[發明專利]用于軸向活塞開路泵的可變負載檢測彈簧設置

有效

• 申請號: 201510095610.9
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104895775B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 阿比吉特·達斯
• 申請（專利權）人: 丹佛斯動力系統公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 王靜

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年3月3日遞交的美國臨時申請第61/947,038號的權益。

技術領域

本發明涉及液壓負載檢測系統，并且更具體地，涉及用于非線性應用的液壓負載檢測系統。

背景技術

負載檢測系統廣泛地用于整個動力液壓工業。這種系統的流行的主要原因之一是控制的簡單性。通過正確地使用負載檢測和壓力控制，負載檢測系統本質上典型地是被動式的，其看起來容易解析。在解析得出的方案和實際應用之間的差異在于選擇合理的參數，例如間隙、閥軸面積輪廓等。這些參數中的一些規定泵的整體穩定性，并且在大多數情況下它們通過幾種反復試驗法計算出。

例如在挖掘機中看到的完全的液壓負載檢測系統本質上是復雜的模型。諸如引擎、液壓泵、閥的部件、非特定負載動力學以及非特定操作者行為可以在復雜的負載檢測系統中以多種方式造成不穩定。許多人已經以不同的方式面對這種情形。大多數人忽視了一些實際因素，例如負載檢測控制軸面積的作用等。對于通常的負載檢測系統，如果引擎速度被設定為恒定，輸入至閥的操作者輸入僅是輸入至系統的外部輸入或作用，其驅使整個系統的穩定性。負載的變化可以看作外部擾動。即使可以用公式表示對于整個系統一個輸入的控制算法，但是將非常難以獲得解析方案，因為所涉及的非線性動力學是復雜的。線性化的模型對于預測負載情形是足夠好的，但是基于線性化的模型得出的控制作為在非特定負載條件下的非線性控制不是有效的。因此，本領域中需要一種解決這些缺陷的方式。

因此，本發明的目的在于證明基于非線性化模型的液壓負載檢測控制。

本發明的另一目的在于提供一種通過操作者命令和負載檢測閥軸有效開口面積激勵的液壓負載控制。

這些或其他目的基于下面的說明書、附圖以及權利要求對于本領域的普通技術人員將是清楚的。

發明內容

用于非線性應用的液壓負載檢測系統具有與操作者命令相關的第一子系統、與負載檢測軸有效開口面積相關的第二負載系統以及與負載檢測軸位移相關的第三子系統。用以穩定第一子系統的第一控制輸入和用以穩定第二子系統的第二控制輸入通過將反推控制應用于第一和第二子系統通過計算機來確定。

使用第一和第二控制以及第三子系統，通過計算機計算可行的負載檢測面積。隨后，計算機使用可行的負載檢測面積以控制液壓泵。

附圖說明

圖1是負載檢測泵的側面剖視圖；

圖2是負載檢測系統的示意圖；

圖3是示出負載檢測閥軸可變面積槽的圖；

圖4是對比泵源和負載壓力的曲線；

圖5是泵保護的相位圖的曲線圖；

圖6是負載振蕩條件下系統壓力的曲線圖；

圖7是示出計算的負載檢測閥軸面積的曲線圖；

圖8是示出操作者命令/閥的節流孔面積的曲線圖；

圖9是示出來自源的負載流的曲線圖；

圖10是示出可變極限壓力的曲線圖；和

圖11是示出氣缸位置的曲線圖。

具體實施方式

參考圖1，圖中示出的是負載檢測泵10的剖視圖。泵10內包含伺服活塞12，該伺服活塞12可滑動地容納在伺服活塞導向器14內。導向器14接合操作地連接至轉子軸18的旋轉斜盤16。與伺服活塞12相對并且另外與旋轉斜盤16接合的是具有偏壓彈簧22的偏壓活塞20。

圖2示出液壓負載檢測系統的示意圖。電動機24連接至泵10。泵10傳送至控制閥28并將來自罐26的流體加壓至系統壓力。作為示例，閥28是通過操作者輸入控制的可變面積節流孔。設置補償回路30，其包括壓力限制補償閥32和負載檢測補償閥34。系統還包括扭矩控制閥36，例如伺服活塞，其調節旋轉斜盤16的位移。個人計算機38連接至所述系統。替換地，可以使用負載檢測控制。

通過下來的微分方程描述液壓系統的非線性模型。通過下式給出負載檢測閥軸動力學：

其中，等于每單位面積的負載檢測彈簧力，也被稱為極限(margin)壓力。壓力控制閥軸動力學通過下式給出：

其中是設定為單位面積的力的壓力控制彈簧設定，在本文后面將對它進行設計。旋轉斜盤kit動力學由方程(3)給出。

T_mswash是泵活塞移動產生的旋轉斜盤或搖晃力矩。我們使用制成表格的測試數據將該動力學解釋成模擬結果。伺服進入和出去的伺服流量被限定為方程(8)：