液压同步回路的方法及特点

液压同步回路的方法及特点

液压缸机械结合同步回路

图1 中回路由两执行油缸和刚性梁组成，通过刚性梁联接实现两缸同步，图2 中回路由两执行油缸、齿轮齿条缸组成，通过齿轮齿条将两缸联接在一起，从而实现同步。

两液压回路液压缸的同步都是靠机械结构来保证的，这种回路特点是同步性能较可靠，但由于油缸的受力有差别时硬性的机械作用力可能对油缸有所损伤，同时对机械联接的

强度要求增加.

2 串联液压缸同步回路

图3 中回路由泵、溢流阀、换向阀、两串联缸组成，要求实现两串联缸同步。实现此串联液压缸同步回路的前提条件是：必须使用双侧带活塞杆的液压缸，或者串联的两油腔的有效作用面积相等，这样根据油缸速度为流量与作用面积的比值，油缸的速度才能相同。但是，这种结构往往由于制造上的误差、内部泄露及混入空气等原因而影响其同步性。对于负载一定时，需要的油路压力要增加，其增加的倍数为其所串联的油缸数。为了补偿因为泄

露造成的油缸不同步问题，在设计同步回路时可以采用带补油装置的同步回路，见图4。

图4 中回路较图3 增加了液压锁和控制液压锁打开的换向阀，这条油路的增加可使两串联缸更好地实现同步。同样，缸Ⅰ的有杆腔A和缸Ⅱ的无杆腔B 的受力面积相同。在工作状态，活塞杆伸出的情况下，如果缸Ⅰ先伸出到底部，限位开关的作用使电磁换向阀得电，压力油进入 B 腔补入一部分油液，使油缸Ⅱ完成全部行程；如果缸Ⅱ先伸出到底部，限位开关的作用使电磁阀得电，液控单向阀打开，使A腔放出部分油液，使油缸Ⅰ完成全部行程。

3 采用节流阀的同步回路

用节流阀来控制工作缸的同步，其结构比较简单，造价低廉，且同步效果较好，因此，是在液压同步回来设计中较常用的控制方法。

图5~图8 的节流回路组成均是由通过换向阀来控制节流阀以实现执行油缸的同步，不同的是节流阀的形式和安装位置不同。采用节流阀的同步回路分为进油节流回路（见图 5 ）、回油节流回路（见图6 ）、单侧进回油节流回路（见图7 ）和双向出油节流（见图7 ）。图7 的回路液压缸伸出和缩回均进行出油节流，调整节流阀可以实现两缸同时前进和后退。在这种回路中，各个电磁换向阀必须同上切换，如果液压缸操作回路管线长度不同，还需要考虑压力差异的影响。由于载荷、泄露与阻力的不同会影响其同步性，节流阀调速的同步精度一般低于4%~5%。

4 采用分流阀的同步回路

图9 中分流阀由单向阀、分流阀、换向阀、背压阀和执行油缸组成。此设计方案可以实现液压缸的上升、下降的双向同步，并且可以在中间任意位置停留。回路中回油口装有背压阀，这个阀的作用是为了防止液压缸在下降行程中活塞很快滑下，此背压阀的设定压力应该比最大负载时作用在液压缸上的负载压力要稍高。其缺点是当活塞上升时功率损伤较大。使用分流阀可以在瞬间得到等量的油，以达到同步工作。使用分流阀的回路，系统简单、经济，其同步精度约为2%~5%。

5 采用分流马达的同步回路

图11 中回路由四个柱塞缸、分流马达组成。四个柱塞缸的同步靠四个分流马达来实现，其同步因素决定于每个液压马达每转排油量之差和液压马达的容积效率，所以在要求精确度较高的场合可以采用容积效率高的柱塞式液压马达。由于分流马达具有增压器的功能，马达出口的溢流阀可以防止分流马达运行过程中因增压作用而导致马达出口产生过高的压力，起过载保护作用，即使回路中有一只液压缸已经提前完成了整个行程，其他液压缸仍可以完成其工作行程。马达出口的单向阀和回油的溢流阀的功能是：使分流马达每腔分配室都维持一定压力，保证系统最小工作压力，这样，当一个液压缸因为外力等因素运行加快时，最小工作压力就能保证速度最快的液压缸不会发生吸空现象。

6 采用并联液压泵的同步回路

图11 中回路由液压泵、溢流阀和换向阀组成。

其特点是使用同一个电机带动两个等量液压泵，这

样电机转速一致，等量泵供给2 台油缸的流量就是

一致的，从而达到两执行油缸同步的目的。这种靠

并联等量泵的回路设计简便、经济，但该回路因受

液压泵、缸和溢流阀制造误差等一系列因素，同步

精度并不高，所以应用不普遍。

7 采用比例方向阀的同步回路

按比例方向阀在回路中是控制进油还是控制回油又可以分为两种。图12所示为比例方向阀控制进油的同步回路。比例方向阀根据位移传感器1和2的反馈信号, 连续地控制阀口开度, 使之输出一个与手调节流阀相应的流量。当出现位置偏差, 比例放大器得到一控制信号, 调整比例阀开口, 使之朝减小偏差的方向变化, 直到偏差消失。因此这是一个位置闭环控制系统。控制精度取决于位移传感器的检测精度及比例阀的响应特性。理论上该回路没有累积误差。液压缸的上行速度可以通过节流阀5来调,而比例方向阀4则会自动跟踪适应。这种回路要求比例阀有较大的通流能力, 采用比例阀回油同步回路则可以选用较小通径的比例

阀, 从而降低成本。比例阀回油同步回路如图13所示, 该回路由两个完全相同的定量泵分别向两个液压缸单独供油。如果出现位置不同步, 则连接横梁倾斜。传感器1检测到后控制比例阀3的比例电磁铁a或b。使其中较快一侧的定量泵通过比例阀排出部分流量, 使其控制的液压缸速度慢下来。由于比例阀3通过的流量只是纠偏用的小流量,故可选用较小的通径。

图12

图13

8 采用比例调速阀的比例同步回路

如图14所示。这种回路的显著特点是双向调

速、双向同步。上升行程为进口节流, 下降行程为回油节流, 而且回油节流有助于防止因自重下滑时的超速运行, 回路中的液控单向阀平衡负载的自重。另外的四个单向阀为一组, 构成桥式整流回路。使正反向行程通过调速阀的流量方向一致。

图15所示是容积控制式的比例同步回路, 比例

元件需采用比例变量泵。它也是一种具有双向调

速、双向同步功能的回路。速度控制采用电气遥控设定, 位置互相跟随。由于是容积调速, 没有节流损失。适用于大功率系统和高速的同步系统。由于两个液压缸的油源系统完全独立, 因而很适用于两液压缸相距较远又要求同步精度高的地方。