液壓同步回路的主要類型及優缺點

摘要： 通過介紹液壓同步回路的主要類型，分析各類型的優缺點及改進措施，以便在液壓系統的同步回路設計和應用中根據具體情況，采取不同的方法和措施。

關鍵詞：液壓；同步回路；類型；優缺點

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.105

1前言

在液壓系統設計中，如遇到兩個油缸同時作用于同一執行機構時，常常要求兩油缸動作同步。兩油缸的同步措施主要有機械強制同步和液壓同步兩種。機械強制同步主要有剛性梁強制同步和齒輪齒條強制同步兩種方法。機械強制同跳的最大優點是同步可靠，在那些對同步要求特別高的場合，主要還是采用機械強制同步，比如液壓壓力機和折彎機等均采用的是機械強制同步。機械強制同步的主要缺點是兩個同步運行的油缸各自會受到另一油缸的影響，有時會產生較大的機械作用力，給油缸帶來拉傷之類的故障，這樣就要求兩油缸之間的連接強度要加強。液壓同步主要是利用液壓控制的方法來實現兩油缸之間速度同步，從而達到位置同步的目的。液壓同步的主要方法利用串聯同步液壓缸實現的同步回路、利用調速閥調速功能實現的同步回路、利用分流集流閥的分流集流功能實現的同步回路、利用兩個相同液壓泵并聯輸出流量相同功能實現的同步回路、利用兩個相同液壓馬達同步運轉使其輸出流量相等的功能實現的同步回路等。但不管用那種控制功能實現的同步回路都會存在兩個油缸在泄露、制造誤差、摩擦、受力和堵塞不均等問題，使得同步效果也不同。所以在同步回路在設計和使用時都一定要針對具體的工況，采取不同的措施，使同步效果達到最佳。以下主要介紹利用各種液壓控制功能實現的液壓同步回路，并說明其優缺點。

2利用液壓控制功能實現的液壓同步回路

2.1利用串聯同步液壓缸實現的同步回路

圖1所示為帶補償裝置的串聯同步液壓缸位移同步回路。兩液壓缸A、B串聯，B缸下腔的有效工作面積等于A缸上腔的有效工作面積，若無泄漏，兩缸可同步下行，但因有泄漏及制造誤差，故有同步誤差。采用由液控單向閥3、電磁換向閥1和4組成的補償裝置可使兩缸每一次下行終點的位置同步誤差得到補償。

2、4—二位三通電磁換向閥；3—液控單向閥其補償原理是：當換向閥1右位工作時，壓力油進入B缸的上腔，B缸下腔的油液流入A腔上腔，A缸下腔回油，這時兩活塞桿同步下行。若A缸活塞先到達終點，它就觸動行程開關S1使電磁閥4通電換為上位工作。這時壓力油經閥4將液控單向閥3打開，在B缸上腔繼續進油的同時，B缸下腔的油可經單向閥3及電磁換向閥2流回油箱，使B缸活塞能繼續下行到終點位置。若B缸活塞先到達終點，它觸動行程開關S2，使電磁換向閥2通電換為右位工作。這時壓力油可經閥2、閥3繼續進入A缸上腔，使A缸活繼續下行到終點位置。

2.2利用調速閥調速功能實現的同步回路

圖2所示為利用調速閥調速功能實現的同步回路。圖中兩個調速閥可分別調節進入兩個并聯液壓缸下腔的流量，使兩缸活塞向上伸出的速度相等。這種回路可用于兩缸有效工作面積相等時，也可用于兩缸有效工作面積不相等時，其結構簡單，使用方便，且可以調速。其缺點是受油溫變化和調速閥性能差異等影響，不易保證位置同步，受載荷、泄露與阻力的不同的影響其同步精度一般低于4%～5%。速度的同步精度也較低，常用于同步精度要求不高的系統中。

圖3所示為用比例調速閥控制的同步回路。這一同步回路與圖2的調速同步回路相比，由于采用了比例調速閥，其同步精度大大提高，絕對精度可達05mm，已足夠一般設備的要求。為了使調速C和D在油缸伸出和縮回時都取作用，把調速閥C和D裝在由單向閥組成的橋式油路中，這樣油缸不管是伸出還是縮回，液壓油通過調速閥時都是正向通過，兩個調速閥均能發揮作用。一般這種同步回路的油缸上都作安裝位置檢測裝置，當兩缸出現位置誤差時，檢測裝置發出信號，調整比例閥的開口，修正誤差，即可保證同步。

圖3比例調速閥的同步回路2.4利用分流集流閥的分流集流功能實現的同步回路

圖4所示為利用分流集流閥的分流集流功能實現的同步回路，它由單向閥、分流集流閥、換向閥、和油缸組成。這種同步回路可以實現兩負載不同液壓缸伸出、縮回的雙向同步，使用分流集流閥兩個油缸可以在瞬間得到等量的油，以達到同步工作。因壓降Δp與流量q成平方下降，當流量q過小時分流精度將顯著下降，故該系統流量范圍較窄，不適用于低壓。使用分流體集流閥的回路，系統簡單、經濟，其同步精度約為2%～5%。

圖5利用兩個相同液壓泵并聯輸出流量相同功能實現的同步回路，它由液壓泵、溢流閥和換向閥組成。其特點是使用同一個電機帶動兩個等量液壓泵，這樣電機轉速一致，等量泵供給兩個油缸的流量就是一致的，從而達到兩油缸同步的目的。向兩缸供油時，兩換向閥應同時動作。在消除端點誤差時，換向閥可單獨動作。這種靠并聯等量泵的回路設計簡便、經濟，但該回路因受液壓泵、缸和溢流閥制造誤差等一系列因素的影響，同步精度并不高，所以應用不普遍。

圖5雙泵的同步回路2.6利用兩個相同液壓馬達同步運轉使其輸出流量相等的功能實現的同步回路

圖6所示利用兩個相同液壓馬達同步運轉使其輸出流量相等的功能這實現的同步回路。兩個馬達排量完全相同，并且將兩個液壓馬達的軸剛性地聯結在一起，則其能始終通過相等的流量，也就是輸入到兩缸的流量始終相等，從而實現兩缸的速度同步。同步精度主要取決于液壓馬達和液壓缸的加工精度以及負載的均勻性。由于加工總是存在誤差，負載也不可能完全相同，因此同步誤差是不可避免的。在采用并聯馬達的同步回路中，要采取措施消除累積誤差，提高同步精度。節流閥4就是用來消除積累誤差的，若一個液壓缸先到達終點，隨著馬達繼續轉動，已到終點的液壓缸的壓力油就通過節流閥進入另一油缸，使另一液壓缸也到達終點從而消除累積誤差。

利用數字缸來實現兩缸或多缸的同步與前面所講的液壓同步有所不同，前面所講的方法均為同時控制兩個油缸使其實現同步，而利用數字缸實現同步并不是同時控制兩個油缸，而是利用數字缸的特點，單個控制油缸，使油缸的位置精度足夠高，從而達到兩個或多個缸同步的目的。數字液壓缸的運動特性完全被數字化，即：電脈沖的頻率與油缸的運動速度對應，電脈沖的數量與油缸的行程對應，而這種對應關系是通過數字油缸內部的設計、制造過程確定好的，無需任何外部的調節參數來保障。數字液壓缸對于使用者而言，是一個開環控制器件。數字油缸組成的液壓系統，只需油泵、溢流閥組成的液壓源就可接管使用，無需任何方向閥、流量閥、調速閥、單向閥、同步閥等繁雜液壓元件，也省略了這些閥件的安裝集成塊，也無需行程開關、繼電器等電氣元件。一臺微機或可編程邏輯控制器（PLC）就可以完成多缸的同步。降低了使用成本和維修成本。可以說，利用數字液壓缸實現兩缸或多缸的同步是同步控制的發展方向。

3結論

通過介紹利用液壓控制的方法來實現兩油缸之間同步的液壓同步回路不同類型，分析了這些同步回路和數字液壓缸同步的特點，并對這些回路在使用中可能出現的問題及應采取的措施給予了說明。這樣便于在同步回路設計和使用時更好的注意這些問題和措施，使同步的效果達到最佳。隨著液壓傳動技術的迅速發展，液壓傳動取代機械傳動和電氣傳動領域不斷擴大，液壓系統同步回路的設計和應用場合也越來越廣泛，在控制方法上，除傳統的控制方法外，越來越多的采用單片機和可編程邏輯控制器（PLC）控制，逐步由比例調節替代機械調節，實現了同步回路的過程自動化和可視化。這樣在油缸帶動工作裝置運行時，更能準確、快速地響應，達到最佳控制效果。

參考文獻

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