多缸驱动同一执行机构的同步问题研究

　　同步回路的功用是保证系统中的两个或多个液压缸在运动中的位移量相同或以相同的速度运动。例如龙门机床的横梁、海洋钻井平台、轧钢机的压下系统、油压机的位置同步等均需要多缸同步高精度实现升降。从理论上讲,两个工作面积相等的液压缸输入等量的压力油即可实现同步运动,但实际上影响同步精度的因素是很多的,如负载、泄露、摩擦阻力、制造精度、结构弹性变形以及油液中的含气量等,都会使运动难以同步。如何保证多缸同步呢?本文提出以下几种实施方案供参考。

　　1.并联调速阀实现同步

　　如图1所示,用两个调速阀分别串接在两个液压缸的回油路上,再并联起来,用以调节两缸运动速度,即可实现同步。这是一种常用的比较简单的同步方法,但由于两个调速阀的性能不可能完全一致,同时还受到载荷变化和泄露的影响,同步精度受到限制[1]。

　　2.带补偿装置的液压缸串联实现同步

　　如图2所示,将两个液压缸串联起来。A、B两腔工作面积相等、进出流量相等,两液压缸的升降便可得到同步。补偿装置是使同步误差在每一次下行运动中都可消除。当阀5在右位工作时,液压缸下降,若缸1的活塞先运动到底,它就触动电气行程开关(图中未画)使阀4通电,压力油便通过该阀和单向阀向缸2的B腔补油,推动活塞继续运动到底,位置误差即被消除。若缸2的活塞先运动到底,阀3通电,控制压力油打开液控单向阀的反向通道,缸1的A腔通过液控单向阀回油,其活塞即可继续运动到底。这种串联液压缸方法,只适用于负载较小的液压系统。

　　3.采用电液伺服阀实现同步

　　图3中根据两个位移传感器1S和2S的反馈信号,可持续不断的控制其伺服阀2的阀口开度,使两缸通过伺服阀阀口的回流量相同,从而实现两缸同步。此方法可以使两缸活塞任何时候的位置误差不超过0.05～0.2mm[2],但因伺服阀2必须通过与换向阀1同样大的流量,因此规格尺寸大,价格贵,适合于两缸相距较远而同步精度要求很高的场合。

　　4.采用分流集流阀实现同步

　　在流量阀中有一种分流集流阀(也称同步阀),它能自动补偿负载的变化,单独或同时对输入或流出的油液进行等量或成比例的流量分配(结构原理从略)。图4中为等量出口分流阀。该阀使输入工作面积相等的两个液压缸的流量相等而达到同步。分流集流阀的同步回路精度不高,优点是简单方便,能承受载荷的变化。

　　5.采用比例调速阀实现同步