一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，包括至少两个不同排量的液压泵/马达、至少两个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，这使其能在两种状态模式间切换，当换向阀左位工作时，液压泵马达T口经换向阀从油箱吸油，处于液压泵状态，当换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经换向阀P口进入液压泵/马达，驱动液压泵/马达，从而使其工作在马达状态，提升有级变量系统的动作平顺性和稳定性，使得机械元件的寿命、系统的可靠性和操作者的舒适性得到很大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统
本技术涉及数字液压领域，具体涉及一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，特别涉及对流量控制精度要求不高，但需要高可靠性、低成本、对油液清洁度要求较低、且传统有级变量系统冲击及抖振较大、机械元件寿命和驾驶员舒适程度难以满足要求的场合。
技术介绍
数字液压是通过对离散的变量液压元件进行实时控制得到系统输出的一种新兴技术，与传统液压变量控制技术相比具有低成本、高响应、易控制、高效率等优点，近年来得到了液压行业的广泛关注。传统液压变量控制多采用柱塞式变量元件，对油液污染极为敏感，可靠性较差，成本高；在控制中存在变量响应慢、零点漂移、易受干扰等问题，采用可与数字控制形式直接对接的有级变量方式能够克服上述问题。中国专利公布号为CN102141040B,公布日为2016年12月14日,技术名称为“多齿轮泵有级变量系统”，申请人为吉林大学。该专利采用多个定量泵/马达组成有级变量系统，利用组合序列中最低排量的泵/马达作为变量最小梯度，通过普通的开关阀逻辑控制实现泵/马达排量的有级调节。其元件采用串联液压泵/马达改制而成，具有自吸能力强、国产化技术成熟、价格低廉等优点，但是有级变量在变量过程中由于排量的阶梯性跃变会引起液压管路中的冲击和系统的抖振等现象，一方面易造成系统可靠性的降低，另一方面也可能恶化操作者的舒适性，这一缺陷是限制有级变量技术发展的一个重大问题。液压泵/马达是一种工作模式可逆的液压元件。在有级变量数字液压泵/马达中，利用油路的改变可以使其中的组合单元工作于泵或马达两种模式。当其工作于泵模式时，吸收机械能，输出液压能；当其工作于马达模式时，吸收液压能，输出机械能。基于上述原理，如果将机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，就可以大大增加排量的组合方式。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是降低现有数字泵/马达有级变量系统的变量压力冲击，改善系统抖振，提高机械元件使用寿命、系统可靠性及驾驶员的舒适度。本技术的技术方案是：一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口相连；所述换向阀组(4)中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀，或是能与p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀达到相同功能效果的其他阀的组合。本技术所述数字液压泵/马达优先采用齿轮泵/马达。本技术数字液压泵/马达进出口都接有压力传感器。本技术原动机输出轴与液压泵/马达组中的液压泵/马达的输入轴通过联轴器刚性连接，其余各液压泵/马达采用通轴连接。本技术中机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，增加排量的组合方式。本技术通过控制换向阀组中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，实现排量有级变化：当三位四通换向阀左位工作时，与此对应的液压泵/马达的T口经三位四通换向阀从油箱吸油，工作于液压泵状态，当三位四通换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经三位四通换向阀的P口进入对应的液压泵/马达，驱动对应液压泵/马达，使其工作在马达状态；当三位四通换向阀中位时，对应液压泵/马达排出的油液一部分经过电磁换向阀进入液压泵/马达在泵内循环使其空转，另一部分经液压泵/马达后流回油箱，便于散热，对应的液压泵/马达处于卸荷状态。本技术所述有级变量系统有效排量的表达式为V＝a1V1+a2V2+a3V3+LL+anVn，an的取值为-1，0或1，n为大于等于2的自然数。为使排量梯度不变，液压泵/马达排量按Vn＝V13n-1取值，则组合后的排量可在0,V1,V2-V1,V2,V1+V2,V3-V1-V2，V3-V2，……，V1+V2+……Vn范围内取值，排量以最小排量V1为步距阶梯变化，变量范围为0～(3n-1)/2，变量级数为(3n+1)/2。本技术通过单片机、PLC或计算机控制电磁换向阀使其工作于不同状态，从而控制液压泵/马达对应工作于泵、马达或者空转状态，实现有级变量。利用数字泵/马达的双模式工作特性，可以用相同的组合单元数实现更小的变量梯度，或利用更少的组合单元数实现相同的排量调节范围。与现有技术相比，本技术的有益效果是：基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统可以用相同的组合单元数实现更小的变量梯度，或利用更少的组合单元数实现相同的排量调节范围，有效减小排量梯度或拓展变量级数，对降低变量压力冲击，改善系统抖振具有很好的作用，很大程度上提升了有级变量系统的动作平顺性和稳定性，使得机械元件的寿命、系统的可靠性和操作者的舒适性都得到很大提高。附图说明图1是本技术n联液压泵/马达有级变量液压系统原理图；图2是本技术泵排量变化曲线；图3是本技术三联液压泵/马达有级变量液压系统原理图。图中：1.原动机，2.压力传感器,3.液压泵/马达组，4.换向阀组，5.排油口，6.温度计，7，油箱。具体实施方式下面结合附图给出本技术较佳实施例，以详细说明本技术的技术方案。本技术所述液压泵/马达组3中包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个所述的换向阀(1DT,1YA,2DT,2YA,3DT,3YA,……，nDT,nYA)，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口5相连。数字液压泵/马达进出口分别接一个压力传感器2。油箱7附件有温度计6。本技术换向阀组4中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀，或是能与p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀达到相同功能效果的其他阀的组合，所述数字液压泵/马达组3中采用的液压泵/马达是齿轮泵/马达。本技术原动机1输出轴与液压泵/马达组3中的液压泵/马达的输入轴通过联轴器刚性连接,其余各液压泵/马达3采用通轴连接。本技术中机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，增加排量的组合方式。本技术通过控制换向阀组4中每个三位四通换向阀的工作位置，进而控制相对应的液压泵/马达分别工作于泵状态、马达状态或空转状态，使机械-液压能在多级变量数字液压泵/马达内部进行分配和转化，实现排量有级变化。当换向阀左位工作时，与此对应的液压泵/马达的T口经三位四通换向阀从油箱7吸油，工作于液压泵状态，当三位四通换向阀右位工作时，同轴处于液压泵状态的液压泵/马达排出的高压油经三位四通换向阀的P口进入对应的液压泵/马达，驱动对应液压泵/马达，使其工作在马达状态。当三位四通换向阀中位时，对应液压泵/马达排出的油液一部分经过电磁换向阀进入液压泵/马达在泵内循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，其特征在于：包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口相连；所述换向阀组中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或电液换向阀，或是能与p型中位机能的三位四通电磁换向阀。

【技术特征摘要】
2017.10.27 CN 20172139431541.一种基于数字液压泵/马达双模式工作特性的有级变量系统，其特征在于：包括至少两个不同排量的液压泵/马达、每个所述的液压泵/马达分别对应一个换向阀，每个液压泵/马达的P口连接对应换向阀的P口，每个换向阀的T口分别连接对应液压泵/马达的T口，液压泵/马达不直接接油箱，而是通过换向阀的B口接油箱，每个换向阀的A口都与总排油口相连；所述换向阀组中采用的换向阀是具有p型中位机能的三位四通电磁换向阀或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，李春爽，刘昕晖，王佳怡，王丽，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22