摘要：减压阀的主要功能是通过控制阀芯使出口压力稳定在规定的范围之内，通过AMESim中的HCD库建立减压阀的液压系统模型，并设置参数进行系统仿真。对减压阀的系统压力以及流量的变化情况做出相应的性能分析，为减压阀在实际中的应用和选择提供了理论依据。
关键词：减压阀；AMESim；性能分析；建模
0 引言
减压阀是能够使管路工作压力自动降低的一种液压元件，广泛用于液压管路、城市给水管网水压过高的区域、矿井及其他场合，以保证液压系统中的各点获得适当的水压和流量。本文以用于建筑物水管中的减压阀为研究对象，通过AMESim建立减压阀的液压仿真模型，模拟不同参数下减压阀的实际使用状况，得到系统压力以及流量的变化情况。
1 减压阀的组成及工作原理
1．1 减压阀的组成
减压阀按结构形式可分为薄膜式、弹簧薄膜式、活塞式、杠杆式和波纹管式；按阀座数目可分为单座式和双座式；按阀瓣的位置不同可分为正作用式和反作用式。目前应用最多的是力士乐的阀，包括溢流阀、顺序阀以及单向阀等，其中应用较多的是先导型减压阀。
力士乐减压阀分为直动式和先导式两种，其中先导式减压阀实际应用较多。先导型减压阀主要由调压手轮、调节螺钉、先导阀、外控口、阀盖、阀体、主阀芯、端盖、阻尼孔、主阀弹簧、调压弹簧、泄油口、减压口和出油口等组成，其基本结构如图1所示。
1．2 减压阀的基本工作原理
减压阀的基本工作原理是靠阀内通道对液体的阻碍使阀前的压力减小至所要求的压力，然后多余的流量从油口回到油箱。减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，通过改变节流面积来实现减小压力的目的，然后依靠控制阀芯和调节流量的过程使阀后压力波动能够与弹簧力相平衡，抵消过大的压力，使阀后压力在允许的误差范围内进行变化［1］。
2 减压阀的建模与仿真分析
2．1 减压阀的建模
AMESim主要应用于液压领域，包括液压元件和液压系统的仿真研究，是十分方便的多学科复杂系统建模仿真平台［2－3］。本文在AMESim中建立减压阀的仿真模型，在HCD库中选择元件，并设置元件参数。在AMESim中建立的减压阀液压模型如图2所示［4－5］。
图1 先导型减压阀基本结构
图2 在AMESim中建立的减压阀液压模型
对液压仿真系统进行相关参数设置，如表1所示。
2．2 减压阀的仿真与分析
在AMESim中得到的仿真结果如图3～图5所示。
由图3可以看出：在0s～0．5s之间，减压阀的压力出现了超调现象，没有一个恒定的输出值，系统处于调节状态；在0．5s之后系统开始以一个稳定的压力输出；在3．7s～6．3s之间，出现了一个下滑和一个上升的对称过程，这是由于压力源的设置在3s～6s之间有个差值所引起的，基本符合减压阀的实际状况。
由图4可以看出：阀芯的位移在0s～3．7s之间不断地增加，在3．7s时阀芯停止移动，保持约2．6s后阀芯开始返回，对比图3可知，该时间段是系统压力下降的过程，达到了减压的目的。
由图5可以看出：系统的流量在0s～3．7s处于增加状态，在3．7s之前是线性增加关系，在3．7s之后流量增加减缓，在4．8s流量达到了峰值；在4．8s～ 6．9s流量缓慢减小，6．9s后流量一直线性减小，与之前流量增加的过程对称，一直持续到10s，系统流量才降为0，符合实际中减压阀整体的要求。
表1 液压系统的参数设置
图3 负载压力变化曲线
图4 阀芯位移曲线
图5 流量变化曲线
3 结论
利用AMESim对减压阀进行建模并进行仿真分析，节省了对各元件的数学模型的建立，能有效地对减压阀的性能做出合理的理论分析，为实际应用中减压阀的选取提供理论依据。
