CN114810728A - 一种多路阀数字孪生模型及其建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，数字孪生模型包括云数据平台获取不同时刻下多路阀的进油口压力、出油口压力、先导压力以及数表、流量计算公式，进油口压力可视为泵源压力，进油口压力、出油口压力、先导压力均为数字孪生提供信息流，数表用于得到不同时刻下的多路阀开口面积，流量计算公式用于多源数据的计算，通过不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态，通过数字孪生模型能够准确的对油缸的运行状态进行判断，且本发明的构成要素简单，可极大降低数据中台处理数据的难度，对数据中台的算力要求低，可满足各主机厂对云数据平台数据的处理要求。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生模型技术领域，具体的说一种多路阀数字孪生模型及其建模方法。
背景技术
现有的，多路阀连接的油缸运行时，无法对油缸的运行状态实时监控及准确的判断，另，现阶段，工程机械的市场保有量不断攀升，与此同时，回传至云数据平台的数据量也呈现出爆炸式的增长，但是各主机厂由于数据中台处理能力限制，无法及时对这些数据进行快速有效的挖掘分析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，以解决上述技术问题的至少一种。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，所述数字孪生模型包括云数据平台获取不同时刻下多路阀的进油口压力、出油口压力、先导压力以及数表、流量计算公式，进油口压力可视为泵源压力，由安装在泵源上的压力传感器测得，出油口压力可视为工作压力，由安装在工作装置上的压力传感器测得，先导压力为驱动多路阀阀芯移动的动力源，由安装在梭阀上的压力传感器测得，所述数表为多路阀阀芯先导压力到多路阀阀芯开口面积的映射，所述流量计算公式为多路阀阀芯两端压差和开口面积到多路阀阀芯流量的映射，所述进油口压力、出油口压力、先导压力均为数字孪生提供信息流，所述数表用于得到不同时刻下的多路阀开口面积，所述流量计算公式用于多源数据的计算，通过不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态；
所述多路阀数字孪生模型的建模方法，包括如下步骤：
步骤1：获取不同时刻下多路阀进油口压力、出油口压力和多路阀阀芯的先导压力，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差。
步骤2：根据数表，获取不同时刻下多路阀的开口面积，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差。
步骤3：根据流量计算公式计算不同时刻下多路阀的流量。
步骤4：根据不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态。
进一步的，所述数表的获取方法包括：
方法1：通过正向设计，主阀厂家可以获得不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积。
方法2：通过台架试验，可以获取不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积，再通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表。
方法3：主机试验，获得不同先导压力下的多路阀阀芯开口面积，通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表。
进一步的，获取不同时刻下多路阀的开口面积的方法：
步骤2-1：将多路阀放置在台架或工程机械整机上，在一种工况下，获取不同时刻的多路阀先导压力和开口面积，运用数学工具，构建多路阀先导压力到多路阀开口面积的映射，获取多路阀先导压力-开口面积的数表；
步骤2-2：利用数学工具，对数表进行线性拟合，根据测得的先导压力，结合多路阀先导压力-开口面积数表，得到不同时刻下的多路阀开口面积。
进一步的，所述流量计算公式来源于伯努利方程中关于小孔流量的简化推导公式，所述流量计算公式具体表述为：
。
进一步的，判断工作装置的运行状态的方法：
根据公式
，判断油缸的运动状态，通过推算油缸的速度，进而判断油缸的运动状态。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，通过数字孪生模型能够准确的对油缸的运行状态进行判断，且本发明的构成要素简单，可极大降低数据中台处理数据的难度，对数据中台的算力要求低，可满足各主机厂对云数据平台数据的处理要求。
附图说明
图1为本发明数字孪生模型示意图。
图2为本发明数字孪生模型建模方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
参见图1至2是本发明各结构示意图，数字孪生模型包括云数据平台获取不同时刻下多路阀的进油口压力、出油口压力、先导压力以及数表、流量计算公式，进油口压力可视为泵源压力，由安装在泵源上的压力传感器测得，出油口压力可视为工作压力，由安装在工作装置上的压力传感器测得，先导压力为驱动多路阀阀芯移动的动力源，由安装在梭阀上的压力传感器测得，数表为多路阀阀芯先导压力到多路阀阀芯开口面积的映射，流量计算公式为多路阀阀芯两端压差和开口面积到多路阀阀芯流量的映射，进油口压力、出油口压力、先导压力均为数字孪生提供信息流，数表用于得到不同时刻下的多路阀开口面积，流量计算公式用于多源数据的计算，通过不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态；
多路阀数字孪生模型的建模方法，包括如下步骤：
步骤1：获取不同时刻下多路阀进油口压力、出油口压力和多路阀阀芯的先导压力，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差。
步骤2：根据数表，获取不同时刻下多路阀的开口面积，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差。
步骤3：根据流量计算公式计算不同时刻下多路阀的流量。
步骤4：根据不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态。
数表的获取方法包括：
方法1：通过正向设计，主阀厂家可以获得不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积。
方法2：通过台架试验，可以获取不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积，再通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表。
方法3：主机试验，获得不同先导压力下的多路阀阀芯开口面积，通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表。
获取不同时刻下多路阀的开口面积的方法：
步骤2-1：将多路阀放置在台架或工程机械整机上，在一种工况下，获取不同时刻的多路阀先导压力和开口面积，运用数学工具，构建多路阀先导压力到多路阀开口面积的映射，获取多路阀先导压力-开口面积的数表；
步骤2-2：利用数学工具，对数表进行线性拟合，根据测得的先导压力，结合多路阀先导压力-开口面积数表，得到不同时刻下的多路阀开口面积。
流量计算公式来源于伯努利方程中关于小孔流量的简化推导公式，流量计算公式具体表述为：
，其中Q为多路阀流量，A为多路阀开口面积，其值仅与驱动多路阀阀芯移动的先导压力相关，
为多路阀两端压力的压差，K是常数，K的取值与液压油温度、液压油粘度和多路阀结构特性相关。
判断工作装置的运行状态的方法：
根据公式
，判断与多路阀连接的油缸的运动状态，其中Q为多路阀流量；v为油缸的速度；d为油缸的等效直径，通过推算油缸的速度，进而判断油缸的运动状态。
本发明原理是，从云数据平台获取不同时刻下多路阀的进出口压力和先导压力，中控平台根据先导-开口面积数表，计算不同时刻下多路阀的开口面积，中控平台根据获取的路阀阀芯两端压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差，中控平台根据计算的不同时刻下的多路阀阀芯的开口面积、多路阀阀芯两侧压差和常数K，通过公式
，计算不同时刻下多路阀阀芯流量。
在本多路阀数字孪生模型的构建过程中，通过读取云数据平台数据，即可完成数据采集工作；通过简单的数学运算即可算出不同时刻下多路阀阀芯流量。
本模型构造简单，仅由数表和数学公式组成，计算效率高，可实现实时运算，同时对算力要求低，可实现工程应用。
本发明提供一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，通过数字孪生模型能够准确的对油缸的运行状态进行判断，且本发明的构成要素简单，可极大降低数据中台处理数据的难度，对数据中台的算力要求低，可满足各主机厂对云数据平台数据的处理要求。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，其特征在于：所述数字孪生模型包括云数据平台获取不同时刻下多路阀的进油口压力、出油口压力、先导压力以及数表、流量计算公式，进油口压力可视为泵源压力，由安装在泵源上的压力传感器测得，出油口压力可视为工作压力，由安装在工作装置上的压力传感器测得，先导压力为驱动多路阀阀芯移动的动力源，由安装在梭阀上的压力传感器测得，所述数表为多路阀阀芯先导压力到多路阀阀芯开口面积的映射，所述流量计算公式为多路阀阀芯两端压差和开口面积到多路阀阀芯流量的映射，所述进油口压力、出油口压力、先导压力均为数字孪生提供信息流，所述数表用于得到不同时刻下的多路阀开口面积，所述流量计算公式用于多源数据的计算，通过不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态；
所述多路阀数字孪生模型的建模方法，包括如下步骤：
步骤1：获取不同时刻下多路阀进油口压力、出油口压力和多路阀阀芯的先导压力，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差；
步骤2：根据数表，获取不同时刻下多路阀的开口面积，据获取的多路阀进油口压力、出油口压力，计算不同时刻下多路阀阀芯两侧压差；
步骤3：根据流量计算公式计算不同时刻下多路阀的流量；
步骤4：根据不同时刻下多路阀的流量，判断工作装置的运行状态。
2.根据权利要求1所述一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，其特征在于：所述数表的获取方法包括：
方法1：通过正向设计，主阀厂家可以获得不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积；
方法2：通过台架试验，可以获取不同先导压力下的多路阀阀芯的开口面积，再通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表；
方法3：主机试验，获得不同先导压力下的多路阀阀芯开口面积，通过数据处理工具，获得先导压力-开口面积数表。
3.根据权利要求1所述一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，其特征在于：获取不同时刻下多路阀的开口面积的方法：
步骤2-1：将多路阀放置在台架或工程机械整机上，在一种工况下，获取不同时刻的多路阀先导压力和开口面积，运用数学工具，构建多路阀先导压力到多路阀开口面积的映射，获取多路阀先导压力-开口面积的数表；
步骤2-2：利用数学工具，对数表进行线性拟合，根据测得的先导压力，结合多路阀先导压力-开口面积数表，得到不同时刻下的多路阀开口面积。
4.根据权利要求1所述一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，其特征在于：所述流量计算公式来源于伯努利方程中关于小孔流量的简化推导公式，所述流量计算公式具体表述为： QUOTE
。
5.根据权利要求1所述一种多路阀数字孪生模型及其建模方法，其特征在于：判断工作装置的运行状态的方法：
根据公式 QUOTE 
，判断油缸的运动状态，通过推算油缸的速度，进而判断油缸的运动状态。
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