[發明專利]微型液壓泵站的設計方法、增壓油箱和蓄能器的優化方法

在審

• 申請號: 201910995737.4
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110725818A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 陳珊;韓騰輝;廖云;韓江;夏鏈
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F15B11/16
• 分類號: F15B11/16;F15B1/04;F15B1/26;G06F30/17;G06F30/20;B25J9/00;B25J17/02;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 34144 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 方榮肖

1.一種下肢助力外骨骼微型液壓泵站的設計方法，所述下肢助力外骨骼微型液壓泵站包括兩個液壓動力系統，每個液壓動力系統包括液壓泵、增壓油箱、單向閥、蓄能器、溢流閥、髖關節電液伺服閥、膝關節電液伺服閥、髖關節液壓缸、膝關節液壓缸、髖關節傳感器、膝關節傳感器、；在所述液壓泵的作用下，從所述增壓油箱內輸出油液，所述油液通過所述單向閥后，流向所述溢流閥和所述蓄能器；當所述液壓泵的輸出壓力大于所述溢流閥的預設壓力時，開啟所述溢流閥以釋放部分所述油液回流至所述增壓油箱；當所述液壓泵的輸出壓力小于所述溢流閥的預設壓力時，輸出所述蓄能器內的油液對所述液壓泵進行油液補償，直至所述液壓泵的輸出壓力與所述溢流閥的預設壓力相等；所述液壓泵站在工作時，所述髖關節傳感器和所述膝關節傳感器分別采集所述髖關節液壓缸內的實時壓力信號、所述膝關節液壓缸內的實時壓力信號；所述髖關節電液伺服閥和所述膝關節電液伺服閥分別判斷兩個實時壓力信號是否分別與兩個所述液壓缸的預設壓力相等，如不相等則控制相應電液伺服閥的閥芯移動，進而控制對應液壓缸的輸出壓力；

其特征在于，對所述增壓油箱進行優化，所述增壓油箱的優化方法包括以下步驟：

(1)考慮所述增壓油箱內液壓介質的容量V_m，令液壓介質容量為所述增壓油箱的容器體積的60％，則V_m為：其中，d_r為所述增壓油箱的內徑，l_r為所述增壓油箱的長度；

(2)度量所述增壓油箱在動力系統中占用的體積V_r，V_r＝l_rd_r²；

(3)考慮安裝力f_α，由于所述增壓油箱要求一定的初始壓力p_i，初始壓力p_i在裝配時能壓縮所述增壓油箱內的彈簧以將所述增壓油箱的端蓋與所述增壓油箱的油箱桶固定在一起，因此安裝力f_α指裝配過程中彈簧對端蓋的推力，

(4)考慮長徑比r_h，

(5)對應四個變量V_m、V_r、f_α、r_h分別設計閾值：V_m≤750ml，V_r≥500ml，f_α≤850N，1≤r_h≤2，從而得到關于所述增壓油箱尺寸的四個約束條件；

所述增壓油箱的長度l_r和內徑d_r分別設計區間120mm≤l_r≤180mm，60mm≤d_r≤120mm；

(6)繪出四個約束條件所表示的四個取值區域，定義四個取值區域的重疊區域為增壓油箱尺寸的可行域；

(7)在所述可行域中選取增壓油箱的具體尺寸值。

2.如權利要求1所述的下肢助力外骨骼微型液壓泵站的設計方法，其特征在于，初始壓力p_i取0.2MPa；

和/或；

通過Matlab仿真工具繪出各個變量的取值區域。

3.如權利要求1所述的下肢助力外骨骼微型液壓泵站的設計方法，其特征在于，選型所述彈簧，所述彈簧的選型方法包括以下步驟：

根據所述彈簧理想剪切模量G、所述彈簧理想線徑d_w、所述彈簧理想圈數n、所述彈簧理想中徑d_c，設置增益系數k_s，

取增益系數k_s的倒數1/k_s；

對所述初始壓力p_i乘以倒數1/k_s，作為所述彈簧原長l_s和所述增壓油箱的長度l_r的差值；

通過所述差值和所述長度l_r得到所述彈簧原長l_s；

根據所述彈簧理想剪切模量G、所述彈簧理想線徑d_w、所述彈簧理想圈數n、所述彈簧理想中徑d_c、所述彈簧原長l_s選擇所述彈簧的型號。