[发明专利]一种适用于大载荷区间的数字电液加载装置及其加载方法

权利要求书

1.一种适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，包括作用面积按等比数列递增的液压缸组(6)、导向机构(4)、加载机构以及加载控制回路，所述液压缸组(6)通过导向机构(4)与加载机构连接以将加载力传递到加载机构上；所述液压缸组(6)包括1个由电液比例阀或电液伺服阀控制的液压缸和N-1个由普通开关阀控制的液压缸，其中N为大于1的正整数，通过控制不同载荷数值下电液比例阀或电液伺服阀控液压缸的压力大小以及N-1个普通开关阀控液压缸的开启或关闭状态，以实现总输出加载力在某个全区间的连续变化；设由电液比例阀或电液伺服阀控制的液压缸的作用面积为S₀，第i号普通开关阀控制的液压缸的作用面积为S_i，所有普通开关阀控制的液压缸作用面积按照比例系数为2的条件等比例递增，即S_(i+1)＝2·S_i， i＝1，2，...，N-1，其中最小的作用面积为S₁，所述S₁＝S₀；设液压系统的最大油压为P_max，由电液比例阀或电液伺服阀控制的液压缸的加载力为F_s，第i号由普通开关阀控制的液压缸的加载力为F_Ki，则F_s∈[0，P_max·S₀]，F_Ki∈{0，2^(i-1)·P_max·S₀}，则液压缸组(6)输出的总压力为通过控制1个电液比例阀或电液伺服阀的流量和N-1个普通开关阀控制的实际工作液压缸数以连续、精确地得到[0，2^(N-1)·P_max·S₀]区间范围内的任意加载力。

2.根据权利要求1所述的适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，所述液压缸组(6)包括N个液压缸，液压缸组的作用面积为最小是S₀的等比数列，针对不同的使用场景确定加载力的最大值为F_max，设控制精度为F_a，液压系统可提供的最大油压为P_max，油压波动最大为P_a；

S₀的取值符合条件：0≤S₀≤F_a/P_a，此判定条件下得出的S₀作为电液比例阀或电液伺服阀控制的液压缸作用最大面积；

N的取值符合条件：代表向上取整，通过此条件下得出的整数N再反算S₀′，使得2^(N-1)＝(F_max/P_max)/S₀′，最终取S₀＝S₀′，即可确定N的具体数值。

3.根据权利要求1所述的适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，所述导向机构(4)包括N个与液压缸一一对应的导向块，每个导向块的一端与一个液压缸的活塞杆相抵、另一端与加载机构相抵。

4.根据权利要求3所述的适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，每个导向块与液压缸活塞杆相抵的一端开设有与导向块同轴心的圆柱形凹槽，每个凹槽内设有一个弹簧(5)，每个弹簧的一端与对应液压缸的活塞杆相抵、另一端与导向块相抵。

5.根据权利要求3或4所述的适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，所述加载机构包括固定支架(3)和加载块(1)，液压缸组(6)固定于固定支架(3)上，所述固定支架(3)内设有N个供导向块滑行的滑槽(3.1)；加载块(1)包括球面加载块(1.1)，各导向块的另一端与球面加载块(1.1)相抵。

6.根据权利要求5所述的适用于大载荷区间的数字电液加载装置，其特征在于，所述加载块(1)还包括与球面加载块(1.1)相匹配的凹面承载块(1.2)。