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专利号: 2020106359189
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 流体压力执行机构;一般液压技术和气动技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗时变大偏载的分流马达变速同步系统,其特征在于:它包括顺序连接的负载敏感变量泵(1)、比例方向阀(2)和多台多联设置的分流马达(3),比例方向阀(2)为三通结构,其进油口通过管路与负载敏感泵(1)的出油口连接,其回油口与油箱连接,每台分流马达(3)的出油口管路通过一个执行器支路与一个液压执行器(7)连接,从而实现多个液压执行器的变速同步驱动;

所述的执行器支路包括一端与分流马达(3)的出油口连接的溢流补油回路(4),溢流补油回路(4)通过压力补偿阀(5)连接有换向阀(6);其中溢流补油回路(4)包括分别设置在管路上的溢流阀(4.1)和单向阀(4.2),二者并联在分流马达(3)的出油口,其回油口联通油箱,溢流阀(4.1)可消除终点误差,单向阀(4.2)用于补油,压力补偿阀(5)的入口连接分流马达(3)的出口,压力补偿阀(5)的出口管路连接换向阀(6)的进油口,所有压力补偿阀(5)的Ls口连通并接入负载敏感变量泵(1);

所述比例方向阀(2)为两位三通式,其P口连接负载敏感泵(1)的出油口,T口连接油箱,A口连接分流马达(3)的进油口,其每一联的出口连接一个执行器支路;

所述的执行器支路包括一端与分流马达(3)的出油口连接的溢流补油回路(4),溢流补油回路(4)通过压力补偿阀(5)连接有换向阀(6);其中溢流补油回路(4)包括分别设置在管路上的溢流阀(4.1)和单向阀(4.2),二者并联在分流马达(3)的出油口,其回油口联通油箱,溢流阀(4.1)可消除终点误差,单向阀(4.2)用于补油,压力补偿阀(5)的入口连接分流马达(3)的出口,而其出口连接换向阀(6)的P口,所有压力补偿阀(5)的LS口连通并接入负载敏感变量泵(1),压力补偿阀(5)的出口管路连接换向阀(6)的进油口,所有压力补偿阀(5)的Ls口连通并接入负载敏感变量泵(1),所述换向阀(6),为两位四通电磁换向阀,其出口连接液压执行器(7)的两腔,用于改变执行器(7)运行的方向;所述液压执行器(7)为液压缸或液压马达;

抗时变大偏载的分流马达变速同步系统的工作方法,包括变速、分流、偏载补偿、负载敏感控制四个环节,以实现大偏载或时变负载工况下的高精度、高效率变速同步驱动,具体步骤为:

1)变速:维持比例方向阀的压降基本恒定,改变比例方向阀(2)的开口大小,调节进入分流马达(3)的油液总流量,进而控制各个液压执行器(7)的同步速度;

2)分流:驱动各个液压执行器(7)的油液总流量由负载敏感变量泵(1)泵入多个比例方向阀(2)经分流马达(3)分为多个支路流量;

3)偏载补偿:利用压力补偿阀(5)补偿液压执行器7的负载偏差,使偏载变均载,以彻底消除偏载对分流马达(3)平均分配给各执行器支路油液流量的影响,进而提高分流马达(3)的抗大偏载能力;

4)负载敏感控制:压力补偿阀(5)采集整个分流马达变速同步系统的最高负载压力并反馈给负载敏感变量泵(1),通过最高负载压力的负载敏感控制使负载敏感变量泵(1)输出的油液与负载需求相一致的流量和压力,进而提高各个控制液压执行器(7)的效率和抵抗负载变化的能力。

2.根据权利要求1所述的抗时变大偏载的分流马达变速同步系统,其特征在于:所述的分流马达(3)是柱塞式分流马达或齿轮式分流马达。

3.根据权利要求1所述的抗时变大偏载的分流马达变速同步系统,其特征在于:所述换向阀(6)为两位四通电磁换向阀,换向阀(6)的出口与液压执行器(7)的两腔连接,用于改变执行器(7)运行的方向。

4.一种使用上述任一权利要求所述抗时变大偏载的分流马达变速同步系统的工作方法,其特征在于步骤为:

1)维持比例方向阀的压降基本恒定,改变比例方向阀(2)的开口大小,调节进入分流马达(3)的油液总流量Q,进而控制各个液压执行器(7)的同步速度;

2)驱动各个液压执行器(7)的油液总流量Q由负载敏感变量泵(1)泵入多个比例方向阀(2)经分流马达(3)分为多个支路流量;

3)利用压力补偿阀(5)补偿液压执行器(7)的负载偏差,使偏载变均载,以彻底消除偏载对分流马达(3)平均分配给各执行器支路油液流量的影响,进而提高分流马达(3)的抗大偏载能力;

4)压力补偿阀(5)采集整个分流马达变速同步系统的最高负载压力并反馈给负载敏感变量泵(1),通过最高负载压力的负载敏感控制使负载敏感变量泵(1)输出的油液与负载需求相一致的流量和压力,进而提高各个控制液压执行器(7)的效率和抵抗负载变化的能力。

5.根据权利要求4所述的同步工作方法,其特征在于:利用公式: 计算通过比例方向阀(2)的油液总流量Q,式中,K是阀系数,xv是比例方向阀的开度,Ps是比例方向阀的进口压力,也是负载敏感变量泵(1)的出口压力,Pv是比例方向阀的出口压力,也是分流马达(3)的进口压力,ΔPv是比例方向阀的压降;通过改变比例方向阀(2)的开度xv,来调节整个分流马达变速同步系统的油液总流量Q,并通过各执行器支路上的换向阀(6)输入的油液流量最终控制与执行器支路对应的执行器(7)的运行速度。

6.根据权利要求4所述的工作方法,其特征在于:利用公式:Q=∑Qi,计算各执行器支路中油液流量之和通过比例方向阀(2)的油液总流量Q,式中,Qi是经分流马达(3)均分为多个个执行器支路i的流量,i=1~n,n≥2,n为执行器支路的数量。

7.根据权利要求4所述的工作方法,其特征在于:设任意执行器支路i的负载压力为PLi,负载压力PLi作用于对应执行器支路i上的压力补偿阀(5)的出油口,由于所有压力补偿阀(5)的Ls口连通,取执行器支路i最高负载压力Pm=max(PLi),该最高负载压力反馈到执行器支路i中压力补偿阀(5)的弹簧腔,并与弹簧腔产生的弹簧力Pki一起作用于压力补偿阀(5)的阀芯,此时压力补偿阀(5)处于稳态时;

利用公式:Pci=Pm+Pki计算当压力补偿阀(5)处于稳态时,其进口的压力Pci,由于各执行器支路中使用相同的压力补偿阀(5),其弹簧腔的弹簧力Pki相等,因此进口的压力Pci也相等;因此虽然各支路的负载压力PLi不同,但分流马达(3)各联出口压力Pci却基本相等,油液总流量Q被分流马达(3)平均分配,使各执行器支路的流量相等,即,Qi=Q/n,采用压力补偿阀(5)实现补偿各支路液压执行器(7)负载的偏差,使偏载变均载,彻底消除偏载对分流精度的影响,进而提高分流马达(3)的抗大偏载能力,实现各执行器支路的偏载补偿。

8.根据权利要求4所述的工作方法,其特征在于:压力补偿阀(5)采集整个分流马达变速同步系统的最高负载压力Pm并通过管路反馈给负载敏感变量泵(1),在负载敏感变量泵(1)的负载敏感控制下,负载敏感变量泵(1)的流量为油液总流量Q,为避免溢流损失,负载敏感变量泵(1)的出口压力为Ps=Pm+Pd,Pd为负载敏感泵(1)的压力裕度,为2‑3MPa;可见当负载敏感变量泵(1)的出口流量、压力与负载相适应时可提高同步驱动系统的效率和抵抗负载变化的能力;

比例方向阀(2)与分流马达(3)的总压降为Ps‑Pci=Pd‑Pki=ΔPv+ΔPmi=恒值,式中,ΔPmi是分流马达对i联执行器支路的压降,维持恒值,ΔPv是比例方向阀的压降,在负载变化时通过维持比例方向阀的压降ΔPv,使同步系统的调速特性不受负载变化的影响。