水液压缸的泄漏量怎么样？用AMESim仿真一下告诉你

这里，我们基于两腔功率平衡方程和流量连续方程，建立水液压缸的数学模型。水液压缸的物理模型如图1所示，假设以箭头方向为正方向。

图1 水液压缸的物理模型

如果我们忽略水液压缸的弹簧恢复力和干摩擦，则可以得到水液压缸的力平衡方程为:

式中:

P1为进口压力，单位MPa;

P2为出口压力，单位为MPa;

S1为无杆腔活塞的面积，单位为m2;

S2是带杆腔活塞的面积，单位为m2;

L为活塞位移，单位为m;

M为载荷质量，单位kg;

k为荷载的弹性刚度，单位为N/m;

B为粘性阻尼系数，单位为Ns/ M;

Fz为载荷力，单位为N;

T是时间，单位是s。

根据图1中的物理模型，无杆腔的流量连续方程为:

C1可用下式表示

式中，V01为水液压缸无杆腔在活塞初始阶段的容积，单位为m3;

E为水的体积弹性模量，单位为MPa;

C0为水液压缸内泄漏系数，单位m3 / (s·MPa)。

得到方程(1)、(2)、(3)的拉普拉斯变换：

液压缸活塞与活塞杆固定连接，在质量合格的情况下不会有泄漏。但是，活塞和缸壁在工作时处于反复摩擦状态，长期磨损必然导致内泄漏。水液压系统的泄漏量远大于油液压系统，使内泄漏系数扩大100倍，C0为2.4×10-9。其单位为m3-1MPa-1。

锁紧回路是一种典型的液压系统，本文仅以锁紧回路为研究对象，利用AMESim软件建立了该模型。如图2所示，该模型主要由双向液压锁、水液压缸和换向阀组成。

图2 水液压缸锁紧回路建模图

回路动作过程：

1、锁紧时，电机将水介质压入换向阀内。通过双向液压锁，流入液压缸无杆腔推动活塞，从而锁住钩锁。水介质通过双向液压锁及换向阀回流至水箱。

2、释放时，水进入换向阀，然后通过另一侧的双向液压锁流入液压缸的杆室，推动活塞释放钩锁。

3、同时在液压缸内设置泄漏模块，模拟液压缸内的泄漏。用泄漏模块间隙的高度和长度来模拟活塞与缸壁间隙的高度和长度，通过泄漏模块间隙的介质就是液压缸内的泄漏率。液压系统的介质直接决定了系统的特性。水的体弹性模量E为2100Mpa。液压缸中活塞的主要外力是介质的阻尼力。水的粘性阻尼系数与粘度有关，约为425Ns/m，约为油粘度的5% ~ 10%。

以上内容部分翻译自Modeling and Simulation of the Water Hydraulic Cylinder  System Based on AMESim，原文提供了软件的具体设置参数：

文章来源：液压贼船