用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置及设计方法

• 摘要：

  本发明公开了一种用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置及设计方法,装置包括二级等速双作用油缸、平衡蓄能器、手动转阀、电磁球阀;该装置采用油缸作为平衡机构平衡大负载悬臂伺服机构中存在的不平衡重力矩,多个蓄能器分别在不同的角度平衡重力矩且每个角度只有一个蓄能器起主要平衡作用.本系统对于提高大负载悬臂伺服机构的运动控制精度具有重要意义.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN202010732357.4

• 申请日期：

  2020.09.25

• 公开/公告号：

  CN111946674A

• 公开/公告日：

  2020-11-17

• 发明人：

  钱林方 尹强 姜旭阳 邹权 陈红彬 陈龙淼 徐亚栋 羊柳 王满意 孙乐 陈光宋

• 申请人：

  南京理工大学

• 主分类号：

  F15B1/02(2006.01),F,F15,F15B,F15B1

• 分类号：

  F15B1/02(2006.01),F15B21/00(2006.01),G06F30/17(2020.01),G06F30/20(2020.01),G06F119/14(2020.01),F,G,F15,G06,F15B,G06F,F15B1,F15B21,G06F30,G06F119,F15B1/02,F15B21/00,G06F30/17,G06F30/20,G06F119/14

• 主权项：

  1.一种用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置的设计方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、初步将悬臂机构运动角划分为m段:分别将θ1到θ2、θ2到θ3…θm-1到θm,m组不同角度段用m个蓄能器进行平衡重力矩,θ1＜θ2＜…θi＜…＜θm;其中θi为悬臂机构的第i个转角,θ1为悬臂机构的初始转角,θm为悬臂机构的最大转角; 步骤2、计算θ1到θ2角度范围内的重力矩M; 步骤3、计算θ1到θ2角度范围内蓄能器内气体变化; 步骤4、计算油缸在θ1到θ2角度段变化所需油液体积变化值,即平衡油缸在θ1到θ2角度段变化所需油液体积变化值; 步骤5、计算蓄能器的工作容积:根据油液体积变化值计算蓄能器的工作容积; 步骤6、计算蓄能器的公称容积; 步骤7、计算平衡力矩M; 步骤8、计算不平衡力矩ΔM:ΔM＝M-M1; 步骤9、根据求得不平衡力矩调整角度段范围:若在θ1到θ2计算得到的不平衡力矩＜最大不平衡重力矩,则表明该角度段可取;若平衡力矩≥最大不平衡重力矩,则逐步减小θ2的值重复步上述步骤1-8,直至不平衡力矩＜最大不平衡重力矩,则将该角度作为θ1与θ3之间的分界角度θ2; 步骤10、根据θ1到θ2角度段的计算方式划分θ2到θ3、θ3到θ4…θm-1到θm,m-1组角度段,直至各个角度段计算所得不平衡力矩均小于最大不平衡重力矩. 2.一种用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,包括油箱(1)、油泵(4)、回油过滤器(5)、油滤器(6)、溢流阀(8)、球阀(9)、第一电磁球阀(10)、主蓄能器(11)、第一副蓄能器,第二副蓄能器、…、第M副蓄能器(14)、压力传感器(15)、第二电磁球阀(17)、平衡油缸(18);M≥2; 所述油泵(4)一端与油箱(1)相连,另一端与油滤器(6)相连;所述油滤器(6)的出油口与溢流阀(8)的进油口相连,同时与球阀(9)的进油口相连;所述溢流阀(8)的出油口与回油过滤器(5)的进油口相连;所述球阀(9)的出油口与第一电磁球阀(10)的A口相连,同时与主蓄能器(11)的油口、第一副蓄能器的油口、第二副蓄能器的油口、…、第M副蓄能器(14)的油口、压力传感器(15)、第二电磁球阀(17)的P口相连;所述第一电磁球阀(10)的B口与平衡油缸(18)的无杆腔相连;所述第二电磁球阀(17)的T口与回油过滤器(5)的进油口相连;所述主蓄能器(11)用于平衡θ1到θ2角度范围内的悬臂伺服机构的重力矩;所述第一副蓄能器(12)、第二副蓄能器(13)、…、第M副蓄能器(14)分别用于平衡θ2到θ3、θ3到θ4、…、θM+1到θmθ2角度范围内的悬臂伺服机构的重力矩;其中θ1＜θ2＜…θi＜…＜θM+1＜θm,θ1为悬臂机构的初始转角,θm为悬臂机构的最大转角. 3.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述油泵(4)采用高压齿轮泵. 4.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述球阀(9)采用手动转阀. 5.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述平衡油缸(18)采用二级等速双作用油缸. 6.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述M＝3,悬臂机构转动角度为-10°到84°. 7.根据权利要求6所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述主蓄能器(11)在-10°到40°之间平衡重力矩;所述第一副蓄能器在40°到60°之间平衡重力矩;所述第二副蓄能器在60°到75°之间平衡重力矩;所述第三副蓄能器在75°到84°之间平衡重力矩. 8.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述溢流阀(8)的出油口、所述第二电磁球阀(17)的T口均通过直流回油风冷却器(7)与回油过滤器(5)的进油口相连. 9.根据权利要求2所述的用于大负载悬臂伺服机构的多蓄能器平衡装置,其特征在于,所述平衡油缸(18)的有杆腔连接有过滤消音器(19).