[發明專利]一種高能效液壓集成塊的流道設計方法

有效

• 申請號: 202110060021.2
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112765744B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 黃海鴻;錢程;金瑞;李磊;劉志峰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種高能效液壓集成塊的流道設計方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟1、建立液壓集成塊的數學模型：

步驟1.1、根據液壓原理圖確定液壓集成塊上液壓元件型號，創建并初始化液壓元件信息表HC＝{hc₁,hc₂,...,hc_i,...,hc_I}，其中，hc_i為第i個液壓元件的信息集合，I為液壓元件總數；并有：

其中，L×W×H表示信息集合hc_i中存儲的第i個液壓元件的外形尺寸，即長、寬、高；(x_i,y_i,z_i)表示信息集合hc_i中存儲的第i個液壓元件在液壓集成塊中的安裝矢量坐標，θ_i為安裝角度，n_i為第i個液壓元件的端口總數，(dx_j,dy_j)為第j個端口的中心點相對第i個液壓元件的中心點的位置偏移量，j＝1,2,...,n_i；

步驟1.2、根據液壓原理圖確定液壓集成塊上所有液壓元件端口間的連通關系，創建并初始化端口信息表

其中表示第p個端口組，且包含m_p個相互連通的端口，n為端口組數；為第p個端口組中第q個端口信息集合，且中記錄有第q個端口的直徑坐標流速和壓強液壓集成塊上的端口總數

步驟1.3、利用柵格法將液壓集成塊劃分的均勻網格空間，創建并初始化矩陣A_l×w×h作為網格空間模型，其中，l、w和h為矩陣的維數，矩陣A_l×w×h中的元素a_x,y,z表示對應坐標(x,y,z)的網格空間；

步驟2、液壓集成塊的路徑規劃：

步驟2.1、根據布局規則，隨機初始化液壓元件的布局，設置液壓元件信息表HC中液壓元件的安裝參數x_i、y_i、z_i、θ_i和端口信息表T中的端口坐標

步驟2.2、利用式(1)計算端口信息表T中第p個端口組的端口直徑和D^p，并按端口直徑和對端口組進行降序排序，得到排序后的端口信息表T′；

步驟2.3、利用式(2)計算端口組中兩端口間的綜合代價R_qk，并將按綜合代價對端口組內的端口進行降序排序，得到再次排序后的端口信息表T″；

式(2)中，D_qk為第q個端口的直徑與第k個端口的直徑的直徑和，L_qk為第q個端口和第k個端口間的距離，取1≤p＜k≤m_p，w₁和w₂為兩個權值；

步驟2.4、從再次排序后的端口信息表T″中依次選擇端口組，并基于Astar算法結合擴展節點法對按序所選擇的端口組進行多端口間的路徑規劃，從而輸出當前路徑集合R；

步驟2.5、以式(3)為優化目標，以液壓元件的安裝要求和液壓集成塊的安全要求作為設計約束，從步驟2.3開始使用優化算法對液壓元件布局中的液壓元件信息表HC的安裝矢量坐標、安裝角度和端口信息表T″中的端口坐標進行迭代優化，從而得到液壓元件的最佳布局；

式(3)中，L_u、S_u、Elbow_u、Δh_u分別為當前路徑集合R中路徑u的長度、面積、轉彎數目和流阻；L、W、H分別為液壓集成塊的長、寬、高；

步驟2.6、根據液壓元件的最佳布局，輸出布局優化后的規劃路徑集合R_opt；

步驟3、流道的局部結構優化：

步驟3.1、提取規劃路徑集合R_opt中的轉彎路徑，并根據端口信息表T中第q個端口的直徑流速壓強建立彎道仿真模型并對彎道結構進行優化，得到優化后的彎道仿真模型；

步驟3.2、按照優化后的彎道仿真模型、規劃路徑集合R_opt和最終的端口信息表T″建立完整的流道仿真模型；

步驟4、根據流道仿真模型及其應力分布確定壁厚，從而生成液壓集成塊流道的3D打印模型。