[實(shí)用新型]一種變截面液壓缸及其液壓控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320723970.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN203548409U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軍宏;尚建忠;王卓;薛勇;徐小軍;羅自榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B15/14
• 分類號(hào): F15B15/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種變截面液壓缸及其液壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著控制技術(shù)、感知技術(shù)、新材料技術(shù)的飛速發(fā)展和深入交叉融合，步行機(jī)器人性能不斷提升。主要代表有：ASIMO、Justin、Packbot等。然而，由于其以機(jī)電系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)為主，負(fù)載力小，制約了機(jī)器人的實(shí)用化進(jìn)程。負(fù)載能力有限已成為制約移動(dòng)機(jī)器人實(shí)用化的“瓶頸”問題之一。目前，研究人員開始嘗試將液壓系統(tǒng)運(yùn)用于移動(dòng)機(jī)器人，其中最具代表性的是波斯頓公司研發(fā)的Bigdog、AlphaDog和Cheetah等。該類機(jī)器人具有一個(gè)共同特點(diǎn)，利用直線液壓缸作為執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。其中所采用的直線液壓缸內(nèi)腔的有效作用面積固定，不能根據(jù)關(guān)節(jié)負(fù)載力的變化而改變，當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，只能通過增大控制閥口的壓力損失來實(shí)現(xiàn)液壓缸穩(wěn)定的控制。然而，步行機(jī)器人行走時(shí)各關(guān)節(jié)負(fù)載力變化比較大，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過程中，將存在大量的閥口壓力損失，最終導(dǎo)致液壓動(dòng)力系統(tǒng)效率比較低。因此，研究高效的直線液壓缸對(duì)于提高步行機(jī)器人液壓系統(tǒng)的效率有著非常重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種可提高變負(fù)載液壓系統(tǒng)效率，可通過選擇不同小腔與高壓油路和低壓油路的導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)與負(fù)載的匹配，最終達(dá)到提高液壓系統(tǒng)效率的目的變截面液壓缸及其液壓控制系統(tǒng)，本實(shí)用新型適用于工作于負(fù)載變化較大場(chǎng)合的設(shè)備上，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種變截面液壓缸，包括活塞桿、缸筒和密封所述缸筒的左、右端蓋，所述活塞桿包括主活塞桿和柱塞桿，所述主活塞桿通過端蓋密封安裝在所述缸筒上，所述主活塞桿的端部設(shè)有主活塞，所述主活塞上安裝有多個(gè)所述柱塞桿，所述柱塞桿的端部設(shè)有次活塞，所述主活塞和所述次活塞分別安裝在所述缸筒內(nèi)與所述主活塞和所述次活塞對(duì)應(yīng)的主活塞腔和柱塞腔內(nèi)。

所述柱塞桿采用球鉸的方式連接在所述主活塞上。

所述主活塞上安裝有四個(gè)所述柱塞桿。

一種變截面液壓缸的液壓控制系統(tǒng)，用于控制所述的變截面液壓缸，包括一個(gè)伺服控制閥和與所述柱塞腔數(shù)量對(duì)應(yīng)的兩位三通插裝閥，所述主活塞腔以所述主活塞為分界分為第一腔和第二腔，所述第一腔上設(shè)有主活塞腔A_e1口，所述第二腔上設(shè)有主活塞腔A_e2口，所述兩位三通插裝閥的P口分別與所述伺服控制閥的A口和所述主活塞腔的A_e1口連通，所述兩位三通插裝閥的T口分別與所述伺服控制閥的B口和所述主柱塞腔的A_e2口連通，所述兩位三通插裝閥的T口、所述伺服控制閥的B口和主柱塞腔的A_e2口還通過單向閥與油箱連接，所述兩位三通插裝閥A口與所述柱塞腔的無桿腔連通，所述伺服控制閥P口與泵源的高壓油口連通，所述伺服控制閥的T口與油箱連通。

由于采用上述結(jié)構(gòu)，本裝置主活塞腔中的第一腔（也就是通常液壓桿中的無桿腔）的作用端面不是單一的一個(gè)面，而是被化分為五個(gè)不同的面，由四個(gè)柱塞腔和主活塞腔的第一腔共同組成，由于在制作本裝置時(shí)柱塞腔的大小和次活塞的面積就已經(jīng)確定，因此可以確定每個(gè)柱塞腔的具體的輸出力，而且每個(gè)柱塞腔的通過一個(gè)兩位三通開關(guān)閥獨(dú)立控制，四個(gè)柱塞腔的大小可以在制作時(shí)根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)，四個(gè)柱塞腔的大小可以相同也可以不同，在主活塞桿上設(shè)有一個(gè)負(fù)載力傳感器，從而測(cè)量實(shí)時(shí)負(fù)載力，當(dāng)執(zhí)行變負(fù)載工況時(shí)，該變截面液壓缸可以根據(jù)負(fù)載大小，來選擇柱塞腔的組合，使得柱塞腔的組合最接近實(shí)際負(fù)載，綜合實(shí)現(xiàn)減少系統(tǒng)供給的高壓油流量而達(dá)到減少伺服閥處的節(jié)流壓力損失導(dǎo)致的能量損耗，達(dá)到減少系統(tǒng)供油量、提高液壓系統(tǒng)效率的特點(diǎn)，而其余腔則通過回油導(dǎo)通，同時(shí)將主活塞腔的第一腔和第二腔內(nèi)的油還作為補(bǔ)充油，從而減少高壓供油量，最終提高液壓系統(tǒng)效率。

所述柱塞桿采用球鉸的方式連接在所述主活塞上，便于加工和裝配。

綜上所述，本實(shí)用新型具有一定負(fù)載匹配能力，可提高變負(fù)載液壓系統(tǒng)效率的直線液壓缸。在執(zhí)行變載荷工況時(shí)，可通過選擇不同柱塞腔組合與高壓油路和低壓油路的導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)與負(fù)載的匹配，最終達(dá)到提高液壓系統(tǒng)效率的目的，本實(shí)用新型可用在工作于負(fù)載變化較大場(chǎng)合的設(shè)備上，如足式機(jī)器人、外骨骼裝備、挖掘機(jī)等設(shè)備，由于該變截面液壓缸具有一定的負(fù)載匹配能力和減少系統(tǒng)供油量的特點(diǎn)，能夠提高液壓系統(tǒng)效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1（a）是本實(shí)用新型的立體圖；

圖1（b）是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖1（c）是本實(shí)用新型的分解結(jié)構(gòu)圖；