立体车库取车过放系统节流缓冲特性仿真

2020-06-15张静文

液压与气动 2020年6期

冯铃，张静文

(1.四川化工职业技术学院自动化工程系，四川泸州 646000； 2.西南大学工程技术学院，重庆 400700)

引言

为解决全国停车难问题，立体车库逐步得到开发研究及推广应用[1-3]。立体车库最大限度地占用了地上和地下空间，主要依靠液压提供停车厢升降动力实现停取车[4-5]，在取车过程中，控制系统失控会导致停车厢发生过放，产生冲击振动，严重会损坏零件与设备。

相关立体车库取车过放系统的研究不多，肖奕翔等[6]采用液压缓冲器减轻旋转分配盘式立体停车库运行产生的振动，对比了液压缓冲器减振和减振弹簧减振的缓冲效果；王其松[7]正面研究了一种立体车库过放液压缓冲系统，分析了溢流阀弹簧参数对液压缸缓冲腔及载车板位移的影响规律；季鹏[8]提出了一种立体车库过放能量回收液压系统，基于AMESim软件搭建了能量回收系统仿真模型并仿真了能量回收特性。

立体车库液压缓冲技术改善了刚性限位缓冲效果差缺陷[9-10]，提高了过放缓冲效果，但在立体车库过放系统缓冲过程中，压力冲击仍然较大(查阅文献[7]得出该结论)，频繁压力冲击过大对液压元件及管路可靠性要求较大。因此，本研究结合液压节流缓冲相关技术[11-12]，提出一种立体车库取车过放节流缓冲系统，首先介绍了过放节流缓冲系统工作原理，搭建了过放节流缓冲系统仿真模型，基于AMESim对其缓冲节流性能开展了仿真研究，分析了不同过放缓冲工况对节流缓冲性能的影响情况，针对系统参数对过放节流缓冲性能的影响进行了深入研究。

1 立体车库取车过放节流缓冲系统原理

升降式立体车库存取车示意图如图1所示，A1～A5、B1～B5为立体车库停车位，升降装置通过控制系统控制停车厢升降完成存取车。存车时，停车厢运送至空车位完成存车，取车时，停车厢取车停靠在节流缓冲板完成取车，当升降装置控制系统失控发生错误动作时，停车厢易撞击节流缓冲板，发生立体车库取车过放事故。

1.停车厢 2.节流缓冲板 3.地面图1 立体车库存取车示意图

如图2所示为取车过放系统节流缓冲原理图，系统主要由节流缓冲板、带有复位弹簧的缓冲缸、节流阀、溢流阀组成。

1.节流缓冲板 2.带有复位弹簧的缓冲缸 3.节流阀 4.溢流阀 5.补油单向阀 6.油箱图2 过放系统节流缓冲原理图

其工作原理为：发生过卷前，节流缓冲板在缓冲缸复位弹簧作用下处于伸出状态，补油单向阀为缓冲缸下腔补充油液；发生过卷时，停车厢撞击节流缓冲板，节流缓冲板传递撞击力，挤压4个缓冲缸，缓冲缸下腔油液压缩，一部分通过节流阀流入缓冲缸上腔，一部分通过溢流阀溢流至油箱，在此过程缓冲缸下腔产生减速阻尼力，阻碍节流缓冲板快速运动，并使其缓慢减速，完成过放节流缓冲。节流阀沟通上下腔油液，使部分无法通过溢流阀的油液通过节流阀进入缓冲缸上腔，降低因溢流阀开启滞后导致的憋压现象。

2 取车过放节流缓冲系统仿真模型建立

立体车库取车过放节流缓冲系统可看成是由4个子节流缓冲系统组成，仿真建模只需要建立1个子节流缓冲系统仿真模型，在仿真时可以设置质量块1，质量值为1/4的停车厢质量，这样可简化建模过程。基于AMESim构建如图3所示的立体车库取车过放子节流缓冲系统仿真模型。

图3 立体车库取车过放子节流缓冲系统仿真模型

仿真参数设置如表1所示，步长0.001 s进行系统节流缓冲性能仿真。

3 立体车库过放节流缓冲系统仿真分析

3.1 初始参数节流特性

初始参数下仿真得到停车厢位移速度特性曲线如图4所示，缓冲缸压力特性曲线如图5所示。

表1 仿真参数

图4 停车厢位移速度特性曲线

图5 缓冲缸压力特性曲线

由图4和图5观察得：在停车厢过放接触过放节流缓冲板时，缓冲缸下腔压力在0～1.0 s内发生波动，最大压力约为溢流阀压力开启压力5 MPa，在1.0～1.95 s内停车厢匀减速运动，待停车厢停止运动时，缓冲缸上下腔压力达到相同。

3.2 不同停车厢质量的系统节流特性

其他参数保持不变，设置质量块模型中质量值分别为500, 550, 600, 650 kg 对取车过放节流缓冲性能进行仿真，得到不同停车厢质量对停车厢位移的影响曲线如图6所示，不同停车厢质量对缓冲缸下腔压力的影响曲线如图7所示。

图6 不同停车厢质量对停车厢位移的影响

图7 不同停车厢质量对缓冲缸下腔压力的影响

由图6和图7观察得：随质量块质量由500 kg增加至650 kg时，停车厢位移由0.029 m增大至0.040 m，停车厢匀减速阶段缓冲缸下腔压力由0.6 MPa增加至0.8 MPa，缓冲阶段终止时间由2.4 s延长至2.9 s，延长了0.5 s。缓冲结束后，缓冲缸下腔压力由2.5 MPa增大至3.2 MPa。