機械同步在液壓系統中的應用

張亞明+朱志強+祖國棟

摘 要：在液壓系統的應用中，當需要多液壓缸同步工作時，在滿足本文所列出的幾點特點的情況下，可采取機械同步的方法，使用這種方法的液壓系統，成本低廉，結構簡單，安全可靠，同步效果較好。

關鍵詞：液壓缸并聯；擺轉運動；結構件剛性

中圖分類號：TH13 文獻標識碼：A

一、概述

在液壓系統的應用中，有很多時候需要保證多個并聯的液壓執行元件的同步性。在系統設計過程中，使多個并聯的執行元件同步的方法有很多種，如：用分流閥或同步馬達分配流量、用同步液壓缸來保證流量相等等。這些方法有的同步效果不理想，出現誤差難以消除，有的系統較為復雜，還有的成本較高。本文將要介紹一種較為常見、系統簡單、成本低廉的同步控制方法，那就是機械同步。

二、基本原理

眾所周知，水往低處流，相同道理，在液壓系統中，液壓油會優先流向壓力低的地方。機械同步就是基于這個原理來實現同步控制的。如圖1所示，件1為結構件，可繞銷軸2旋轉，兩支并聯的液壓缸3共同驅動件1，當液壓缸伸出或縮回時，由于兩液壓缸的管路自由聯通，又由于件1具有剛性，所以兩液壓缸的動作必然會同步，這是機械同步的最基本的應用。

三、典型應用

1平移運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做平移運動，而不是做擺轉運動時，就要用到機械同步的特殊應用。如圖2a所示，結構件有足夠的剛度，在六支液壓缸的驅動下做平移運動，如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作。由于結構件各部位摩擦力不同，不同液壓缸的管路阻力也不同，結構件會出現2b或2c所示的整體傾斜的現象，但這個時候有一個特點：六支液壓缸的伸縮量呈現等差數列依次變化，即液壓缸的桿端呈一條直線，這是由結構件的剛度來決定的。如果利用這一特點，同時將六支液壓缸由中間分成兩組，每邊的三支為一組并聯起來由一片換向閥來控制，這樣兩片換向閥共同控制六支液壓缸，同時在兩組液壓缸的總油路中加設節流閥，這樣就可以通過節流閥來調節兩組液壓缸的速度，從而實現兩組液壓缸即六支液壓缸的同步。在這里，也可以用同步閥或分流馬達來分配兩組液壓缸的總流量，同樣可以達到六支液壓缸同步的效果。

2擺轉運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做擺轉運動，但結構件的剛度不夠或者有一定的彈性時，也要用動機械同步的特殊應用。如圖3a所示，件1為鋼模板，總長度為40米，在6支液壓缸3的驅動下繞銷軸2旋轉。雖然模板1有一定的剛度，但在長度方向有很大的彈性，可以有很大的彈性變形量。如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作，6支液壓缸將會有很好的同步效果。但在施工過程中當模板的一端被外物卡著或者蹭著，則模板將會發生彈性變形而出現整體傾斜，6支液壓缸也將自動適應模板而失去同步效果。這時，如果能夠讓模板自由端的液壓缸鎖定不動，只讓被卡端的液壓缸動作，則可消除整體傾斜的現象。如圖3b所示的液壓系統即可達到這樣的效果，將6支液壓缸分為左右兩組，每組3支液壓缸并聯由一片換向閥來控制，同時將兩組液壓缸用帶有高壓球閥4的管路并聯起來。當模板自由旋轉時，將高壓球閥打開，6液壓缸并聯，形成基本的機械同步。當模板一端被卡時，將高壓球閥關閉，單獨動作被卡一端的3支液壓缸，液壓缸驅動模板克服被卡的阻力，追回與自由端的行程差。采用這種控制系統，還可以糾正因加工誤差而出現的模板自身的變形。

四、機械同步不可使用的典型情況

有些多液壓缸共同驅動一結構件的情況是不能使用機械同步的。如圖4a所示，兩液壓缸共同舉升一平臺，盡管平臺具有很強的剛度，這種情況還是不能使用機械同步的，因為一旦兩液壓缸并聯，管路自由串通，由于重心不可能在兩液壓缸的正中間，平臺必然會一端下降，將液壓缸中的油液壓向另一端而使另一端上升，從而使平臺出現傾斜，甚至會有危險情況發生。如果是多缸共同舉升同一平臺，可按圖4b所示，將多支液壓缸分為三組，由三片換向閥分別控制，每組的多支液壓缸分別并聯，每組多支液壓缸之間為機械同步。把每組液壓缸看作一點，由于三點確定一面，平臺可通過三點調平。

結語

上述為較常見、較典型的多液壓缸同步系統，一定要認清構件的運動特點和想要達到的效果，以及構件有幾個約束。當需要用機械同步時，一定要認清運動構件是否具備以下兩點：1、構件具有足夠的剛度；2、構件做擺轉運動。同時多驅動液壓缸的管路一定要并聯，且油路自由串通，并聯管路上不能有任何起單向閥作用的元件。只有認清構件的運動特點，抓住機械同步的要點，在采用機械同步的方法時才能取得事半功倍的效果。

參考文獻

[1] 劉仕平.液壓與氣壓傳動[M].鄭州：黃河水利出版社.2003.

[2] 路甬祥，胡大汯等.電液比例控制技術[M].北京：機械工業出版社.1988.endprint

摘 要：在液壓系統的應用中，當需要多液壓缸同步工作時，在滿足本文所列出的幾點特點的情況下，可采取機械同步的方法，使用這種方法的液壓系統，成本低廉，結構簡單，安全可靠，同步效果較好。

關鍵詞：液壓缸并聯；擺轉運動；結構件剛性

中圖分類號：TH13 文獻標識碼：A

一、概述

在液壓系統的應用中，有很多時候需要保證多個并聯的液壓執行元件的同步性。在系統設計過程中，使多個并聯的執行元件同步的方法有很多種，如：用分流閥或同步馬達分配流量、用同步液壓缸來保證流量相等等。這些方法有的同步效果不理想，出現誤差難以消除，有的系統較為復雜，還有的成本較高。本文將要介紹一種較為常見、系統簡單、成本低廉的同步控制方法，那就是機械同步。

二、基本原理

眾所周知，水往低處流，相同道理，在液壓系統中，液壓油會優先流向壓力低的地方。機械同步就是基于這個原理來實現同步控制的。如圖1所示，件1為結構件，可繞銷軸2旋轉，兩支并聯的液壓缸3共同驅動件1，當液壓缸伸出或縮回時，由于兩液壓缸的管路自由聯通，又由于件1具有剛性，所以兩液壓缸的動作必然會同步，這是機械同步的最基本的應用。

三、典型應用

1平移運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做平移運動，而不是做擺轉運動時，就要用到機械同步的特殊應用。如圖2a所示，結構件有足夠的剛度，在六支液壓缸的驅動下做平移運動，如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作。由于結構件各部位摩擦力不同，不同液壓缸的管路阻力也不同，結構件會出現2b或2c所示的整體傾斜的現象，但這個時候有一個特點：六支液壓缸的伸縮量呈現等差數列依次變化，即液壓缸的桿端呈一條直線，這是由結構件的剛度來決定的。如果利用這一特點，同時將六支液壓缸由中間分成兩組，每邊的三支為一組并聯起來由一片換向閥來控制，這樣兩片換向閥共同控制六支液壓缸，同時在兩組液壓缸的總油路中加設節流閥，這樣就可以通過節流閥來調節兩組液壓缸的速度，從而實現兩組液壓缸即六支液壓缸的同步。在這里，也可以用同步閥或分流馬達來分配兩組液壓缸的總流量，同樣可以達到六支液壓缸同步的效果。

2擺轉運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做擺轉運動，但結構件的剛度不夠或者有一定的彈性時，也要用動機械同步的特殊應用。如圖3a所示，件1為鋼模板，總長度為40米，在6支液壓缸3的驅動下繞銷軸2旋轉。雖然模板1有一定的剛度，但在長度方向有很大的彈性，可以有很大的彈性變形量。如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作，6支液壓缸將會有很好的同步效果。但在施工過程中當模板的一端被外物卡著或者蹭著，則模板將會發生彈性變形而出現整體傾斜，6支液壓缸也將自動適應模板而失去同步效果。這時，如果能夠讓模板自由端的液壓缸鎖定不動，只讓被卡端的液壓缸動作，則可消除整體傾斜的現象。如圖3b所示的液壓系統即可達到這樣的效果，將6支液壓缸分為左右兩組，每組3支液壓缸并聯由一片換向閥來控制，同時將兩組液壓缸用帶有高壓球閥4的管路并聯起來。當模板自由旋轉時，將高壓球閥打開，6液壓缸并聯，形成基本的機械同步。當模板一端被卡時，將高壓球閥關閉，單獨動作被卡一端的3支液壓缸，液壓缸驅動模板克服被卡的阻力，追回與自由端的行程差。采用這種控制系統，還可以糾正因加工誤差而出現的模板自身的變形。

四、機械同步不可使用的典型情況

有些多液壓缸共同驅動一結構件的情況是不能使用機械同步的。如圖4a所示，兩液壓缸共同舉升一平臺，盡管平臺具有很強的剛度，這種情況還是不能使用機械同步的，因為一旦兩液壓缸并聯，管路自由串通，由于重心不可能在兩液壓缸的正中間，平臺必然會一端下降，將液壓缸中的油液壓向另一端而使另一端上升，從而使平臺出現傾斜，甚至會有危險情況發生。如果是多缸共同舉升同一平臺，可按圖4b所示，將多支液壓缸分為三組，由三片換向閥分別控制，每組的多支液壓缸分別并聯，每組多支液壓缸之間為機械同步。把每組液壓缸看作一點，由于三點確定一面，平臺可通過三點調平。

結語

上述為較常見、較典型的多液壓缸同步系統，一定要認清構件的運動特點和想要達到的效果，以及構件有幾個約束。當需要用機械同步時，一定要認清運動構件是否具備以下兩點：1、構件具有足夠的剛度；2、構件做擺轉運動。同時多驅動液壓缸的管路一定要并聯，且油路自由串通，并聯管路上不能有任何起單向閥作用的元件。只有認清構件的運動特點，抓住機械同步的要點，在采用機械同步的方法時才能取得事半功倍的效果。

參考文獻

[1] 劉仕平.液壓與氣壓傳動[M].鄭州：黃河水利出版社.2003.

[2] 路甬祥，胡大汯等.電液比例控制技術[M].北京：機械工業出版社.1988.endprint

摘 要：在液壓系統的應用中，當需要多液壓缸同步工作時，在滿足本文所列出的幾點特點的情況下，可采取機械同步的方法，使用這種方法的液壓系統，成本低廉，結構簡單，安全可靠，同步效果較好。

關鍵詞：液壓缸并聯；擺轉運動；結構件剛性

中圖分類號：TH13 文獻標識碼：A

一、概述

在液壓系統的應用中，有很多時候需要保證多個并聯的液壓執行元件的同步性。在系統設計過程中，使多個并聯的執行元件同步的方法有很多種，如：用分流閥或同步馬達分配流量、用同步液壓缸來保證流量相等等。這些方法有的同步效果不理想，出現誤差難以消除，有的系統較為復雜，還有的成本較高。本文將要介紹一種較為常見、系統簡單、成本低廉的同步控制方法，那就是機械同步。

二、基本原理

眾所周知，水往低處流，相同道理，在液壓系統中，液壓油會優先流向壓力低的地方。機械同步就是基于這個原理來實現同步控制的。如圖1所示，件1為結構件，可繞銷軸2旋轉，兩支并聯的液壓缸3共同驅動件1，當液壓缸伸出或縮回時，由于兩液壓缸的管路自由聯通，又由于件1具有剛性，所以兩液壓缸的動作必然會同步，這是機械同步的最基本的應用。

三、典型應用

1平移運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做平移運動，而不是做擺轉運動時，就要用到機械同步的特殊應用。如圖2a所示，結構件有足夠的剛度，在六支液壓缸的驅動下做平移運動，如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作。由于結構件各部位摩擦力不同，不同液壓缸的管路阻力也不同，結構件會出現2b或2c所示的整體傾斜的現象，但這個時候有一個特點：六支液壓缸的伸縮量呈現等差數列依次變化，即液壓缸的桿端呈一條直線，這是由結構件的剛度來決定的。如果利用這一特點，同時將六支液壓缸由中間分成兩組，每邊的三支為一組并聯起來由一片換向閥來控制，這樣兩片換向閥共同控制六支液壓缸，同時在兩組液壓缸的總油路中加設節流閥，這樣就可以通過節流閥來調節兩組液壓缸的速度，從而實現兩組液壓缸即六支液壓缸的同步。在這里，也可以用同步閥或分流馬達來分配兩組液壓缸的總流量，同樣可以達到六支液壓缸同步的效果。

2擺轉運動時多液壓缸同步

當多液壓缸共同驅動一結構件做擺轉運動，但結構件的剛度不夠或者有一定的彈性時，也要用動機械同步的特殊應用。如圖3a所示，件1為鋼模板，總長度為40米，在6支液壓缸3的驅動下繞銷軸2旋轉。雖然模板1有一定的剛度，但在長度方向有很大的彈性，可以有很大的彈性變形量。如果按照機械同步的常規方法設計液壓系統，將所有液壓缸并聯，液壓管路自由串通，由一片換向閥來控制液壓缸的動作，6支液壓缸將會有很好的同步效果。但在施工過程中當模板的一端被外物卡著或者蹭著，則模板將會發生彈性變形而出現整體傾斜，6支液壓缸也將自動適應模板而失去同步效果。這時，如果能夠讓模板自由端的液壓缸鎖定不動，只讓被卡端的液壓缸動作，則可消除整體傾斜的現象。如圖3b所示的液壓系統即可達到這樣的效果，將6支液壓缸分為左右兩組，每組3支液壓缸并聯由一片換向閥來控制，同時將兩組液壓缸用帶有高壓球閥4的管路并聯起來。當模板自由旋轉時，將高壓球閥打開，6液壓缸并聯，形成基本的機械同步。當模板一端被卡時，將高壓球閥關閉，單獨動作被卡一端的3支液壓缸，液壓缸驅動模板克服被卡的阻力，追回與自由端的行程差。采用這種控制系統，還可以糾正因加工誤差而出現的模板自身的變形。

四、機械同步不可使用的典型情況

有些多液壓缸共同驅動一結構件的情況是不能使用機械同步的。如圖4a所示，兩液壓缸共同舉升一平臺，盡管平臺具有很強的剛度，這種情況還是不能使用機械同步的，因為一旦兩液壓缸并聯，管路自由串通，由于重心不可能在兩液壓缸的正中間，平臺必然會一端下降，將液壓缸中的油液壓向另一端而使另一端上升，從而使平臺出現傾斜，甚至會有危險情況發生。如果是多缸共同舉升同一平臺，可按圖4b所示，將多支液壓缸分為三組，由三片換向閥分別控制，每組的多支液壓缸分別并聯，每組多支液壓缸之間為機械同步。把每組液壓缸看作一點，由于三點確定一面，平臺可通過三點調平。

結語

上述為較常見、較典型的多液壓缸同步系統，一定要認清構件的運動特點和想要達到的效果，以及構件有幾個約束。當需要用機械同步時，一定要認清運動構件是否具備以下兩點：1、構件具有足夠的剛度；2、構件做擺轉運動。同時多驅動液壓缸的管路一定要并聯，且油路自由串通，并聯管路上不能有任何起單向閥作用的元件。只有認清構件的運動特點，抓住機械同步的要點，在采用機械同步的方法時才能取得事半功倍的效果。

參考文獻

[1] 劉仕平.液壓與氣壓傳動[M].鄭州：黃河水利出版社.2003.

[2] 路甬祥，胡大汯等.電液比例控制技術[M].北京：機械工業出版社.1988.endprint