出，第一路壓力油分油路再分成=個支 路，第一支路串聯開關閥7. 6后接到比例閥11. 1P 口，第二支路串聯開關閥7. 9后接到比例 閥11. 2P 口，第S支路串聯開關閥7. 12后接到比例閥11. 3P 口，第二路壓力油分油路再分 成S個支路，第一支路串聯開關閥7. 7后接到比例閥11. 1P 口，第二支路串聯開關閥7. 10 后接到比例閥11. 2P 口，第S支路串聯開關閥7. 13后接到比例閥11. 3P 口，第S路壓力油 分油路再分成=個支路，第一支路串聯開關閥7. 8后接到比例閥11. 1P 口，第二支路串聯開 關閥7. 11后接到比例閥11. 2P 口，第^支路串聯開關閥7. 14后接到比例閥11. 3P 口，^個 并列比例閥的回油連接在一起和油箱接通；比例閥11. 1的出口分成S路支路，第一路支路 串聯開關閥7. 15后連接在液壓缸12. 1的進油口，第二路支路串聯開關閥7. 21后連接在液 壓缸12. 2的進油口，第S路支路串聯開關閥7. 27后連接在液壓缸12. 3的進油口；比例閥 11. 2的出口分成S路支路，第一路支路串聯開關閥7. 16后連接在液壓缸12. 1的進油口， 第二路支路串聯開關閥7. 22后連接在液壓缸12. 2的進油口，第=路支路串聯開關閥7. 28 后連接在液壓缸12. 3的進油口；比例閥11. 3的出口分成=路支路，第一路支路串聯開關閥 7. 17后連接在液壓缸12. 1的進油口，第二路支路串聯開關閥7. 23后連接在液壓缸12. 2的 進油口，第=路支路串聯開關閥7. 29后連接在液壓缸12. 3的進油口；液壓缸12. 1的回油 路分成=路支路，第一路支路串聯開關閥7. 18后接在比例閥11. 1上，第二路支路串聯開關 閥7. 19后接在比例閥11. 2上，第S路支路串聯開關閥7. 20后接在比例閥11. 3上，液壓缸 12. 2的回油路分成=路支路，第一路支路串聯開關閥7. 24后接在比例閥11. 1上，第二路支 路串聯開關閥7. 25后接在比例閥11. 2上，第=路支路串聯開關閥7. 26后接在比例閥11. 3 上，液壓缸12. 3的回油路分成=路支路，第一路支路串聯開關閥7. 30后接在比例閥11. 1 上，第二路支路串聯開關閥7. 31后接在比例閥11. 2上，第=路支路串聯開關閥7. 32后接 在比例閥11. 3上，每一個比例閥的進油口配有一個流量傳感器13. 1、13.2、13. 3和一個壓 力傳感器14. 1、14. 2、14. 3,每一個比例閥的出油口配有一個壓力傳感器14. 4、14. 5、14. 6、 14. 7、14. 8、14. 9。
[0024] 具體來說，可W分為如下幾個步驟：
[0025] 1)多源流量級各個元件按照圖2的連接方式連接，W此來實現流量的匹配。各個 元件連接好后，液壓累首先為低壓蓄能器10充液，此時打開低壓蓄能器前的開關閥7. 5,低 壓蓄能器充完液后再為中壓蓄能器9充液，打開中壓蓄能器前的開關閥7. 4,中壓蓄能器充 完液后再為高壓蓄能器8充液，打開高壓蓄能器前的開關閥7. 3,充液完成后，系統(tǒng)開始正 常工作，此時根據具體工況的壓力和流量需求確定多源流量級的工作方式，即液壓累供油 或液壓累和蓄能器共同供油，如果此時有液壓累不參與供油，則需要打開該累的旁路卸荷 閥，累的出口油液通過旁路卸荷閥流回油箱，W此來實現系統(tǒng)在不同工況下所需的各種流 量，然后壓力油分S路輸出，使系統(tǒng)能夠輸出相同流量不同壓力的油液。
[0026] 2)壓力分級模塊按照圖2所示與多源流量級連接，根據系統(tǒng)的工況設定3種不同 的安全壓力，配合累口蓄能器，輸出各種不同壓力不同流量的油液，實現了壓力分級，W滿 足系統(tǒng)的要求，壓力分級后各路壓力油經開關閥分別連接到功能控制閥模塊。
[0027] 3)功能控制閥模塊按照圖3連接，功能控制閥模塊輸出的液壓油分成多路接到各 個執(zhí)行器上。
[002引 4)每一個功能控制閥都和所有的執(zhí)行器相連，W使執(zhí)行元件可W獲得各種壓力和 流量的油液，實現執(zhí)行元件的各種運動，同時系統(tǒng)具有冗余。
【主權項】
1. 一種基于多源網絡的液壓系統(tǒng)設計方法，按所述設計方法所設計的液壓系統(tǒng)包括： 油箱、變量液壓累、驅動變量液壓累的電機、定量液壓累、驅動定量液壓累的電機、低壓蓄能 器、中壓蓄能器、高壓蓄能器、低壓力安全閥、中壓力安全閥、高壓力安全閥、開關閥、比例 閥、壓力傳感器、流量傳感器、執(zhí)行器，其特征是；變量液壓累和定量液壓累的進油口均與油 箱連接，變量液壓累和定量液壓累的出口分別連接一個單向閥，然后分成=路分油路，變量 液壓累和定量液壓累的出口都配有和油箱聯通的安全閥，且定量液壓累的出口均配有與油 箱聯通的旁路卸荷閥，在分成=路的分油路中，第一路分油路作為高壓力等級分油路，在油 路上連接有高壓蓄能器，第二路分油路作為中壓力等級分油路，在油路上連接有中壓蓄能 器，第=路分油路作為低壓力等級分油路，在油路上連接有低壓蓄能器，在低壓蓄能器、中 壓蓄能器和高壓蓄能器的出口處分別配有一個開關閥，經過壓力分級的壓力油分油路每一 路再分成=個支路，分別連接到=個并列的開關閥上，經過開關閥后，每一個支路連接到一 個比例閥上，每一個比例閥的出口也分成=路分別連接到=個并列的開關閥上，經過開關 閥后，每一個支路連接到一個執(zhí)行器的液壓缸進油口上，液壓缸的回油分成=路分別連接 到立個并列的開關閥上，經過開關閥后，每一個支路連接到一個比例閥的油口上，立個比例 閥的回油連接在一起和油箱接通。
2. 根據權利要求1所述的基于多源網絡的液壓系統(tǒng)設計方法，其特征是；所述基于多 源網絡的液壓系統(tǒng)分為四個模塊；多源流量級、壓力分級模塊、功能控制閥模塊和多執(zhí)行 器，多源流量級包括油箱、電機、定量累、變量累、低壓蓄能器、中壓蓄能器、高壓蓄能器、單 向閥，多源流量級內部各個定量累配有與油箱聯通的旁路卸荷閥，且包括定量累和變量累 的所有液壓累的出口都連接有一個單向閥，油路分成=路分油路，第一路連接高壓蓄能器， 第二路連接中壓蓄能器，第=路連接低壓蓄能器，在每一個蓄能器的出口配有一個開關閥， =路分油路中任一分油路不工作時用蓄能器出口的開關閥切斷該路的蓄能器，通過控制各 開關閥能夠使液壓累單獨或與低壓蓄能器、中壓蓄能器或高壓蓄能器中任一部件共同供 油，各個液壓累出口的單向閥起隔斷作用；壓力分級模塊包括低壓力安全閥、中壓力安全閥 和高壓力安全閥；經過壓力分級的壓力油分油路每一路再分成=個支路，分別連接到=個 并列的開關閥上，經過并列的開關閥后，每一個支路連接到一個比例閥上，立個并列比例閥 的回油連接在一起和油箱接通；每一個比例閥的出口也分成=路支路分別連接到=個并列 的開關閥上，經過并列的開關閥后，每一路支路連接到多執(zhí)行器中的一個執(zhí)行器的液壓缸 進油口上，液壓缸的回油分成=路支路分別連接到相應的開關閥上，經過開關閥后，每一路 支路連接到一個比例閥的油口上，呈現網狀結構。
3. 根據權利要求2所述的基于多源網絡的液壓系統(tǒng)設計方法，其特征是；所述基于多 源網絡的液壓系統(tǒng)的控制步驟如下： 1)液壓累首先為低壓蓄能器充液，此時打開低壓蓄能器出口處的開關閥，低壓蓄能器 充完液后再為中壓蓄能器充液，打開中壓蓄能器出口處的開關閥，中壓蓄能器充完液后再 為高壓蓄能器充液，打開高壓蓄能器出口處的開關閥，充液完成后，系統(tǒng)開始正常工作，此 時根據具體工況的壓力和流量需求確定多源流量級的工作方式，如果此時有液壓累不參與 供油，則需要打開該累的旁路卸荷閥，累的出口油液通過旁路卸荷閥流回油箱，W此來實現 系統(tǒng)在不同工況下所需的各種流量，然后壓力油分S路輸出，使系統(tǒng)能夠輸出相同流量不 同壓力的油液； 2) 壓力分級模塊，實現不同壓力級的安全壓力控制，配合蓄能器，實現不同壓力輸出； 3) 功能控制閥模塊輸出的液壓油，分成=路，分別接到=個執(zhí)行器的液壓缸上，將油液 輸送到每個執(zhí)行器上，使各執(zhí)行器獲得各種相匹配的壓力和流量的油液，實現執(zhí)行器的各 種運動； 4) 基于多源網絡的液壓系統(tǒng)，在多源流量級和執(zhí)行器間存在7種可行的回路，在系統(tǒng) 方案設計階段，首先累源和執(zhí)行器呈網狀連接，然后通過仿真模擬進行離線自學習，針對不 同負載工況，分別使系統(tǒng)工作在設定的3種壓力下，同時每種壓力下又有7種可選回路，共 需進行21次實驗來進行離線自學習；在離線自學習的過程中，分別記錄不同工況下的21次 實驗的流量和壓力傳感器采集的數據，得出每個回路的能量消耗，輸送給專家?guī)?，并找出?耗最小的回路，進而確定某種工況下的最優(yōu)液壓傳動系統(tǒng)及其控制方案；當一個點出現故 障時，首先剔除包含該點的所有回路，再根據知識庫從剩余的回路中選擇能耗最低的回路 進而完善液壓傳動及控制系統(tǒng)，使其具有冗余功能。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多源網絡的液壓系統(tǒng)設計方法，按所述設計方法所設計的液壓系統(tǒng)，通過多泵和蓄能單元的靈活搭配，形成具有不同流量、壓力輸出特性、相互獨立且有一定能量儲備能力的多個液壓源。利用網絡流的拓撲映射關系，實現泵源和執(zhí)行器的匹配，同時選擇一個最優(yōu)路徑，以此來減少能量損失。其優(yōu)點是：通過泵源和壓力分級閥組、壓力分級閥組和控制閥組、控制閥組和執(zhí)行元件之間的網絡連接，實現了回路中壓力和流量的匹配，提高了系統(tǒng)的效率和能量利用率，同時提高了系統(tǒng)的可靠性。同時，本發(fā)明還可以根據工況，利用多余回路和蓄能器來實現能量的回收再利用。
【IPC分類】F15B11-17
【公開號】CN104533859
【申請?zhí)枴緾N201410648333
【發(fā)明人】姚靜, 劉勝凱, 李彬, 孔祥東
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月14日