[发明专利]一种基于多源网络的液压系统设计方法

说明书

技术领域

本发明属于液压技术应用领域，涉及一种基于多源网络的液压系统设计方法。

背景技术

液压技术作为现代传动与控制的关键技术之一，被广泛的应用于行走机械、矿山机械、船舶机械、航空航天机械等。液压技术的应用和发展被视为是衡量一个国家的工业化水平和现代工业发展水平的重要标志。液压系统具有高功重比、响应快、刚度大、承载能力强等优点。然而，传统的液压系统具有效率低、可靠性差、受温度影响较大等缺点。

重型机械的液压系统通常具有多个液压泵(即多泵源)和多个执行元件(即多执行器)，工作过程中各个执行器的工况不尽相同，具有高速时轻载，低速时重载两个特点，且高低速相差悬殊，为了满足系统工作时的需求，设计液压系统时一般按液压系统所需的最大压力和最大流量来选择液压泵，而系统大部分时间工作在部分载荷区。这时泵源以最大压力和最大流量输出，会造成大量的液压油从溢流阀流走，势必会造成能量的浪费，其根源在于泵源与执行器不匹配。此外，液压源与执行器间均采用单通路连接方式，即液压源与执行器之间只有一个通路，这种连接方式虽然简单，易于控制，但是通路中任一环节出现故障，均会使整条通路无法工作，进而导致整个液压系统不能正常工作。系统的能量在液压源和各执行器间单向传输，不便于能量流在各执行器间进行调配。因此，研究如何设计高效可靠的液压系统势在必行。

目前，用于提高液压系统效率的常用设计方法是采用变量泵作为主控元件，即泵控系统，但是效果并不理想，原因是当负载变大时，液压泵的内泄漏增加， 造成液压缸或液压马达的速度特性变差。此外，快速响应变量泵的价格昂贵，维护成本高也是限制此类系统应用的一个重要原因。

发明内容

本发明针对上述液压系统中存在的缺陷，提供一种基于网络的具有传动效率高、可靠性高和能够实现能量回收的液压多源网络系统的设计方法。

所谓多源是指改变原有的多泵共源的拓扑结构形式，通过多泵和蓄能单元的灵活搭配，形成具有不同流量、压力输出特性、相互独立且有一定能量储备能力的多个液压源。所谓网络是利用网络流的拓扑映射关系，实现泵源和执行器的匹配，同时选择一个最优路径，以此来减少能量损失。

本发明的目的是这样实现的：

本发明基于上述多源和网络两个概念提供的基于多源网络的液压系统设计方法所设计的液压系统包括油箱、变量液压泵、驱动变量液压泵的电机、定量液压泵、驱动定量液压泵的电机、低压蓄能器、中压蓄能器、高压蓄能器、低压力安全阀、中压力安全阀、高压力安全阀、开关阀、比例阀、压力传感器、流量传感器、执行器，变量液压泵和定量液压泵的进油口均与油箱连接，变量液压泵和定量液压泵的出口分别连接一个单向阀，然后分成三路分油路，变量液压泵和定量液压泵的出口都配有和油箱联通的安全阀，且定量液压泵的出口均配有与油箱联通的旁路卸荷阀，在分成三路的分油路中，第一路分油路作为高压力等级分油路，在油路上连接有高压蓄能器，第二路分油路作为中压力等级分油路，在油路上连接有中压蓄能器，第三路分油路作为低压力等级分油路，在油路上连接有低压蓄能器，在低压蓄能器、中压蓄能器和高压蓄能器的出口处分别配有一个开关阀，经过压力分级的压力油分油路每一路再分成三个支路，分别连接到三个并列的开关阀上，经过开关阀后，每一个支路连接到一个比例 阀上，每一个比例阀的出口也分成三路分别连接到三个并列的开关阀上，经过开关阀后，每一个支路连接到一个执行器的液压缸进油口上，液压缸的回油分成三路分别连接到三个并列的开关阀上，经过开关阀后，每一个支路连接到一个比例阀的油口上，三个比例阀的回油连接在一起和油箱接通。