一种用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法

技术领域

本发明涉及液压元件测试领域，具体涉及一种用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法。

背景技术

液压马达是一种将液压能转化为机械能的装置，广泛应用于自行装备领域。它将液压泵提供的流体液压能转变为输出轴的机械能，液压马达的排量是其最受关注的指标之一，其数值在设计之初由其相关的结构尺寸确定，为了验证马达的排量是否准确，往往需要在出厂或投入使用前对其进行测试。理论上，排量v可由流量Q除以转速n算得，即v＝Q/n。可以看出，要想准确的测得排量，需要知道液压马达的转速及其流量。一般液压马达的转速可以通过转速传感器准确测得，液压马达的流量可通过流量传感器测得。

液压马达有两个工作油口A和B，当向A口通入高压流体时，液压马达的输出轴按某一个旋向转动，流入A口的高压流体做功后变成低压流体，由B口流出。反之，如果B口通入高压流体时，液压马达的输出轴则反向转动，流入B口的高压流体做功后变成低压流体，由A口流出。

对液压马达的排量进行测试时，需要分别检测液压马达顺时针和逆时针两个不同旋向的排量，因此需要分别由流量传感器检测液压马达顺时针和逆时针旋转时的流量大小。根据前面的描述可知，液压马达在工作时，其两个工作油口的流体一个处于高压状态，另一个处于低压状态。液压流体具有一定的压缩性，同样质量流量的流体在不同的压力下其体积流量存在一定的差异进行排量测试时，需要在液压马达的A口和B口处从而保证液压马达两个旋向的排量测试基准一致性。

这就导致测试液压马达的排量时，如果只在一个工作油口处设置流量传感器，即采用一个流量传感器的话，无论该传感器安装在液压马达的A口或者B口，那么在液压马达的两个不同旋向下，流量传感器测得的流体的体积流量分别为高压状态或低压状态，这就导致计算两个不同旋向的排量时，流量检测基准不一致。

为了消除这种基准不一致，往往需要分别在液压马达的两个工作油口各安装一个流量传感器，无论是测量哪个旋向下的排量，都选择高压端的流量传感器的测量数据。但是，一般高精度、耐高压的流量传感器价格很昂贵，这会加大测试装置的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法，能够解决由于液压马达正转与反转工况下由于流体压力的不一致，导致的流量测量基准的不一致性的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法，包括：

步骤S1:构建液压马达回路，在所述液压马达回路的进油工作口和出油工作口分别设置第一流量传感器及第二流量传感器，获取所述进油工作口和出油工作口的油液压力数据和油液温度数据，确定所述进油工作口和出油工作口的初始流量补偿系数序列，基于二维三次样条插值法对所述初始流量补偿系数序列进行拟合，得到流量补偿系数随油液压力、油液温度连续变化的三维空间曲面模型；

步骤S2：获取待检测流量的液压马达，所述待检测流量的液压马达具有两个工作油口，选取任意一个工作油口，为选中的工作油口设置一个流量传感器，基于所述三维空间曲面模型确定所述待检测流量的液压马达的流量补偿系数，根据所述流量补偿系数对所述待检测流量的液压马达的流量进行数值补偿。

优选地，所述步骤S1，获取所述进油工作口和出油工作口的液压数据和油液温度数据，确定所述进油工作口和出油工作口的初始流量补偿系数序列，包括：

步骤S11：获取所述液压马达回路的供油压力最大值Pmax，根据所述液压马达的规格，确定分段数m，获取分段步长

步骤S12：对于第一序列中的每个元素

步骤S13：对于第一序列

对于第二序列{T

优选地，所述步骤S1，所述基于二维三次样条插值法对所述初始流量补偿系数序列进行拟合，得到流量补偿系数随油液压力、油液温度连续变化的三维空间曲面模型，包括：

步骤S14：对每个第一初始流量补偿序列λ

对第一初始流量补偿序列λ

其中，a

构建如下约束条件进行求解：

得到

步骤S15：将第一序列

对每个第二初始流量补偿系数序列λ

对第二初始流量补偿系数序列λ

其中，a

构建如下约束条件进行求解：

得到

步骤S16：以油液温度为x轴，供油压力为y轴，补偿系数为z轴建立空间直角坐标系，将λ

λ

其中，λ

步骤S17：基于补偿系数随油液温度、供油压力连续变化的二维拟合曲面模型，得到补偿系数随油液温度、供油压力连续变化的三维空间曲面模型

优选地，所述步骤S2，包括：

步骤S21：获取待检测流量的液压马达，所述待检测流量的液压马达具有两个工作油口，选取任意一个工作油口，为选中的工作油口设置一个流量传感器；当设置了流量传感器的工作油口作为进油工作口时，则无需补偿，将所述流量传感器测量得到的数值作为检测数据输出，方法结束；当设置了流量传感器的工作油口作为进油工作口时，将所述流量传感器测量得到的数值记为Q

步骤S22：由检测泄漏的流量传感器获取所述待检测流量的液压马达对应的泄漏流量，记为Q

优选地，根据所述当前的补偿系数λ

Q

优选地，m的取值依据所述液压马达的功率确定。

本发明提出的流量测量补偿方法的核心思想是基于液压流体在不同工况下的物理特性变化，主要考虑液压流体的工作压力、油液温度、流体介质，事先测得某种特定的流体介质，在不同的油液温度下，其体积流量随流体压力、油液温度的变化情况。进而，在实际的液压马达排量测试过程中，将测得的低压状态下的流量经过补偿换算后，得到其在高压状态下的流量大小。

有益效果：

(1)本发明可以通过低压流量准确估计出高压流量数值，简化了系统的复杂程度，节约了设备成本，有效降低了设备故障的概率，提高了系统的容错性。

(2)本发明得到的补偿关系随系统温度和压力信息的改变而实时调整，也即在系统工作的任何时刻均能对流量数值进行准确的补偿。

(3)本发明计算得出的三维补偿曲面函数覆盖液压系统工作的全部温度和压力条件，因此在液压系统的各个工作阶段均适用。且此方法不受工作环境限制，在各种工况条件下均具有良好的适用性。

(4)本发明对于确定的液压系统计算得到的三维补偿曲面模型是固定的，对于某一确定系统，在不考虑设备更换等外部因素的情况下，补偿结论将长期适用。

附图说明

图1为本发明提供的用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法的流程示意图；

图2为本发明进行流量数据补偿的原理示意图；

图3为本发明提供的对液压马达排量进行测试的原理图。

附图标记说明：

1，温度传感器；2，换向阀；3.1，第一压力传感器；3.2，第二压力传感器；4，流量传感器；5，液压马达；6，泄漏流量传感器；7，转速传感器；12.1，第一流量传感器、12.2，第二流量传感器；9，液压马达；10，液压马达回路中的温度传感器；11，液压马达回路中的压力传感器；13，液压马达回路中的液压马达。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提出了一种用于液压马达流量检测的流量数值补偿方法，包括：

步骤S1:构建液压马达回路，在所述液压马达回路的进油工作口和出油工作口分别设置第一流量传感器及第二流量传感器，获取所述进油工作口和出油工作口的油液压力数据和油液温度数据，确定所述进油工作口和出油工作口的初始流量补偿系数序列，基于二维三次样条插值法对所述初始流量补偿系数序列进行拟合，得到流量补偿系数随油液压力、油液温度连续变化的三维空间曲面模型；

步骤S2：获取待检测流量的液压马达，所述待检测流量的液压马达具有两个工作油口，选取任意一个工作油口，为选中的工作油口设置一个流量传感器，基于所述三维空间曲面模型确定所述待检测流量的液压马达的流量补偿系数，根据所述流量补偿系数对所述待检测流量的液压马达的流量进行数值补偿。

本发明的整体构思为，在步骤S1，构建测量、统计用的液压马达回路，该液压马达回路与待检测液压马达流量的液压马达系统彼此独立。通过设置两个适用于液压马达回路的流量传感器，构建补偿系数随液压、油液温度连续变化的三维曲面模型，根据液压、油液温度数据，即可确定补偿系数。对待检测液压马达流量的液压马达系统，该待检测液压马达流量的液压马达系统仅在一个流量传感器，若设置了流量传感器的端口在所述待检测液压马达流量的液压马达系统中作为进油工作口，则无需补偿；若设置了流量传感器的端口在所述待检测液压马达流量的液压马达系统中作为回油工作口，则根据补偿系数对流量传感器检测到的流量数值进行补偿。现有技术中，由于液压马达正反转，使得工作油口在进油工作口和回油工作口之间切换，为此，现有技术往往在两个工作口各配置一个流量传感器。本发明对现有技术的在进油工作口和回油工作口各配置一个流量传感器的方案进行了改进，减少了一个适用于液压马达回路的流量传感器的使用，降低了成本。

所述步骤S1，获取所述进油工作口和出油工作口的液压数据和油液温度数据，确定所述进油工作口和出油工作口的初始流量补偿系数序列，包括：

步骤S11：获取所述液压马达回路的供油压力最大值Pmax，根据所述液压马达的规格，确定分段数m，获取分段步长

本实施例中，m的取值依据，例如，依据所述液压马达的功率确定。

步骤S12：对于第一序列中的每个元素

步骤S13：对于第一序列

对于第二序列{T

本实施例中，此时补偿关系仅适用于供油压力

所述步骤S1，所述基于二维三次样条插值法对所述初始流量补偿系数序列进行拟合，得到流量补偿系数随油液压力、油液温度连续变化的三维空间曲面模型，包括：

步骤S14：对每个第一初始流量补偿序列λ

对第一初始流量补偿序列λ

其中，a

构建如下约束条件进行求解：

得到

本实施例中，温度部分,上式abcd共有4n个，也就需要4n个方程求解，约束条件中第一行有n+1个方程，第2、3、4行对应第1～n-1的温度节点(也即除去两个端点剩下的数据节点)故有3n-3个方程，加上第五行的两个方程正好4n个。

步骤S15：将第一序列

对每个第二初始流量补偿系数序列λ

对第二初始流量补偿系数序列λ

其中，a

构建如下约束条件进行求解：

得到

本实施例中，压力部分则为4m-4个方程，因为压力接节点有m个而温度节点有n+1个。

步骤S16：以油液温度为x轴，供油压力为y轴，补偿系数为z轴建立空间直角坐标系，将λ

λ

其中，λ

步骤S17：基于补偿系数随油液温度、供油压力连续变化的二维拟合曲面模型，得到补偿系数随油液温度、供油压力连续变化的三维空间曲面模型

本实施例中，所述步骤S16，将λ

λ

本发明中，得到随温度和压力条件连续变化的补偿系数，由补偿系数λ关于油液温度和压力信息三维曲面模型可得到任意温度和压力条件下A与B两端口流量补偿关系，即得到一组温度和压力信息就可以找到与之对应的补偿系数λ，将低压状态下的流量经过补偿换算后，便得到其在高压状态下的流量大小。

图3公开了具有液压马达的系统的一个具体结构。

本发明中，液压马达排量测试油路原理图对本发明的具体使用进行阐述，图示装置2为三位四通阀，当阀直通时，液压流体在回路中顺时针方向流动，由A口流入的高压流体做功后变成低压流体流出，此时流量传感器可直接测得高压端流量数值，无需进行补偿；当阀斜通时，回路中液压流体逆时针方向流动，高压流体从B口流入做功后变成低压流体流出。此时流量传感器无法直接测得高压端流量，故用本发明提出的流量检测补偿方法进行补偿。

所述步骤S2，包括：

步骤S21：获取待检测流量的液压马达，所述待检测流量的液压马达具有两个工作油口，选取任意一个工作油口，为选中的工作油口设置一个流量传感器；当设置了流量传感器的工作油口作为进油工作口时，则无需补偿，将所述流量传感器测量得到的数值作为检测数据输出，方法结束；当设置了流量传感器的工作油口作为进油工作口时，将所述流量传感器测量得到的数值记为Q

步骤S22：由检测泄漏的流量传感器获取所述待检测流量的液压马达对应的泄漏流量，记为Q

本实施例中，图3中是在A端口安装流量传感器，液压油的流向决定了液压马达的正转和反转，如果A端口此时充当进油工作口(高压)就不需要补偿，若A端口此时充当回油工作口(低压)就需要除以补偿系数算的高压口的流量是多少。

在实际液压系统工作中，液压马达可能存在漏液情况，因此通常会设置一个流量传感器检测液压马达是否存在漏液，从而进行全面的数值补偿。检测泄漏的流量传感器与设置在A端口或B端口的流量传感器有区别，液压马达回路中的流量计是要极其耐高压且高精度的，而检测泄漏的流量计对耐高压、高精度没有要求，成本低，普通流量计即可。

本实施例中，如图3所示，由B口流入高压流体流量记为Q

Q

至此解决了液压马达排量测试油路中仅使用一个耐高压流量传感器导致的流量检测基准不一致问题。

本发明不仅针对于本文所论述的液压系统，对于其他满足背景描述的液压系统仍然适用。

以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。