本发明涉及一种hvc的流量—压力复合液压控制系统，尤其涉及一种用于移动机械上的液压变压器降压节能型hvc液压系统。
背景技术：
液粘离合器(hvc)液压系统作为液粘离合器的关键子系统之一，在液粘调速离合器运行的过程中主要承担控制液粘离合器弹簧缸压力的作用，从而控制摩擦片间距以传递相应的扭矩。现有hvc液压系统均适合一般工业环境，采用单/双泵低压供油液压系统。但在移动机械(例如：挖掘机、隧道掘进机等)上由于液压动力源的限制，hvc液压系统供油均取自工程机械上的高压主工作回路，需采用节流的方法进行高低压转换，因此常常需要经过减压阀将高压主工作回路压力降低数十倍以满足hvc额定工作压力要求。由于hvc润滑流量较大，故减压阀阀口能量损失较大，发热、噪声明显，不仅降低减压阀的工作寿命，同时导致系统能量利用率过低。同时，传统hvc液压系统不考虑安全自锁功能，不符合工程机械对于安全性的要求。
技术实现要素：
为了克服传统高低压转换方式和hvc液压系统在移动机械上发热明显、噪声大、能量利用率低下的不足，同时兼顾安全性要求，本发明的目的在于提供了一种用于移动机械上的液压变压器降压节能型hvc液压系统。
本发明系统引入液压变压器同时进行高低压转换和小流量放大，同时辅助以二次流量分配的方式进一步提高能量利用效率。通过引入平衡阀实现活塞控制机构自锁，实时流量测量模块克服传统流量计响应不足的缺点，为比例流量阀控制提供数据参考。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括先导式溢流阀、第一流量阀、润滑侧液压变压器、控制侧液压变压器、第一定差减压阀、平衡阀、比例流量阀、实时流量测量模块、油箱、第二定差减压阀和第二流量阀高压型流量优先阀；第二定差减压阀出口与第二流量阀进口连接，第二流量阀出口与高压型流量优先阀的p口连接，高压型流量优先阀的b口和a口分别与控制侧液压变压器的进油口、润滑侧液压变压器的进油口相连，控制侧液压变压器流量补偿口与油箱相连；控制侧液压变压器的出油口分为两路，一路经第一定差减压阀与润滑侧液压变压器的出油口相连，另一路同时接入平衡阀的先导油口和实时流量测量模块的进油口；实时流量测试模块的出油口分为两路，一路经由比例流量阀进入油箱，另一路接入平衡阀的进油口，平衡阀的出油口接入液粘调速离合器(hvc)的活塞压力控制腔；润滑侧液压变压器的流量补偿口与油箱连接，润滑侧液压变压器的出油口分别与先导式溢流阀和第一流量阀的进油口相连，先导式溢流阀的出油口连接到油箱，第一流量阀的出油口与液粘调速离合器(hvc)的润滑腔相连。
所述的实时流量测量模块采集油路中的油液压力信号，经由屏蔽线进入hvc流量-压力控制系统进行处理，hvc流量-压力控制系统所产生的控制信号直接控制比例流量阀。
外部高压主工作油路的油液经过第二定差减压阀和第二流量阀的控制进入高压型流量优先阀。
所述的控制侧液压变压器和润滑侧液压变压器能够降低油液压力，由流量补偿口从油箱中吸油使得通过的流量放大，流量放大倍数与油液压力降低倍数相同。
所述的第一定差减压阀起到流量二次分配的作用，在hvc的控制腔压力较低时，多余的控制通道的油液经由第一定差减压阀进入主要由先导式溢流阀、第一流量阀、润滑侧液压变压器构成的润滑通道中，而不是直接泄入油箱，提高能量利用效率同时进一步保证润滑油流量充足。
所述的平衡阀附有手动越权控制模块，手动越权控制模块用于切换故障状态下控制油腔自锁的开关控制。
本发明整个液压系统除比例流量阀外其他油液控制元件均使用机械、压力控制方式，改善车载hvc液压系统抗振性能，提高整体液压系统的可靠性。
本发明通过液压变压器和定差减压阀，使用少量高压主工作回路油液，经过液压变压器实现压力的数十倍降低和流量的数十倍增大，辅助以定差减压阀的流量二次分配，实现高效的能量利用，同时降低液压系统发热和噪声，提高hvc液压系统的使用寿命。
本发明通过平衡阀实现故障状态下控制油腔自锁，提高液压系统抗故障能力，提高系统安全性。
本发明通过实时流量测量模块和比例流量阀，既可通过容腔流量公式计算容腔压力进行压力控制，也可直接进行流量闭环控制，由于执行器均为比例流量阀，可实现压力-流量控制的实时切换，切换时机由hvc流量-压力控制系统进行控制。
本发明具有的有益效果是：
本发明液压系统通过定差减压阀和流量阀实现对高压回路无干扰的小流量提取，使用液压变压器实现高效的高压到低压、小流量到大流量的同步转换；并且，通过定差减压阀实现二次流量分配进一步提高能量利用效率，通过实时流量测量模块和hvc流量—压力控制系统对活塞压力控制腔进行复合控制，通过平衡阀进行控制容腔的自锁，提高安全性。
附图说明
图1是本发明的液压系统原理图。
图中：1、先导式溢流阀，2、第一流量阀，3、润滑侧液压变压器，4、控制侧液压变压器，5、第一定差减压阀，6、平衡阀，7、比例流量阀，8、实时流量测量模块，9、油箱，10、第二定差减压阀，11、第二流量阀12、高压型流量优先阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括先导式溢流阀1、第一流量阀2、润滑侧液压变压器3、控制侧液压变压器4、第一定差减压阀5、平衡阀6、比例流量阀7、实时流量测量模块8、油箱9、第二定差减压阀10和第二流量阀11高压型流量优先阀12；高压主工作回路油液经由第二定差减压阀10的进口进入hvc液压系统，第二定差减压阀10出口与第二流量阀11进口连接，第二流量阀11出口与高压型流量优先阀12的p口连接，高压型流量优先阀12的b口和a口分别与控制侧液压变压器4的进油口4a、润滑侧液压变压器3的进油口3a相连，控制侧液压变压器4流量补偿口4t与油箱9相连；控制侧液压变压器4的出油口4b分为两路，一路经第一定差减压阀5与润滑侧液压变压器3的出油口3b相连，另一路同时接入平衡阀6的先导油口6m和实时流量测量模块8的进油口；实时流量测试模块8的出油口分为两路，一路经由比例流量阀7进入油箱9，另一路接入平衡阀6的进油口6a，平衡阀6的出油口6b接入液粘调速离合器(hvc)的活塞压力控制腔；润滑侧液压变压器3的流量补偿口3t与油箱9连接，润滑侧液压变压器3的出油口3b分别与先导式溢流阀1和第一流量阀2的进油口相连，先导式溢流阀1的出油口连接到油箱9，第一流量阀2的出油口与液粘调速离合器(hvc)的润滑腔相连。
本发明具体实施中，高压型流量优先阀12的p口为其进油口，b口和a口均为位于同一侧的出油口，分别作为流量优先口和剩余流量口。
本发明使用实时流量测量模块8对控制通道流量进行测量。所述的实时流量测量模块8采集油路中的油液压力信号，经由屏蔽线进入hvc流量-压力控制系统13进行处理，hvc流量-压力控制系统13所产生的控制信号直接控制比例流量阀7。
外部高压主工作油路的油液经过第二定差减压阀10和第二流量阀11的控制进入高压型流量优先阀12，第二流量阀额定流量较小，即该复合控制型液压系统只需高压主工作油路供给很小一部分液压油。
控制侧液压变压器4和润滑侧液压变压器3能够降低油液压力，由流量补偿口从油箱9中吸油使得通过的流量放大，流量放大倍数与油液压力降低倍数相同。压力降低数十倍，流量放大也数十倍，理论能量利用率达到100％。
本发明的工作原理如下：
移动工程机械高压主工作回路压力通常为250～300bar，hvc额定工作压力为小于等于25bar，hvc额定流量要求不小于30lpm。为了满足hvc压力、流量的要求，设计该液压回路，其工作过程叙述如下：
为了避免低负载回路对高压主工作回路产生干扰，故在液压回路入口设置第二定差减压阀10。高压油自第二定差减压阀10出油口流出受到第二流量阀11的调节。第二定差减压阀10和第二流量阀11联合作用保证第二流量阀11出油口处油液压力始终较高压主工作回路低一个定值，同时根据润滑需要调节第二流量阀阀口开度，控制进入高压型流量优先阀12的总流量大小，流量通常通常为实际hvc所需总流量的十几分之一。
由第二流量阀11出油口流出的高压油液经过高压型流量优先阀12进行第一次流量分配，作用为始终保证hvc活塞压力控制腔的供油，即高压型流量优先阀12进口流量优先供给优先口12b，达到优先口12b流量要求后剩余流量供给剩余流量口12a。
高压型流量优先阀12优先口12b的输出流量经由控制侧液压变压器4进行压力变换和流量放大。该回路中使用的液压变压器均为马达型变压器，其技术特点是由两个斜盘变量柱塞单元组成，缸体之间机械连接，转速相同，转矩相同，有各自的配流盘，斜盘倾角也可以分别或同时调节，以获得需要的变压比。由于其传动过程当中理论能量损失为0，变压前后功率相同。由液压马达功率公式p＝q*△pl，其中p为液压马达的功率，q为液压马达的流量，△pl为液压马达的压差。可见，压力降低的同时必然伴随着流量的放大。故由高压型流量优先阀12优先口12b流出的高压小流量控制通道油液经过控制侧液压变压器进行压力变换之后，变为低压大流量控制油液，从而满足控制侧的压力和流量要求。高压型流量优先阀12剩余流量口12a出口接入润滑侧液压变压器，也可以实现高压小流量到低压大流量的变换。由于润滑通道压力较控制通道低的多，为了提高能量利用效率，控制通道和润滑通道采用相同的液压变压器但是不同的变压比进行压力流量转换。
由于控制通道并不是每时每刻都工作于调节状态，相反，在hvc工作过程中绝大多数时间hvc都保持在保压工作状态，由于控制通道平衡阀6的自锁功能，使液压回路在保压工作状态可以保持低压以节约能源。低压状态下控制侧液压变压器4出油口4b的压力不足以使定差减压阀5保持在关闭的状态，故控制通道恒定流量的油液可以经由定差减压阀5进入润滑通道，进一步提高能量使用效率。这种二次流量分配的方式在高压主工作回路供油不足的情况下可以实现hvc的正常润滑，从而延长hvc的工作寿命，改善传动品质。
控制通道流量测量采用流量实时测量模块8而未选用传统的流量计，原因在于流量计响应较慢，为了提高响应速率以达到自适应鲁棒控制(arc)的采样要求，选择流量实时测量模块8这种流量间接测量的方式。其工作原理如下：固定节流口前后均部署压力变送器，可实时获得固定节流口两端压差信息，通过节流口流量公式计算：
其中，α为阀口的流量系数，aa为阀口的过流面积，△p为阀口压差，ρ为液压油密度，α为流量系数或实际试验测量绘图可得到压差与固定节流口流量的映射关系，从而实时获得经由流量实时测量模块8的流量大小。
控制通道压力流量控制方式执行器均为比例流量阀7，受到hvc流量—压力控制系统13控制。在流量控制模式下，由于流入比例流量阀7和压力控制活塞腔的流量总和可由实时流量测量模块8实时获得，比例流量阀7通过控制流经其的流量大小就可以对流入压力控制活塞腔的流量大小进行调节，从而对活塞位置进行控制。在压力控制模式下，同样由于流入比例流量阀7和压力控制活塞腔的流量总和可由实时流量测量模块8实时获得，经过容腔压力公式使用自适应鲁棒控制算法可实现对压力的跟随，从而实现压力控制。
其中q1为进入压力控制活塞腔的总流量，v为压力控制活塞腔的总体积，βe液压油的弹性模量，
平衡阀6可以实现控制流道的自锁，由控制通道向压力控制活塞腔进油可以通过单向阀实现，但油液若想要反向流动，则控制侧液压变压器出口4b处必须有流量，即在4b处存在压力，以将平衡阀6反向通道打开，才能实现压力控制活塞腔的泄油。在系统出现故障后，4b处压力几乎为0，油液被锁入压力控制活塞腔，此时若确认泄油不会对施工安全造成影响，可通过手动越权操作对压力控制活塞腔中的油液进行泄油操作。
润滑通道需要保证一定的润滑流量，故润滑侧液压变压器3出口3b流出的流量和第一定差减压阀5出口的流量进行合流共同受到第一流量阀2的调节，多余流量经由先导式溢流阀1回到油箱。
由此，本发明通过定差减压阀和流量阀实现对高压回路无干扰的小流量提取，使用液压变压器实现高效的高压到低压、小流量到大流量的同步转换，通过定差减压阀实现二次流量分配进一步提高能量利用效率。通过实时流量测量模块和hvc流量—压力控制系统对活塞压力控制腔进行复合控制。引入平衡阀进行控制容腔的自锁，提高安全性。