst,事实上,很多液压元件供应商都是以标准46#液压油为测试标准。最低的粘度要求一般都会大于10或16Cst。 我们不难看出,航空蓝油的粘度在液压元件允许介质的边界值上或超出了边界值。对液压泵来说,会导致泵的内泄漏增大,泵内磨损要比普通液压油快,对于控制阀来说,内泄漏增大,参数有一定的下降。 所以,对于航空蓝油系统,我们在选液压元件的时候,应尽量选择粘度范围所匹配的液压元件,如无法规避,则应选择书面参数高于实际使用参数的元件,保留一定的余量。密封选择 密封是航空蓝油的核心要点,由航空蓝油的特性决定,和大多数橡胶制品起化学反应,具体见下表: 从上表中,我们可以看到,蓝油对金属无腐蚀性,常规液压元件及接头采用的丁晴橡胶和氟橡胶都是不能使用在航空蓝油系统的,EPR,EPDM(三元乙丙)橡胶可以很好的使用。但EPDM的橡胶很少能被液压元件或接头供应商提供。PTFE(聚四氟乙烯)也可以很好的使用在蓝油系统中,但由于PTFE的压缩性特别小,在部分场合无法代替橡胶制品。 以下给出密封解决方案: 1.优先选择供应商可以提供的EPDM或PTFE密封。 2.当无法规避时,可采用选用航材NAS(National Aerospace Standard)密封进行更换,分1611(运动或固定)、1612(接头密封)及1613(代替1611/2 XXXA)NAS1611/2/3的选择方法见: AIA NAS NAS1611 PHOSPHATE ESTER RESISTANT, O RING, 航空磷酸酯液压油O型密封圈,航空紫油,蓝油  注意:NAS的密封规格尺寸有可能和GB密封不能完全匹配,此时需要判断密封现状,评估是否可以替换。 3.如无法替换或匹配时,只能寻找供应商订做EPDM的密封,由于国内供应商提供的原材料不能得到充分保证,所以订做的方式式不被推荐的,如果无法规避,则需要对采购回来的密封进行简单的测试。测试方法如下: 3.1 将采购回来的密封圈进行严格的尺寸测绘。 3.2 将密封圈用航空蓝油浸泡或涂到表面上,放置24小时以上。 3.3 再次测绘浸泡后的密封圈,尺寸如果没有发生改变,则允许使用,如发生改变,请禁止使用。 4.对于泵的旋转轴封,建议优先选择原厂的EPDM密封或PTFE密封,不可避免时,则进行订做,回厂后必须按照3.1 3.3进行验证。EPDM密封更换注意事项 EPDM密封(含NAS1611/2/3)更换时提出以下要求: 1. 将拆卸下来的密封圈(NBR或VITON)单独隔离防止,禁止接触航空蓝油,一旦接触,这些密封将发胀、软化,完全损坏,无法再次使用。 2.更换EPDM密封前,请将有可能接触EPDM密封的地方(元件表面、操作人员的手、工具)清洗干净,建议,先用溶解性油液,比如汽油,清洗完后,等待汽油挥发干净,再用酒精或清水清洗,吹/擦干后。(EPDM密封,禁止接触其他油液,EPDM密封(含NAS1611/2/3)将发胀、软化,完全损坏,无法再次使用) 3.更换时,建议在零件表面或密封圈上涂一定量的航空蓝油,然后进行安装。SUN插装阀的密封及拆卸 目前大量企业的使用了SUN HYDRAULIC的螺纹插装阀,以下提出SUN螺纹插装阀的拆卸方法,需要注意,不是所有的螺纹插装阀都可以拆卸或更换,目前已知的是SUN节流阀不可以更换。建议更换品牌或选择原厂密封。{message type="warning" content="风险提示,分解插装阀存在较大的风险,拆卸需谨慎,无特殊情况,不建议自行拆卸。以前是SUN的阀没有EPDM密封,现在似乎有这个选项了。{/cat_tips_user} 拆卸方法:1.旋转阀体,确保可以通过拆卸孔看到绕簧的末端。2.将工具插入,旋转阀体,退出绕簧。3.取下绕簧,分体阀体4.不是所有的螺纹插装阀都是这种结构,有的是卡簧,在阀体的底部。需要根据实际阀的样式进行分析。安全及其他 医学尚未证明航空蓝油对人体存在伤害性,但航空蓝油与人体皮肤接触时,会造成人体的不舒适感及疼痛刺激感,所以应尽量避免蓝油与人体接触。操作人员必须戴防护眼罩及防护手套。如果蓝油不慎进入眼睛中,应尽快用清水进行冲洗。
谈谈变量柱塞泵-控制方式为恒压、负载敏感和恒功率的区别,你搞懂了吗?
概述: 液压泵是整个液压系统的心脏,每个搞液压的工程师,都会接触和使用到,在工业系统中,液压泵使用已经非常成熟,但对于一些特殊油液,比如,航空煤油,航空紫油系统,液压泵就是第一道大难关。 不过,今天我们不谈介质对液压泵的影响有多大,我们来谈一谈,变量柱塞泵的控制方式。 从定量泵到变量泵的发明,我认为是一个质的飞跃,人们越来越重视节能利用,功率的损耗浪费,系统热量的产生做到釜底抽薪。 在工程应用中,代表作是力士乐系列的A10VSO的柱塞泵使用最为广泛。正文变量泵的结构:系统结构,建议还是直接看视频,直观生动:#BV#变量泵的控制方式: 恒压:当负载的压力达到泵的控制器所设定的压力值时,排量减到最小。 负载敏感:在恒压控制的基础上,始终维持控制调节元件(比如节流阀)压损为泵控制器的设定压损值,一般为14bar或20bar可调。流量不受负载变化的影响。 恒功率:在上面两种控制的基础上,始终维持泵的输出功率为设定值,压力和流量的乘积为设定值。在驱动功率有限的情况下,很有必要。变量泵的原理和压力流量曲线变化: 变量泵的原理,多年来,我一直看的是云里雾里,虽然知道如何应用,但就解析它的原理,始终搞得不是特别明白,随着年龄的增长和阅历的提升,如今,终于搞明白了其中的变化过程:控制方式原理压力流量曲线恒压负载敏感恒功率 请仔细看他们之间的曲线变换,就能看到流量和压力在不同泵控制方式的区别:恒压泵: 单方面反馈只是压力信号,泵的排量只有两种选择,全排量或接近零排量,其实这已经解决了工程使用的90%的痛点,大部分工况,负载的动作过程都是很短暂的,系统长期停留在没开始位置或已结束位置,此时,用恒压泵就很合适,没动作的时候,泵一直是接近零排量运行。负载敏感泵: 反馈信号是压差值,使得它为了维持控制调节元件(比如节流阀)的压差,随着节流阀开度的调整,泵的排量也对应比例调整。 这种控制方式是为了满足那种动作过程较长或很长的工况,比如液压马达持续运转,或长行程的液压缸频繁动作,如果采用恒压泵,执行元件的速度可能就很快,为了调整执行元件的速度,就得加节流阀,此时的节流阀,节流阀在大流量面前,自然就会产生很高的压差,就成了功率损耗的罪魁祸首。 这时候,采用负载敏感泵,始终保持节流阀的压差值是一个很小的值:14或20bar, 自动改变斜盘的倾角,当节流阀开口很小的时候,泵的排量对应也会很小,减少不必要的功率浪费。恒功率: 在有功率限制的场合中,确保输出压力和输出流量的乘积是限定值,防止泵的功率过大,导致驱动无法拖动。动作原理解析 - 隐藏 -  以上4个阶段,还请仔细揣摩,这确实需要一点分析力和抽象力,希望你能快速理解并应用,goodluck!
负载敏感系统,LS,LUDV系统分析及Amesim仿真
概述 最近在学习负载敏感系统,越发觉得优秀的液压系统,说白一点,就是两个字:节能。 你用多少,我供多少,尽量不产生多余的功率,否则,白白浪费能源不说,产生的能源要处理掉,不但增加了元器件的磨损负担,最终全部转换为热能,使系统温度变高,又要采取降温措施。之前介绍的 谈谈变量柱塞泵 控制方式为恒压、负载敏感和恒功率的区别,你搞懂了吗? ,负载敏感泵只是负载系统的部件之一,要合理利用负载敏感系统,还得看系统原理。负载敏感的系统原理 负载敏感系统有两种,分别是LS系统和LUDV系统,看看原理LS系统LUDV系统 可以看出,LS和LUDV系统最直观的变化就是压力补偿器的位置,一个在节流阀前,一个在节流阀后,事实上,两个系统中的压力补偿器结构是不一样的。其实在工程应用中,上图中的节流阀,大多都是换向阀,这里采用节流阀分析会更直观一些。  压力补偿器,其实就是定差减压阀,此时和节流阀组合起来,是不是就是调速阀的原理? 系统特点 两个系统最大的特点就是,泵的压力会随着负载的压力变化而变化,一直比负载压力高出一个FR阀的设定值,一般为20bar,流量的变化不受负载影响,随着节流阀的开口大小变化而变化,节流阀的压差也会一直维持着一个低的压差值,由压力补偿阀设定。系统区别 两种系统的使用区别是什么?  当泵的流量充足,称之为系统为不饱和状态,LS系统和LUDV系统使用效果是一样的。  当泵的流量不足应对多执行器同时运动时:  LS系统会使得流量优先分配到负载压力较小的执行器上去,负载压力较高的执行器的流量会非常小或无流量。  这就是LS系统的缺点,为了解决这个问题,力士乐公司在LS系统的基础上,开发了LUDV系统。  当泵的流量不足应对多执行器同时运动时,LUDV系统就可以做到高压负载和低压负载同时等比例减少流量,使得系统的运动,更合理。系统仿真 刚好这段时间在学习AMESIM,那就在软件中分析一下:仿真条件: 负载敏感泵:FR阀设定20bar,DR阀设定200bar,泵的最大排量40cc/r  电机转速:前5秒转速2000RPM, 后5秒转速1000RPM  节流阀孔径:3mm,5mm  压力补偿阀设定:10 12bar(3mm),15 17bar(5mm)  管道通经:12mm  负载溢流阀:100bar(3mm),150bar(5mm)仿真原理:仿真结果曲线LS系统的仿真结果LUDV系统的仿真结果总结 - 隐藏 -
Amesim学习搭建柱塞泵pump仿真--学习笔记
概述 最近在学习AMESIM,一直觉得AMESIM做系统仿真很有优势,但如何用它搭建液压元件的仿真呢?通过本次的学习,一下子就觉得难度提升了好几个等级,看看下面这个图,你能相信它就是一个标准的9柱塞的定量轴向柱塞泵吗?  学习的经验告诉我,看的再多,不马上练习,很快就会忘记,行动起来吧。准备工作基础知识: 先了解单柱塞的位移、速度公式,并且了解常规的一些概念:柱塞个数、柱塞直径、柱塞孔分布圆直径、斜盘倾角、泵出口压力、柱塞孔死容积、油液弹性模量,这些在仿真过程中都会用到的参数或公式。 单柱塞建模 注释: - 隐藏 - 学习提醒 1.函数定义公式: tan(x.PI/180).sin(y.PI/180),将角度值转换为了弧度值. 2.柱塞位移chamber length at zero displacement需要按照公式填写75.tan(16.PI/180).(1 cos(0.PI/180)),其中0为首个柱塞的起始角度,后面的柱塞逐个增加40°,9柱塞联合仿真的时候,需要对应修改角度值,同步修改角度传感器的值offset to be subtracted from angle 3.柱塞的过流面积,应该按照实际模型来统计数据,如果制作虚拟数据,需要注意高压和低压区域不存在重叠部分,否则泵的压力会上不来,高低压串油内泄。 联动 将9个柱塞联动的时候,看上面的学习提醒2,原理可以看最上面我搭建好的图纸。学习入坑 我刚开始一直没明白为啥在输入公式的时候,把β值输入成了x.PI/180,请教了李老师,回复说在AMESIM中,所有的角度计算都是采用弧度,也许是走出课堂太久了,差点都忘记弧度了,特意补习了一下:2π=360°,β值换算成弧度就应该是这样x.PI/180。
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