液壓的同步技術探究

劉力

摘要：隨著我國工程建設事業的蓬勃發展，各類重型機械也得到了廣泛應用，在重型機械驅動過程中，液壓系統起到關鍵作用，而液壓同步控制系統則又是液壓系統中十分重要的技術關鍵，液壓同步的精度效果有時候決定了工程質量的好壞。本文則重點介紹不同液壓同步系統的特性與使用場合。

關鍵詞：液壓系統;工程機械;同步系統

隨著我國的工程機械發展，自動化水平的提高，液壓同步技術技術以其功率大、運行平穩等優點越來越廣泛的運用在各類需要工程機械的建設中。液壓同步運動是指多個液壓執行部件同時具有相同的運動狀態，突出體現為位移X和速度V相同。

一、液壓同步系統的分類

目前學術界與國家有關部門還并未對液壓同步系統做出標準與細分，不過根據業內相關人員的經驗與意見大致可將其分為以下幾種類別。

（1）各種輔助閥、泵控制的液壓同步;

（2）采用容積與流量控制的液壓同步;

（3）采用液壓缸與液壓馬達控制的同步;

（4）采用閉環與開環控制的液壓同步等等。

二、液壓同步系統的具體展示

（一）容積方式

容積方式去實現液壓同步就是使相同容積的液壓油進入到多個相同尺寸與型號的液壓缸，使得多個液壓缸能夠實現位移同步。在用容積方式調節的方式下，進過泵輸出的油液直接進入液壓缸，中間沒有進過任何調速閥等阻礙。可以細分為執行油缸串聯同步，同步液壓缸同步，同步液壓馬達同步等回路。如下圖所示從左至右分別為執行油缸串聯同步、同步液壓缸同步、同步馬達同步。

1.執行油缸串聯同步

如圖1所示，將兩個或兩個以上的執行液壓油缸串聯在一起，前一個油缸的輸出口輸出油進入下一個油缸的輸出口，多個油缸排出與接收油液容積在沒有泄漏的情況下可以達到完全一致。這種方式可以在無泄漏等理想情況下實現多個執行油缸的同步運動，也允許一定范圍內的偏載載荷。

2.同步液壓缸同步

如圖2所示，用一個或者兩個共用的活塞桿作為控制設備將兩個及以上的液壓缸實現同步控制，條件是兩個執行液壓缸必須盡量做到結構與制造一致，在相對理想的狀態下兩根執行油缸的容積效率幾乎相等，進而運動的位移也相等。此方案由于在實際設計制造與工況一般僅使用兩個執行油缸。

3.同步馬達同步

如圖3所示，將兩個或兩個以上的液壓馬達的旋轉軸連接在一起，前提是多個液壓馬達必須是相等的，容積效率一致的。每個液壓馬達控制對等的一個液壓執行元件，當多個容積相同的液壓馬達通過共同轉軸轉動時，輸出的油液量也相等，當油液進入容積相等的各個液壓執行元件的時候執行元件的速度與位移均可實現相等，回流油液則可以經過同一管道流回油箱。

（二）流量控制方式

流量控制方式是運用不同的液壓閥的特性進而控制流經液壓系統的流量的方式，讓多個液壓執行部件中的流量相同，從而達到液壓同步控制。又可以細分為節流閥調速回路、同步閥調速回路、伺服換向閥調速回路。如下圖所示。

1.節流閥調速回路

如圖4所示，通過人工改變溢流閥的閥口開度大小來調節進出閥口的油液流量來控制進入液壓執行器的流量。流量相等則在相同型號的液壓執行元件中速度與位移均相等，從而實現同步控制。

2.同步閥調速回路

如圖5所示，原理類似于節流閥調速回路，同步閥同步回路也是通過調節分流閥、集流閥、分流集流閥等同步閥內的節流口開度大小，以產生不同的節流壓降，保證節流孔前后壓差相等，確保這一對節流孔流量值關系不變。

3.伺服換向閥調速回路

如圖6所示，本結構使用伺服換向閥，伺服閥的油液口開度可通過相應的信號控制，可控性與魯棒性強好，液壓執行元件的同步性高于以上各種同步方式。

三、展望

液壓同步控制系統現在已經趨于成熟，產品安全可靠，經濟效益明顯。當前我國正在向工業4.0方向發展，工程機械的生產制造與使用控制系統正在被越來越多的企業所應用。在未來，液壓同步系統以其獨特的性能并結合物聯網等先進技術，在工程機械領域的應用也會趨向于無人化、遠程化操作，使得工程機械可以進入到人們無法到達或者危險的場所，這對于整個行業都有著革命性的意義。

參考文獻：

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[2]朱士偉.全液壓滾切剪電液伺服協同控制策略研究[D].太原科技大學，2014.

[3]石云飛.基于多點容積同步的大型結構物連續頂升系統研究[D].天津大學，2016.