摘要：为了解决增压缸增力适应问题，研究了增压缸内置二位三通阀动态特性.利用AMEsim软件中气动及液压零件库组件对该二位三通气控阀进行了建模与仿真，分析了该阀处于不同工作压力下位移、速度、质量流量和焓流量曲线.结果表明：在工作压力为0.5MPa时，该阀的换向时间约为195ms；当工作压力为0.5～0.8 MPa范围内，气源压力每增加0.1 MPa，该阀换向速度加快约为13ms；质量流量与焓流量峰值随着气源压力增大而增大，但其达到峰值时间与趋于0点时间基本没有变化.该二位三通阀的启动压力约为0.24 MPa，响应时间约为35ms.数学计算与软件仿真数据误差在可接受范围，结果可靠.
关键词：增压缸；内置气控阀；AMEsim建模仿真；动态特性
0 引言
新型气-液增压缸利用力的平衡原理，以低压气体推动活塞杆使密封油腔内液压油增压，高压油推动液压活塞杆冲压工件；新型气-液增压缸综合了气动与液压技术的优势，高效节能，控制方便，适用于大规模大批量自动化的现代工业生产领域，拥有很高的经济效益和市场前景，普遍适用于各类冲压加工行业.
高中生喜欢阅读小说，但却不喜欢学习小说，难道是选文的原因吗？不是。入选高中课文的小说，哪篇不是吹尽黄沙方始得的“金子”？许多学生先饱眼福即是明证。可见，不喜欢学习小说的原因得从阅读和鉴赏之间的差别中找。笔者通过对学生的研究分析，认为学生喜欢读小说，因为有文本自由选择权，更把读小说当作一种消遣，但不可否认，大多数学生所好所迷的是小说曲折生动的故事情节。而鉴赏小说，得阅读已定的文本，成了学习任务，心情自然不轻松。倘能入其文、品其味，可能也会乐此不疲。可惜我们的小说教学却缺少这样的魅力。
新型气-液增压缸研究的技术难点在于：（1）软到位技术.（2）增力自适应技术.（3）旁路能量释放技术.其工作行程包括：1）静止准备.2）软到位快进行程［1］.3）增力行程.4）返回行程.
完成增力适应的控制机构为内置二位三通换向阀.图1为该气阀实物图.其原理是阀芯小活塞端直通气源压力，液压活塞杆由气压推动至与工件贴合后，工作腔内容积不再增大，这时工作腔内气压极速增至工作气压，气体经由管路通入阀芯大活塞端，此时阀芯打开，气体经由阀瓣孔进入气缸中从而推动气缸活塞杆下压.
2.1.5 镁。2012年全市叶片镁平均含量为2.93 g/kg(表1)，说明烟台市果园镁素严重不足。低土壤pH或高钾可能会造成叶片镁含量低。苹果收获前落果或果树枝条缺少花芽、细弱的结果短枝都与缺镁有关。施用含镁的石灰、颗粒镁或硫酸镁，以及叶片喷施六水硫酸镁都有较好的效果。
本文以增压缸内置二位三通阀为研究对象，利用AMEsim软件对该二位三通气控阀进行了建模与仿真［2］.
图1 二位三通阀实物图
Fig.1 Physical diagram of 3／2－way valve
1 工作原理
如图2所示，当增压缸处于工作准备状态时，A端面连通气源，且与气源间加入单向阀装置用以保压，此时阀芯小端面位于阀瓣右侧将阀瓣气孔3封闭，B端与外界大气连接.当增压缸处于快进行程时，阀芯位置与准备状态时相同，外置气控阀连接快进缸，与阀芯A端连接切断，但A端设置有单向阀，使得其继续保持气源压力，B端继续与外界大气连接.当增压缸处于增力阶段时，阀芯B端面与气源连接，A端保持气源压力，由力平衡原理，此时阀芯向左移动，使得阀瓣孔3与气源相连，气控阀打开.当增压缸处于回程行程时，B端连接外置大气，阀芯迅速回到原位完成一次换向，重复以上过程［3～4］.图3为该二位三通阀三维图.
图2 二位三通阀结构图.1—阀芯；2—阀瓣；3—阀瓣气孔
Fig.2 Structure diagram of 3／2－way valve.1—valve core，
2—valve disc，3—valve disc porosity
图3 二位三通阀三维图
Fig.3 3Dmodel of 3／2－way valve
2 数学模型
二位三通阀在增压缸整体运行过程中阀芯两端受力情况直接影响其开关精度大小.阀芯运动过程中会受到：摩擦力、粘滞力及气体推动力等影响，故由牛顿第二定律得出阀芯的力平衡方程：
式（1）中：Fi为阀芯驱动力；hi为粘性摩擦系数；K为弹性力刚度系数；Fp为气体推动力；m为阀芯质量.
因阀芯大活塞端直接与端盖孔形成密封，只有阀芯小活塞端与阀瓣密封，因此节流口过流面积可用以下公式表示：
式（2）中：A为节流口过流面积；D为阀芯大活塞端直径；d为阀芯小活塞端直径；d1为阀芯杆直径；x1，x2为阀芯大、小活塞端距阀瓣端部距离，数学模型图如图2所示.
通过查阅文献［5］可知，理想气体流动临界压力比为
（1）有其它肿大脏器病变者。（2）应用雌激素者。（3）肝功能不全者。（4）肌病者。（5）妊娠期女性。（6）近30 d内应用过能够对血脂产生影响的药物者。（7）过敏体质者。（8）肝炎者。（9）失访者。
式（3）～（5）中：γ为等熵面发热系数；p1为上游压力；p2为下游压力；pcr为临界压力比；Cm为流量系数.
通过查阅文献［6］，可知在阀瓣孔面积不变的前提下，下游气体压力比与上游气体压力比小于临界压力比0.528前，阀瓣孔的流量系数基本保持0.72左右，故取Cm＝0.72.
随着碳普惠相关研究近年来的不断升温，很多政府、企业尝试通过碳积分形式建立小范围的针对个人的碳普惠机制。但是，各类碳普惠机制在整体框架设计、碳减排量化方法、激励机制等层面并没有统一的理论指导，这为下一步不同碳普惠机制间的对接，以及未来碳普惠与碳交易市场的对接带来了诸多问题。
3 仿真与分析
3.1 仿真模型的建立
利用AMEsim提供的气动元件设计库（PCD）以及液压元件设计库（HCD）对整体增压缸进行建模，因二位三通阀运行条件模拟为真实增压缸中条件，故给出整体增压缸模型如图4所示，整体增压缸由（PCD）库中7个子模型以及（HCD）库中2个子模型组成.其中二位三通阀由（PCD）库中2个子模型及质量块组成.模型中增压缸由外置电磁阀控制，由一简单气体压力源提供动能，由外部管路连接增压缸各气、液通路［7～8］.
图4 增压缸整体AMEsim图
Fig.4 AMEsim diagram of pressure cylinder
建模过程中各个子模型主要仿真技术参数如下：
1.2 检查方法与仪器 采用美国GE公司生产的Discovery VCT 64型PET/CT仪。患者检查前禁食6 h以上，血糖<10 mmol/L；按体质量静脉注射18F-FDG(上海原子科兴药业有限公司)4.44 MBq/kg。安静休息约60 min后进行显像，扫描范围自颅顶至股骨中部。全身常规CT扫描(电压120 kV，电流140 mA，层厚3.75 mm，螺距0.516)。PET扫描以三维(3D)模式采集，2 min/床位，通常每次采集7～8个床位。
空气绝热指数k为1.4；气体常数R为287.4；流量系数μ为0.72；气源压力P为0.5～0.8MPa；空气密度ρ为1.895×10－3kg/m3；质量块M为0.05 kg；大活塞直径D为32mm；小活塞直径d为20mm；活塞杆直径d1为12mm.
通过查阅文献［9］可知该模型摩擦力计算公式，并由公式计算得出：滑动摩擦力Ff为12 N；静摩擦力FS为20 N.
从文献所记到达古金庭需经过的地名顺序：小香炉峰、再渡村(今济渡村)、大湖山、王罕岭可知，今天的王罕岭才是真正的古金庭所在。小香炉峰位于王罕岭的西北，与《上青经》记“其北门在此山小香炉峰顶”、唐裴通记“循山趾而右去，凡七十里，得小香炉峰，其峰即洞天之北门也”符；从剡县城到王罕岭，古道就必须经小香炉峰下、再渡村的平溪，才能达大湖山南部的王罕岭；再渡村的平溪，符合王右军当时来回“再渡”的实际。
3.2 仿真结果分析
由图5阀芯位移-时间曲线中所示，阀芯于33 ms时启动，当达到约228 ms时阀芯移动到0.015m的极限位置，此时完成增压缸增力适应行程，阀芯换向完毕.因此阀芯的驱动时间是33ms，完成整个换向时间约为180ms.
图5 位移-时间曲线
Fig.5 Curves of displacementand time
图6为阀瓣出气孔处气体压力-时间曲线，图7为进气孔处气体体力-时间曲线.从图7中可以看出主阀芯于54 ms时处于临界打开位置.54～78 ms时阀打开，气体迅速由入口流向出口.约258ms时阀出入口气压同时到无限接近达气源压力的极限压力.
图8、图9分别为气源压力0.5～0.8MPa时该阀的质量流量和焓流量曲线，从图8~9中可以看出，该阀的质量流量与焓流量均于33 ms开始迅速增加，于66ms处达到峰值而后迅速减小.需要注意的是阀完成换向后，系统质量流量和焓流量于78mm至309ms处缓慢下降最终无限趋近于0.
文献报道，其发病率在千分之以左右。男孩略多于女孩。可以单足或双足同时发生。由于一出生就会被发现，因此疏忽的病例较少见，多能及早治疗，效果也较好，但畸形也易复发，应定期随访至骨骼成熟（约14岁以后）。
图6 入口气体压力与时间曲线
Fig.6 Curves of entrance gas pressure and time
图7 出口气体压力与时间曲线
Fig.7 Curves of export gas pressure and time
图8 质量流量曲线
Fig.8 Curves ofmass flow and time
图9 焓流量曲线
Fig.9 Curves of enthalpy flow and time
由图5可以看出阀芯于33ms开始移动，由图8、图9可以看出系统焓流量于66ms时到达峰值，故该二位三通阀的响应时间为约35ms.
假设工作压力为0.5MPa，由于阀芯于33ms时开始移动，从图7中看出该时间点处阀口压力为0.24MPa，当静摩擦力为20 N时，通过公式计算得出该阀芯需0.19 MPa压力方可启动，而AMEsim仿真得出的该阀启动压力为0.24MPa左右，相差不足30%，由此可以认为该二位三通阀的启动压力约为2.4MPa.
4 结语
通过对该阀的建模与仿真分析得到以下结论：
项目建设范围内主要为荒地、房屋、鱼塘和山地，地面标高为29.95～12.56m（黄海高程、下同），地势起伏较大，呈北高南低的趋势。沿线无任何市政管线，雨污水处于散排状态，通过地面径流就近排入附近鱼塘、洼地，造成污染。
（1）0.5MPa气源压力条件下，该阀需195ms完成换向，由图5得出相比较气源压力0.6～0.8 MPa时阀芯的换向速度而言，虽增大工作压力可以提高换向速度，但由于阀芯A端气源推动力随之增大，增加气源压力对阀工作时间影响相对不大，0.5～0.8 MPa压力范围内气源压力每增加0.1MPa，该阀换向速度加快约13ms.
（2）分析了该二位三通阀于0.5～0.8MPa气源压力条件下的质量流量、焓流量变化.由图6、图7可见质量流量与焓流量峰值随着气源压力增大而增大，但其达到峰值与趋于0点时间基本没有变化.
（3）通过公式计算及仿真分析得出，该二位三通阀的启动压力约为0.24MPa，响应时间约为35ms.
（4）通过仿真得出该二位三通阀移动时各项参数变化情况，得出其动态特性，为解决增压缸增力适应行程提供理论指导，为进一步整体研究增压缸气液特性及设计制造提供科学指导.
