基于Amesim的蓄能器建模仿真（二）：含蓄能器回路仿真实例
含蓄能器的液压回路实例模型如图1所示（采用Amesim 17创建）。该模型仿真的过程为：质量块的初始位移为0，换向阀断开（处于中位），定量泵向蓄能器充液建压；1s之后，换向阀得电，右位工作，泵和蓄能器同时向油缸左腔供油，推动质量块向右运动；质量块运动至位移为1m时，换向阀失电断开，滑块停止运动，泵向蓄能器充液建压；1s之后，换向阀得电，左位工作，泵和蓄能器同时向油缸右腔供油，推动质量块向左运动；质量块运动至位移为0时，换向阀失电断开，质量块停止运动，泵向蓄能器充液建压；1s之后，换向阀再次得电，左位工作，泵和蓄能器同时向油缸右腔供油，推动质量块向左运动至1m处……依次循环重复上述过程。
【注：质量块的运动简单叙述如下：停止1s，然后向右运动1m，停止1s，再向左运动至初始位置，停止1s，再向右运动1 m，停止1s …… 依次循环。这种间歇性工况，是最常应用蓄能器的典型工况之一。】
本实例模型中采用状态机（Statechart）工具进行顺序控制流程建模，具体建模如图2所示。
【注：Amesim中的状态机（Statechart）工具是进行逻辑流程建模的一把利器，易学易用且成功率高，能够大大提高我们的建模效率。】
子模型的选用及参数设置如表1所示，未标出的元件子模型及参数均采用默认设置。此外还有以下几点需要说明：1）定量泵元件选用了子模型PM000，而没有选用最简单的子模型PU001，是为了模拟液压泵的流量脉动；2）质量块元件的静摩擦力和库仑摩擦力分别设置为51100N和51050N，其目的是模拟与运动方向相反的负载力；3）表1中的参数设置仅在本实例中用于说明问题，对于同类模型的参数设置并不具有参考价值。
除上述含蓄能器回路仿真模型外，本文还建立了不含蓄能器的回路仿真模型，如图3所示。除不含蓄能器外，图3模型的元件子模型和参数设置等均与图2模型一致。通过对比两种模型的仿真结果，可以更好地说明蓄能器在液压回路中的功用。
在仿真模型下，设置仿真时间为20s，提交运算，仿真结果分析如下：
图4所示为含蓄能器回路中质量块位移及蓄能器压力曲线。可以看出，在质量块运动的间隙，蓄能器用于储存定量泵输出的油液，压力增大；当滑块运动时，蓄能器释放油液和压力，作为辅助动力源推动质量块运动。
图5所示为两种回路的溢流阀流量曲线对比。对于不含蓄能器的回路，在滑块运动的间隙，泵的流量全部通过溢流阀流回油箱，造成流量浪费和能量损失；加入蓄能器之后，当滑块静止时，泵输出的油液流向蓄能器，只有在少数的某些瞬间溢流阀才会开启，这大大降低了溢流造成的能量损失，使泵的流量和装机功率得到充分利用。
图6所示为两种回路质量块位移曲线对比。不加蓄能器时，系统工作一个循环所需时长为8.79s；加入蓄能器后，一个工作循环只需6.83s，说明加入蓄能器后系统工作效率得到了提高。
图7和图8所示分别为两种回路的质量块速度和系统压力（单向阀出口处压力）曲线对比。不加蓄能器时，由于泵输出的流量周期性脉动，质量块速度以及系统压力均存在较大 波动；加入蓄能器后，蓄能器大量吸收流量和压力脉动，从而使系统运行更加平稳。
通过上述仿真实例可以看出，蓄能器具有的“储能”和“吸振”两大功用，可以给系统带来高效、节能、减振、可靠等非常明显的效果。
当然，蓄能器的具体作用效果远不止文中提到的这些。例如，在“储能”方面，它不仅可以在系统工作间隙暂存能量，还可以用来回收利用多种动能、位置势能等；在“吸振”方面，不仅可以消除压力和流量脉动，还可以减缓液压冲击。大家在进行蓄能器回路的设计和仿真分析时，要具体问题具体分析，充分挖掘和理解它的功用。 
