[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

说明书

本发明公开了一种适用于大载荷区间的数字电液加载装置，包括作用面积按等比数列递增的液压缸组、导向机构、加载机构以及加载控制回路，所述液压缸组通过导向机构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。该装置无需采用大型液压缸以及与大型液压缸配合的液压系统，避免了制作成本增加、使系统响应变慢、使系统动态性能变差的问题。

技术领域

本发明涉及液压加载控制技术领域，具体涉及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。

背景技术

液压传动是目前在工业领域应用十分广泛的动力传递方式，应用场景如起重机、压力机械、机床等等。相较于机械传动，液压传动系统中的各组成元件相对独立，可根据需要灵活布置；且系统的刚度大，精度高，响应速度快；具有自润滑、自冷却和较长使用寿命的特点，易于实现安全保护。

液压系统的动力输出形式主要分为回转运动(执行元件为液压马达)和直线运动(执行元件为液压缸)，后者常用于各种机械零部件的质量检测(如疲劳测试)实验台中。针对测试需要提供极大加载力时，传统的单液压缸加载模式显然不能满足条件。液压系统的压力不能无限制的提高，因此只能通过增大液压缸作用面积的方法提高加载力值；由于系统的控制量是油压，液压缸作用面积的增大也会造成误差的成倍放大，不能保证足够的加载力控制精度。而且，大型液压缸将导致系统的响应变慢，系统的动态性能变差。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种适用于大载荷区间的数字电液加载装置，无需采用大型液压缸以及与大型液压缸配合的液压系统，避免了制作成本增加、使系统响应变慢、使系统动态性能变差的问题。

本发明还提供了一种上述所述加载装置的加载方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于大载荷区间的数字电液加载装置，包括作用面积按等比数列递增的液压缸组、导向机构、加载机构以及加载控制回路，所述液压缸组通过导向机构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，调整电液比例阀或电液伺服阀控液压缸的输出加载力值以及普通开关阀控液压缸的接入数量，以实现总输出加载力在某个全区间的连续变化。

本发明优选的，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。