Fluidsim仿真软件在液压传动中的应用

摘 要：针对无法在学习节流与调速回路过程中对不同位置节流阀的执行元件速度负载特性分析的掌握这一问题，引进了Fluidsim仿真软件。利用Fluidsim软件实现的仿真模型建立和动画制作，学生可较好地了解、掌握三种节流调速回路的特性，并能按照需要调节液压回路。

关键词：液压系统;Fluidsim;仿真动画

Application of Fluidsim Simulation Software in Hydraulic Transmission

Ma Chengxian

Xinhua College of Ningxia University NingxiaYinchuan 750021

Abstract：The Fluidsim simulation software is introduced to solve the problem that it is difficult to master the analysis of actuator speed load characteristics of throttle valve at different positions in the process of learning throttle and speed regulating circuit.Using Fluidsim software to establish the simulation model and animation，students can better understand and master the characteristics of three throttle speed control circuits，and can adjust the hydraulic circuit according to the need.

Keywords：hydraulic system;Fluidsim;simulation animation

旁路節流调速回路、出油节流调速回路、进油节流调速回路是液压系统中比较常见的三种调速回路[1]，利用Fluidsim仿真软件建立液压元器件;通过液压仿真回路解决学生在学习过程中对调速回路中执行元件速度负载特性分析困难，提高课堂学习效率，增加同学们的学习兴趣等问题。

1 Fluidsim仿真软件

Fluid SIM软件是一款机电专业用于液压传动教育教学的仿真模拟软件。如图1所示，Fluid SIM软件可分为FluidSIMH和Fluid SIMP两个部分，第一部分是用于液压传动的教学，它的操作界面和Auto CAD很相似，标题栏和菜单栏都非常简洁且比较醒目。第二部分是用于气压传动教学。当在教学过程中对液压回路进行仿真模拟时，则可以直接把系统界面左侧液压元器件图形相应符号拖到右侧空白的文件中进行模拟和设计;然后在面板上边菜单栏的插入中找到所需要的液压元件，双击可以设置流量、压力、阀口开口度、负载大小等参数[2];接下来就是把相对应的图形符号用线连接起来，就能形成所需的工作线路。而为了防止已经连接好的油路出现交叉现象，可以拖拽液压元件图形符号的位置进行移动，做进一步的调整。Fluid SIMH软件可以快速检查各液压元件或气压元件之间连接是否合理，还能对相应回路图进行动态仿真，在仿真的过程中会显示元件的运动状态，以便更直接观察到系统的工作原理和运行状态[3]。学生不仅能利用软件的仿真演示液压系统或气压系统回路的动作过程，分析其特性，还可以利用此软件设计液压（气压）回路，检验系统的可行性和合理性，进一步为学生的学习液压设计需求提供帮助。

2 Fluidsim仿真软件在液压传动中的应用

2.1 Fluidsim仿真软件在进口节流阀式节流调速回路的仿真应用

节流调速回路的组成：定量泵进行供油，由溢流阀、节流阀以及执行元件等组成。可以通过改变流量控制阀的节流面积进行控制流量，进行调节其速度。并按照节流阀安装的位置，节流调速可以分为旁路节流阀式节流调速回路、出口节流阀式节流调速回路、进口节流阀式节流调速回路三种基本调速方式[4]。其优点是：工作较为可靠、回路简单、便于维护、调速范围大以及成本较低。缺点是：工作效率低，工作时能量耗损相对于极大。

如图3所示将节流阀等元器件串联到执行件和液压泵之间，将节流阀、溢流阀并联到液压泵和节流阀之间，这样就能改变进入液压缸的流量。由于系统中采用定量泵供油的方式，将会使多余的液压油从溢流阀重新回到油箱中。溢流阀的作用是：将液压泵出口的压力与溢流阀的压力调节一致，并保持恒定。

2.2 Fluidsim仿真软件在顺序节流调速回路的仿真应用

顺序节流调速回路的组成：活塞缸、单向阀、换向阀、溢流阀、液压泵、等组成。如图4所示通过调节换向阀的开、关，以此来实现顺序节流调速动作回路。

在顺序动作液压调速回路中，当换向阀5左侧通道接入液压系统回路工作时，与此同时，出于右侧工作的顺序阀4的实际最大调定压力大于液压缸1的左侧液压系统的实际最大调定压力，实现液压缸1完成右动作的过程。当这个动作完成后，液压系统的压力值将会持续升高，达到一定值后压力油通过液压油的压力打开处于右侧的顺序阀4进入液压缸2的左侧位端，实现缸2完成向右动作的过程。当换向阀5右侧通道端口接入液压系统回路中工作，与此同时顺序阀3的实际最大调定压力大于液压缸2的最大实际返回工作额定压力时，两液压缸按与上述液压回路相反的顺序重复完成上述液压回路的液压动作。顺序动作回路的可靠性主要取决于顺序阀的特定性能及压力调定值的范围大小，前、后压力值相比较，后一个液压动作的压力值必须要比前一个液压动作的压力值高出0.6～15MPa。顺序阀打开和关闭的压力差值不能过大也不能过于太小，否则顺序阀会在液压系统压力波动时造成不必要的误动作，引起不必要的事故。

2.3 应用Fluidsim仿真软件对液压回路进行设计

设计目的：①使学生掌握节流调速回路中各液压元件在回路中的作用及功能，熟悉基本的速度控制回路，掌握其相关工作原理。②了解节流元件的相关功能和结构。③通过Fluidsim液压仿真软件进行虚拟仿真，完成节流阀节流调速回路节流调速动作。

设计的意义：使同学们在学习液压传动的教学过程过程中了解各个元件的工作状态，熟悉液压仿真软件的操作流程。

根据所掌握的理论知识，进行回路设计。为保证回路的合理性和可行性，利用Fluidsim软件进行仿真模拟验证，图5是同学们设计的两个液压回路，经检验无误后，可通过智慧教室平台向老师和同学们展示其设计成果。

综上所述在液压系统中，液流的压力、流量和方向由液压控制阀来控制，从而保证执行元器件按设计的要求进行工作[5]。利用Fluidsim仿真软件根据任务和课本理论进行液压回路的设计。通过学习典型的仿真实例，使同学们独立自主设计出液压回路，通过这种方式能够体现该仿真软件在液压传动教学中的有效应用。并与课堂理论教学相结合，体现了大学的教学特色，激发了同学们的学习兴趣。

结论

Fluidsim仿真软件可以用于液压传动或气压传动教学过程，能够模拟系统中相应元件的具体工作过程及原理，便于同学们在学习仿真模拟过程中能够直观具体地了解该系统中各元件的工作状态;熟练地掌握液压系统或气压系统的操作流程，并了解不同工作位置的节流阀对相应执行元件速度产生的影响，便于突破教学重点和难点[2]。通过该软件的仿真功能，同学们能够根据课本理论设计液压回路，这样有利于在实操技能中提高学生使用设备的能力和设备的安全使用。不仅调动同学们的参与度，同时还能锻炼和提高学生的设计创造性思维，使本科机电专业学生教育教学质量的提升以及教师本身的教学技巧方法都有很大的帮助和改善[6]，而且提高了教学效率，改善了课堂教学效果以此突破教学重难点。

参考文献：

[1]毛好喜.液压与气动技术[M].北京：人民邮电出版社，2017.

[2]许二娟，陈开源，石亚平，梁宝英.Fluid SIMH在節流调速回路教学中的应用[J].轻工科技，2019.

[3]秦飞.Fluid SIM软件在《液压与气压传动》教学中的应用[J].科技风，2018（7）：2932.

[4]宋丽华，毛君.四柱式液压机液压系统设计[J].机床与液压，2009（6）：106108.

[5]雷狮子，王世龙，李振.FluidSIMH在节流调速回路教学中的应用[J].轻工科技，2019（10）.

[6]周晶，江新.压力机液压控制系统设计与仿真[J].机床与液压，2016（10）：110112.

[7]李玉林.液压元件与系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1989.

基金项目：2021年宁夏自治区级大学生创新创业训练计划项目“液压传动回路仿真模型设计及动画制作”（项目编号S202113325007）

作者简介：马成贤（1998— ），男，宁夏回族自治区吴忠人，本科，学生。