一种数字和模拟组合控制液压系统多泵源的构型设计方法

摘要

一种数字和模拟组合控制液压系统多泵源的构型设计方法，它主要包括如下步骤：1、根据液压设备的动作要求，求出液压系统所需的流量需求Q(t)、最大流量值Q_max以及最大流量变化率的绝对值h；2、根据本发明提供的理论公式，确定定量泵组的最佳组合系数λ和定量泵组中最小泵的排量D₁；3、根据本发明提供的理论公式，确定定量泵的台数m及泵的最大排量D_k；4、确定变量泵的台数n及满排量γ_j。本发明实现了负载的流量匹配，具有响应快、无溢流损失、传动效率高、输出流量连续可调的优点，既具有传统的阀控系统和泵控系统的优势，又避免了泵控系统投资大、维护成本高的缺点。

主权项

一种数字和模拟组合控制液压系统多泵源的构型设计方法，它的液压系统包括第一变量泵A₁、第二变量泵A₂、……、第n变量泵A_n、第一定量泵B₁、第二定量泵B₂、……、第m定量泵B_m、第一电磁卸荷阀C₁、第二电磁卸荷阀C₂、……、第m电磁卸荷阀C_m、第一安全阀E₁、第二安全阀E₂、……、第m安全阀E_m、第一单向阀F₁、第二单向阀F₂、……、第n+m单向阀F_n+m、油箱G；每个定量泵的出口和油箱之间跨接一个电磁卸荷阀和一个安全阀，电磁卸荷阀的作用是控制相应定量泵接入系统的状态，安全阀防止压力过载；m个定量泵和n个变量泵的出口均汇于一点后作为多泵源的压力油输出口；设定量泵排量为D_i，单位为ml/r，对应的输出流量为Q_Di，单位为L/min，1≤i≤m；变量泵最大排量分别γ_j，单位为ml/r，满排量时输出流量分别为Q_Ajmax，单位为L/min，1≤j≤n；所有泵电机转速均为n_p，单位为r/min；流量曲线上最大斜率的绝对值h，单位为L/s²，其特征在于：其设计方法的步骤如下：(1)根据实际工业生产中主机设备的工况要求，求出该设备的液压系统所需的流量需求Q(t)，并求出最大流量值Q_max以及最大流量变化率的绝对值h；(2)确定定量泵组的最佳组合系数λ和定量泵组中最小泵的排量D₁。综合考虑泵组输出流量与负载流量需求偏差度、泵切换频率、流量冲击程度、泵组成本等因素后，得出最小泵排量D₁理论计算公式如下：$D_1=\lambda ·\frac{1000·Q_{\max }}{n_p}=1000·(\alpha ·ϵ+\beta ·\omega +\gamma ·\sigma +\zeta ·\delta )·\frac{Q_{\max }}{n_p}$其中，λ为定量泵组的最佳组合系数，并且0＜λ≤1；ε、ω、σ、δ分别表示定泵组输出流量与负载流量需求偏差、泵组切换频率、流量切换冲击程度、泵组成本对定量泵台数的最佳影响系数，并且均是介于0到1之间的无量纲数。权重系数α、β、γ、ζ满足关系式α+β+γ+ζ＝1，权重系数的大小根据设计要求确定；(3)确定定量泵的台数m及泵的最大排量D_k。采用部分二进制排量比的定量泵组，即D₁∶D₂∶D₃…D_k∶D_k+1…D_m＝2⁰∶2¹∶2²…2^k∶2^k…2^k；因此，定量泵台数及最大排量为：$m\ge {\log }_2(\frac{1}{\lambda }+1)$$D_k=...D_m=\frac{1000}{n_p}·\frac{2^{m-1}}{2^{m+1}-1}·\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{Di}}$取m为大于的最小正整数，而D_k取实际排量系列值当中与理论计算值最为接近的数值；(4)确定变量泵的台数n及满排量γ_j。变量泵组排量一般取相同值，根据所有变量泵满排量输出时的流量曲线斜率值h′大于所需流量曲线上最大斜率的绝对值h要求，得出变量泵组排量与台数的关系式：${\gamma }_j\ge \frac{1000}{n·n_p}·{\left|\frac{\mathrm{dQ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}\right|}_{\max }$考虑到实际产品系列以及成本因素，根据该公式，台数n从1逐渐增加，分别求出对应的排量值，直至确定成本较为合理的一组解。