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xcshare:Hydraulic Engineer,生活记录与感想!
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利用Amesim快速查看DN50孔径的空气流量能力
概述以前利用Amensim分析过节流孔径、压差、流量三者的关系,具体可以看 用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系 这篇文章。最近又遇到空气的流量项目:孔径为50,入口为空气,入口压力为77psi,常温,那需要多少气流量才能建立起这个压力呢?正文 正常的做法就是查询相关资料,孔径和气流量的对应关系,我记得有个曲线图还挺复杂,那既然电脑上已经安装好了Amesim,那不是很顺手的事情?虽然我以前也很少用到气体元件库。绘制草图 草图搭建很简单,气源,定义介质为空气,节流孔、排气元件。设置参数 参数设置需要说明一下,软件默认采用的是Cq的流量系数,默认值给的是0.72,如果我没记错的话,如果是液体,也是这个值,我认为这个值有很大的问题,我以前是液体做过修正的,气体我也不清楚流量系数多少合适,那就直接切换孔径的KV值或CV值,这个和球阀的KV或CV类似,这样就好办了,直接参考DN50的球阀对应KV值,这个很容易查到,我得到是:230软件默认选项调整为KV值运行仿真 进行仿真,很快就能看到结果:需要:404kg/min的气体流量,入口压力为77psi. 结尾 有了软件辅助,确实极大的提高了评审工作涉及的便捷性,但准确性就需要后期结合实际测试数据进行对比修正了。
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AMESIM学习:液压缸同步控制仿真系统
概述 液压缸的同步问题在工程使用中会经常遇到,解决的方案也有多种,比如分流集流阀的使用、比如齿轮分配器的使用,这两个都是通过液压元件来实现的,划分等量的液压油流量,就可以试下同步,随着比例阀或伺服阀的普及,越多的案例是采用PID控制+比例阀的方法来实现。  我并没有对比过这几种方案的实际使用效果。 今天学到amesim,那就在软件上看看PID的控制方案和效果。正文同步策略: - 隐藏 -
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AMESIM学习:搭建重载卡车油气悬挂系统
概述: 油气悬挂充分利用了液压油的阻尼系统和气体的可压缩性,实现了一个具有缓冲,减震功能的流体弹簧。 飞机上的减震柱就是利用这一原理,目前卡车系统普遍应用,它的结构更加紧促,且刚度特性更接近理性刚度特性曲线。 正文 利用Amesim搭建原理,其中下面给的阶跃信号是模拟车子过一个台阶的情况,具体看下图,以及非悬挂仿真质量的位移变化。  疑问,实际的卡车悬架和轮胎之间,是否存在弹簧阻尼系统?
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AMESIM中的HCD库搭建恒压、负载敏感和恒功率变量柱塞泵
概述 变量柱塞泵经典的控制方式:恒压、负载敏感和恒功率。在AMESIM中,液压库中已经提供了变量柱塞泵的这三种控制方式封装好的模块,我们直接调用即可。但针对液压元件的研究,更多的机会是使用液压元件设计库(HCD)进行搭建,看着工作比较散,需要自己组装,但这就意味着灵活性更大,便于后期的非标产品的开发。正文基础知识 针对液压柱塞泵还不是特别清楚的同学,建议先看 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?恒功率控制原理:  上面这张图我也是找了好久,最终在力士乐的部分样本册找到的,之所以这么费劲的找这张图是因为它的画法可以很形象的描述恒功率的原理。  很多资料上更喜欢用下面这种画法:  我们首先要区分清楚:负载敏感阀FR,恒压控制阀DR,和恒功率阀LR 那是怎样的恒功率原理呢?{alert type="success"}LR的工作原理推导如下:LR溢流阀弹簧产生的力F= k * x其中K为弹簧的劲度系数,x为弹簧的压缩量LR溢流阀设定值:P=F/S= k x/S=C1 S(公式一)其中S为溢流阀设计有效面积C1为与溢流阀结构和弹簧劲度系数相关的定值因为在LR溢流阀中,S和排量的关系为:S=C2/V(公式二)其中:C2为定值,V为变量泵的排量根据公式一和公式二得到:P=C1 * C2/V=C/V因此P V=C1C2=定值{/alert} 以上是搜来的资料,我并没有认真去梳理公式,但基本可以描述为:阀杆产生的力和力臂会和弹簧力平衡,阀杆产生的力可以通过压力换算过来,力臂通过一个窍门的机构,会随着斜盘角度改变,最终可以达到平衡,这样一来,力臂就可以和流量对应起来。 再简化一下: LR阀的弹簧力=阀杆力X力臂=压力X流量=功率,设定好,就意味着功率设定好了。 如果你仍然没有理解,抱歉,我只能表达到这里,自己在仔细思考梳理一下。仿真仿真模型原理:仿真结果简单总结 - 隐藏 -
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齿轮泵,柱塞泵在AMESIM中的HCD库的调用
概述: 学习之余,顺便介绍一下液压齿轮泵,以下的这个动画做的很形象,相信聪明的你,一眼就看懂了。 前面刚刚讲过了在AMESIM中搭建柱塞泵,详见《Amesim学习搭建柱塞泵pump仿真 学习笔记](https://xcshare.site/hy/917.html) 》 ##BV## 但那个方法变重对柱塞泵单柱塞的数据分析,看着就很庞大,也很繁琐,那有没有更简单的方式呢? 当然有,在AMESIM中,从2019年以后的版本,已经把泵打包成了一个元件,直接拖动进来即可。正文 那从HCD(液压元件设计库)中拖出的模型岂不是和原理设计库中的符号一样了? 当然不一样,这里面的参数会多很多,更变重元件设计中的参数配置,减少了我们搭建模型的工作量,和系统复杂程度,但参数是一样都没少,反而更多,泄漏和摩擦会比我们考虑的更周全。我搭建的模型供参考 采坑提醒 期初,我利用定频电机拖动齿轮泵,发现软件计算进度一直不走,一直找不到原因,但用变频电机,转速从零逐渐增加到1500rpm,就开始计算了,很奇怪,并且计算速度特别慢,原因不明。
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Amesim用液压元件设计库搭建液压阀-单向、换向,溢流,减压,喷嘴挡板阀
概述 Amesim中,提供了液压标准元件库,蓝色表示,做系统分析的时候,最为方便,它默认了调用的元件是成熟产品,但作为液压元件的独立研发或开发,就要对液压元件进行详细的分析或仿真,标准元件库将不再适用,此时,就会用到液压元件设计库。正文 学习之余,顺便练手,我这里分享一下我搭建出来的:单向阀、3位4通换向阀,直动溢流阀,先导溢流阀,定压减压阀,喷嘴挡板阀的模型,供你参考:
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Amesim学习搭建多级液压缸、千斤顶Hydraulic Jack仿真--学习笔记
概述 今天学习了利用AMESim搭建多级液压缸、液压千斤顶Hydraulic Jack的课程,看着很简单,但实际操作起来,就发现报错连连。实践再次证明,多动手,总没错模型原理 两种方式,一种是利用固定壳体模型,另一种是结合固定和运动壳体 走的弯路: 1.偷懒用恒压源或恒流源来代替液压泵? 这样出来的曲线,基本看不到分段。当然,如果把泵的排量设置的很大,也是同样的效果。 2.设置其中一个活塞的位移时,不小心输入到变量单元格,导致AMESIM无法运算,找了好久的原因,甚至推翻重来,才发现问题。仿真结果结果分析 - 隐藏 -
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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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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 -
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用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系
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?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0.53,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0.53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。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。  根据我以前做的试验数据,我更愿意相信0.6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 -
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