[發明專利]一種基于多源網絡的液壓系統設計方法

有效

• 申請號: 201410648333.5
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104533859A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 姚靜;劉勝凱;李彬;孔祥東
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F15B11/17
• 分類號: F15B11/17
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于液壓技術應用領域，涉及一種基于多源網絡的液壓系統設計方法。

背景技術

液壓技術作為現代傳動與控制的關鍵技術之一，被廣泛的應用于行走機械、礦山機械、船舶機械、航空航天機械等。液壓技術的應用和發展被視為是衡量一個國家的工業化水平和現代工業發展水平的重要標志。液壓系統具有高功重比、響應快、剛度大、承載能力強等優點。然而，傳統的液壓系統具有效率低、可靠性差、受溫度影響較大等缺點。

重型機械的液壓系統通常具有多個液壓泵(即多泵源)和多個執行元件(即多執行器)，工作過程中各個執行器的工況不盡相同，具有高速時輕載，低速時重載兩個特點，且高低速相差懸殊，為了滿足系統工作時的需求，設計液壓系統時一般按液壓系統所需的最大壓力和最大流量來選擇液壓泵，而系統大部分時間工作在部分載荷區。這時泵源以最大壓力和最大流量輸出，會造成大量的液壓油從溢流閥流走，勢必會造成能量的浪費，其根源在于泵源與執行器不匹配。此外，液壓源與執行器間均采用單通路連接方式，即液壓源與執行器之間只有一個通路，這種連接方式雖然簡單，易于控制，但是通路中任一環節出現故障，均會使整條通路無法工作，進而導致整個液壓系統不能正常工作。系統的能量在液壓源和各執行器間單向傳輸，不便于能量流在各執行器間進行調配。因此，研究如何設計高效可靠的液壓系統勢在必行。

目前，用于提高液壓系統效率的常用設計方法是采用變量泵作為主控元件，即泵控系統，但是效果并不理想，原因是當負載變大時，液壓泵的內泄漏增加，?造成液壓缸或液壓馬達的速度特性變差。此外，快速響應變量泵的價格昂貴，維護成本高也是限制此類系統應用的一個重要原因。

發明內容

本發明針對上述液壓系統中存在的缺陷，提供一種基于網絡的具有傳動效率高、可靠性高和能夠實現能量回收的液壓多源網絡系統的設計方法。

所謂多源是指改變原有的多泵共源的拓撲結構形式，通過多泵和蓄能單元的靈活搭配，形成具有不同流量、壓力輸出特性、相互獨立且有一定能量儲備能力的多個液壓源。所謂網絡是利用網絡流的拓撲映射關系，實現泵源和執行器的匹配，同時選擇一個最優路徑，以此來減少能量損失。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明基于上述多源和網絡兩個概念提供的基于多源網絡的液壓系統設計方法所設計的液壓系統包括油箱、變量液壓泵、驅動變量液壓泵的電機、定量液壓泵、驅動定量液壓泵的電機、低壓蓄能器、中壓蓄能器、高壓蓄能器、低壓力安全閥、中壓力安全閥、高壓力安全閥、開關閥、比例閥、壓力傳感器、流量傳感器、執行器，變量液壓泵和定量液壓泵的進油口均與油箱連接，變量液壓泵和定量液壓泵的出口分別連接一個單向閥，然后分成三路分油路，變量液壓泵和定量液壓泵的出口都配有和油箱聯通的安全閥，且定量液壓泵的出口均配有與油箱聯通的旁路卸荷閥，在分成三路的分油路中，第一路分油路作為高壓力等級分油路，在油路上連接有高壓蓄能器，第二路分油路作為中壓力等級分油路，在油路上連接有中壓蓄能器，第三路分油路作為低壓力等級分油路，在油路上連接有低壓蓄能器，在低壓蓄能器、中壓蓄能器和高壓蓄能器的出口處分別配有一個開關閥，經過壓力分級的壓力油分油路每一路再分成三個支路，分別連接到三個并列的開關閥上，經過開關閥后，每一個支路連接到一個比例?閥上，每一個比例閥的出口也分成三路分別連接到三個并列的開關閥上，經過開關閥后，每一個支路連接到一個執行器的液壓缸進油口上，液壓缸的回油分成三路分別連接到三個并列的開關閥上，經過開關閥后，每一個支路連接到一個比例閥的油口上，三個比例閥的回油連接在一起和油箱接通。