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专利号: 202010609559X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配方法,其特征在于,包括:确定动力机构不同工况下,液压阀控缸系统的系统有效压力;所述系统有效压力为液压阀控缸系统可为动力机构提供的最大有效压力;所述动力机构的工况包括液压缸无杆腔进油工况和液压缸有杆腔进油工况;

根据所述液压阀控缸系统的系统有效压力,确定动力机构的最大供给功率和动力机构的速度平方刚度;具体包括:所述最大供给功率为: VL为负载速度,NP为动力机构的最大供给功率,Ps为液压阀控缸系统的系统压力,A1为动力机构液压缸无杆腔面积,A2为动力机构液压缸有杆腔面积,xv为液压控制阀阀芯位移,xv≥0表示液压缸无杆腔进油工况,xv<0液压缸有杆腔进油工况;

根据所述动力机构液压缸活塞的速度确定所述动力机构液压缸活塞速度平方;

根据所述动力机构液压缸活塞速度平方对所述动力机构的液压缸输出力取导数,再取倒数后确定所述动力机构的速度平方刚度;

根据所述动力机构的最大供给功率和速度平方刚度,确定所述动力机构与负载匹配的性能指标;

基于所述性能指标,求解满足轻量化液压阀控缸系统的动力机构参数;具体包括:获取动力机构负载特性;所述动力机构负载特性为 其中,FL为负载力,t为时间,f(t)为负载力关于时间的函数,v(t)为负载速度关于时间的函数;

确定动力机构输出特性曲线与负载轨迹曲线的切点位置,动力机构参数及负载压力系数为:其中,t1为切点位置处的时间,Pn为液压阀控缸系统的系统有效压力;Av为液压控制阀通油面积,ρ为液压油密度,n为动力机构液压缸两腔面积比,Cd为液压控制阀节流口流量系数;k为负载压力系数; 为力‑速度平方平面上负载轨迹在t1时刻的斜率;

对每个切点位置的动力机构最大供给功率和速度平方刚度进行量化;

根据量化后的动力机构最大供给功率和速度平方刚度,利用所述动力机构与负载匹配的性能指标计算每个切点位置处的性能指标值;

将性能指标值最大的切点位置对应的动力机构参数,确定为满足轻量化液压阀控缸系统的动力机构参数。

2.根据权利要求1所述的液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配方法,其特征在于,所述确定动力机构不同工况下,液压阀控缸系统的系统有效压力,具体包括:根据所述动力机构的工况,确定所述动力机构的液压缸输出力;

根据所述动力机构的液压缸输出力,确定液压控制阀的压降;

根据所述液压控制阀的压降,确定所述液压控制阀进入液压缸无杆腔的流量;

根据所述液压控制阀进入液压缸无杆腔的流量确定所述动力机构液压缸活塞的速度;

根据所述动力机构的液压缸输出力和所述动力机构液压缸活塞的速度,确定所述动力机构的输出功率;

确定使所述动力机构的输出功率最大时的所述动力机构的负载压力;

根据所述动力机构最大输出功率时的负载压力确定所述液压阀控缸系统的系统有效压力。

3.根据权利要求1所述的液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配方法,其特征在于,所述根据所述动力机构的最大供给功率和速度平方刚度,确定所述动力机构与负载匹配的性能指标,具体包括:利用公式 确定所述动力机构与负载匹配的性能指标;

其中,Jf为动力机构与负载匹配的性能指标,αf为与动力机构最大供给功率相关的参数,βf为与动力机构速度平方刚度相关的参数,αf+βf=1; 为动力机构的速度平方刚度,ρ为液压油密度,Cd为液压控制阀节流口流量系数,n=A2/A1。

4.一种液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配系统,其特征在于,包括:系统有效压力确定模块,用于确定动力机构不同工况下,液压阀控缸系统的系统有效压力;所述系统有效压力为液压阀控缸系统可为动力机构提供的最大有效压力;所述动力机构的工况包括液压缸无杆腔进油工况和液压缸有杆腔进油工况;

动力机构最大供给功率和速度平方刚度确定模块,用于根据所述液压阀控缸系统的系统有效压力,确定动力机构的最大供给功率和动力机构的速度平方刚度;具体包括:最大供给功率确定单元,用于确定所述动力机构的最大供给功率;所述最大供给功率为: VL为负载速度;NP为动力机构的最大供给功率,Ps为液压阀控缸系统的系统压力,A1为动力机构液压缸无杆腔面积,A2为动力机构液压缸有杆腔面积,xv为液压控制阀阀芯位移,xv≥0表示液压缸无杆腔进油工况,xv<0液压缸有杆腔进油工况;

动力机构液压缸活塞速度平方确定单元,用于根据所述动力机构液压缸活塞的速度确定所述动力机构液压缸活塞速度平方;

动力机构的速度平方刚度确定单元,用于根据所述动力机构液压缸活塞速度平方对所述动力机构的液压缸输出力取导数,再取倒数后确定所述动力机构的速度平方刚度;

动力机构与负载匹配的性能指标确定模块,用于根据所述动力机构的最大供给功率和速度平方刚度,确定所述动力机构与负载匹配的性能指标;

动力机构参数求解模块,用于基于所述性能指标,求解满足轻量化液压阀控缸系统的动力机构参数;具体包括:动力机构负载特性获取单元,用于获取动力机构负载特性;所述动力机构负载特性为其中,FL为负载力,t为时间,f(t)为负载力关于时间的函数,v(t)为负载速度关于时间的函数;

动力机构参数及负载压力系数确定单元,用于确定动力机构输出特性曲线与负载轨迹曲线的切点位置,动力机构参数及负载压力系数为:其中,t1为切点位置处的时间,Pn为液压阀控缸系统的系统有效压力;Av为液压控制阀通油面积,ρ为液压油密度,n为动力机构液压缸两腔面积比,Cd为液压控制阀节流口流量系数;k为负载压力系数; 为力‑速度平方平面上负载轨迹在t1时刻的斜率;

量化单元,用于对每个切点位置的动力机构最大供给功率和速度平方刚度进行量化;

切点位置处的性能指标值计算单元,用于根据量化后的动力机构最大供给功率和速度平方刚度,利用所述动力机构与负载匹配的性能指标计算每个切点位置处的性能指标值;

动力机构参数确定单元,用于将性能指标值最大的切点位置对应的动力机构参数,确定为满足轻量化液压阀控缸系统的动力机构参数。

5.根据权利要求4所述的液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配系统,其特征在于,所述系统有效压力确定模块具体包括:动力机构液压缸输出力确定单元,用于根据所述动力机构的工况,确定所述动力机构的液压缸输出力;

液压控制阀压降确定单元,用于根据所述动力机构的液压缸输出力,确定液压控制阀的压降;

液压控制阀进入液压缸无杆腔的流量确定单元,用于根据所述液压控制阀的压降,确定所述液压控制阀进入液压缸无杆腔的流量;

动力机构液压缸活塞的速度确定单元,用于根据所述液压控制阀进入液压缸无杆腔的流量确定所述动力机构液压缸活塞的速度;

动力机构的输出功率确定单元,用于根据所述动力机构的液压缸输出力和所述动力机构液压缸活塞的速度,确定所述动力机构的输出功率;

动力机构的负载压力确定单元,用于确定使所述动力机构的输出功率最大时的所述动力机构的负载压力;

系统有效压力确定单元,用于根据所述动力机构最大输出功率时的负载压力确定所述液压阀控缸系统的系统有效压力。

6.根据权利要求4所述的液压阀控缸系统动力机构与负载轻量化匹配系统,其特征在于,所述动力机构与负载匹配的性能指标确定模块,具体包括:性能指标确定单元,用于利用公式 确定所述动力机构与负载匹配的性能指标;

其中,Jf为动力机构与负载匹配的性能指标,αf为与动力机构最大供给功率相关的参数,βf为与动力机构速度平方刚度相关的参数,αf+βf=1; 为动力机构的速度平方刚度,ρ为液压油密度,Cd为液压控制阀节流口流量系数,Av为液压控制阀通油面积,n为动力机构液压缸两腔面积比,n=A2/A1。