利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，且公开了利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，包括蓄能器、开关阀A、开关阀B、定量泵和溢流阀，蓄能器包括高压蓄能器和低压蓄能器，通过高压蓄能器和低压蓄能器两种蓄能器的设置，通过在充油与排油过程中气体被压缩程度不同，蓄能器中油液压力也在不断变化，当蓄能器工作循环小于3min时，可认为蓄能器在绝热条件下工作，蓄能器在作为辅助动力源时，充气压力应低于90％的最低工作压力，且高于25％的最高工作压力错误，此时，蓄能器中压力变化范围不超过工作压力的20％，符合液压驱动单元的供能要求，蓄能器在存储和释放能量过程中，能量损失很少，完全符合降低四足机器人液压系统能耗的要求且经过合理的参数选择。

【技术实现步骤摘要】
利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源
本专利技术涉及机器人
，具体为利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源。
技术介绍
在四足机器人的运转过程中，需要通过液压驱动单元进行供能，而在液压驱动单元的控制特性中，采用较低的供油压力有利于降低系统能耗，提高系统效率，而现有的液压驱动单元仅采用单一压力油液实现供能，将会导致较大的节流损失。因此亟需两级蓄能器进行供能的液压两级油源来完成采用两种压力油液对液压驱动单元供能的方法，并解决液压泵质量较大、存在流量脉动的问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源来解决上述问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，包括蓄能器、开关阀A、开关阀B、定量泵和溢流阀，蓄能器包括高压蓄能器和低压蓄能器，定量泵、开关阀A和溢流阀的输入端相互连接，定量泵、开关阀A和溢流阀的输出端均与开关阀B和高压蓄能器的输入端连接，开关阀B的输出端与低压蓄能器的输入端连接。优选的，所述高压蓄能器和低压蓄能器采用皮囊式蓄能器。优选的，所述蓄能器工作状态包括蓄能器充油阶段(储能阶段)和蓄能器排油阶段(释能阶段)。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，具备以下有益效果：1、该利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，定量泵仅用于向两级蓄能器补油而不直接参与供油，当系统检测到两级蓄能器中任意一级超出设定的压力或流量范围，则通过控制开关阀A和开关阀B向低压蓄能器补油，开关阀A主要作用为：当两级蓄能器均不需要定量泵补油时主动泄油，防止定量泵供给的油液流经溢流阀产生溢流损失，这种设计使得定量泵的溢流流量通过开关阀A无压差泄油，只存在极小的搅油损失。2、该利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，通过高压蓄能器和低压蓄能器两种蓄能器的设置，通过在充油与排油过程中气体被压缩程度不同，蓄能器中油液压力也在不断变化，当蓄能器工作循环小于3min时，可认为蓄能器在绝热条件下工作，蓄能器在作为辅助动力源时，充气压力应低于90％的最低工作压力，且高于25％的最高工作压力错误，此时，蓄能器中压力变化范围不超过工作压力的20％，符合液压驱动单元的供能要求，蓄能器在存储和释放能量过程中，能量损失很少，完全符合降低四足机器人液压系统能耗的要求且经过合理的参数选择，蓄能器的体积、重量以及容量均能够满足四足机器人液压系统要求。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术右前腿髋纵摆关节的液压驱动单元在不同供油压力下运动曲线示意图；图3为本专利技术膝关节的液压驱动单元在不同供油压力下运动曲线结构示意图；图4为本专利技术液压两级油源的AMEsim模型示意图；图5为本专利技术两级蓄能器的容量变化和开关阀A2的控制信号示意图；图6为本专利技术两级蓄能器的压力变化示意图；图7为本专利技术基于两级供能和负载口独立阀控技术的液压驱动单元AMEsim模型示意图；图8为本专利技术的MATLAB/Simulink控制模型示意图；图9为本专利技术13D关节液压缸的负载曲线示意图；图10为本专利技术空载状态的负载口压力曲线示意图；图11为本专利技术半载状态的负载口压力曲线示意图；图12为本专利技术满载状态的负载口压力曲线示意图；图13为本专利技术不同负载下压力切换阀f的开启情况示意图。图中：1蓄能器、11高压蓄能器、12低压蓄能器、2开关阀A、3开关阀B、4定量泵、5溢流阀。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提出了利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，包括蓄能器1、开关阀A2、开关阀B3、定量泵4和溢流阀5，蓄能器1包括高压蓄能器11和低压蓄能器12，定量泵4、开关阀A2和溢流阀5的输入端相互连接，定量泵4、开关阀A2和溢流阀5的输出端均与开关阀B3和高压蓄能器11的输入端连接，开关阀B3的输出端与低压蓄能器12的输入端连接，定量泵4仅用于向两级蓄能器1补油而不直接参与供油，当系统检测到两级蓄能器1中任意一级超出设定的压力或流量范围，则通过控制开关阀A2和开关阀B3向低压蓄能器12补油，开关阀A2主要作用为：当两级蓄能器1均不需要定量泵4补油时主动泄油，防止定量泵4供给的油液流经溢流阀5产生溢流损失，这种设计使得定量泵4的溢流流量通过开关阀A2无压差泄油，只存在极小的搅油损失。液压两级油源的具体控制逻辑为：首先高压蓄能器11容量较小，且理论上高压蓄能器11能够完成液压驱动单元所有阶段的供能要求，其补油优先级应高于低压蓄能器12，因此首先检测高压蓄能器11中容量是否处于预设范围，如不在预设范围，则开关阀A2和开关阀B3均断开，定量泵4向高压蓄能器11补油。然后低压蓄能器12理论上能够完成四足机器人空载时的液压驱动单元供能需求，当确定高压蓄能器11不需定量泵4补油且低压蓄能器12压力不处于预设范围内时，定量泵4向低压蓄能器12补油，同时，在低压蓄能器12补油过程中任何时刻系统检测到高压蓄能器11需要补油，则中断低压蓄能器12补油进程，首先响应高压蓄能器11补油进程。最后当两级蓄能器1均不需要补油时，开关阀A2打开，系统主动泄油。高压蓄能器11和低压蓄能器12采用皮囊式蓄能器，皮囊式蓄能器主要包含壳体、橡皮囊、弹簧、菌阀和气阀等结构，皮囊式蓄能器固有频率高、惯性小、反应迅速，因此用在响应较高的场合，此外，皮囊式蓄能器活动零件较少，维修、维护方便，但是，皮囊式蓄能器受充气压力、温度变化、流体腐蚀等因素影响，使用寿命较短，一般情况下，皮囊式蓄能器主要用于中小型液压系统，ASME标准中最大容量为60L，最高压力31.5MPa，最高工作温度160℃。本专利技术的各项参数等数据的计算过程和结果如下所示：蓄能器1工作状态：在液压系统中，蓄能器1常作为辅助动力源向系统提供能量，蓄能器1作为一种能够存储和释放液压能的装置，在使用之前应充入一定压力p0、体积的气体V0，其工作过程可分为以下两个阶段：蓄能器1充油阶段(储能阶段)：当蓄能器1处于充油阶段时，系统中油液位于蓄能器1隔层下部，由于系统压力逐渐升高，蓄能器1中油液压力也随之升高，当皮囊中气体压力小于油液压力时，系统中的油液会不断进入蓄能器1中，随着蓄能器1中气体逐渐被压缩，气体压力逐渐上升，当气体压力与油液压力平衡时，蓄能器1充油阶段结束，此时，蓄能器1中气体压力为p2，体积为V2。蓄能器1排油阶段(释能阶段)：当系统油液压力低于蓄能器1中气体压力时，蓄能器1中油液不断排出，达到补充系统流量的目的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，包括蓄能器(1)、开关阀A(2)、开关阀B(3)、定量泵(4)和溢流阀(5)，其特征在于：所述蓄能器(1)包括高压蓄能器(11)和低压蓄能器(12)，定量泵(4)、开关阀A(2)和溢流阀(5)的输入端相互连接，定量泵(4)、开关阀A(2)和溢流阀(5)的输出端均与开关阀B(3)和高压蓄能器(11)的输入端连接，开关阀B(3)的输出端与低压蓄能器(12)的输入端连接。/n

【技术特征摘要】
1.利用两级蓄能器进行供能的液压两级油源，包括蓄能器(1)、开关阀A(2)、开关阀B(3)、定量泵(4)和溢流阀(5)，其特征在于：所述蓄能器(1)包括高压蓄能器(11)和低压蓄能器(12)，定量泵(4)、开关阀A(2)和溢流阀(5)的输入端相互连接，定量泵(4)、开关阀A(2)和溢流阀(5)的输出端均与开关阀B(3)和高压蓄能器(11)的输入端连接，开关阀B(3)的输出端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁智强，宁初明，韩寿松，薛大兵，李勋，刘相波，靳莹，李华莹，谭永营，王飞，郭浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所，浙江省轨道交通运营管理集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11