串聯(lián)液壓缸同步控制回路

串聯(lián)液壓缸同步控制回路

1對同步誤差的消除在液壓庫的動態(tài)系統(tǒng)中，兩個或多個液壓庫的動作速度相同或相對位置保持不變的電路稱為同步電路。在多缸液壓系統(tǒng)中,影響同步精度的因素是很多的,例如,液壓缸外負載、泄漏、摩擦阻力、制造精度、結(jié)構(gòu)彈性變形以及油液中的含氣量,都會使運動不同步。同步回路要盡量克服或減少這些因素的影響。圖1所示的回路是當今教材中普遍介紹的帶補償措施的串聯(lián)液壓缸同步控制回路,其工作原理簡介如下:圖中兩缸串聯(lián),1缸有桿腔和2缸無桿腔用油管相連,其對應(yīng)活塞的有效工作面積相等而使進、出流量相等,理論上兩缸活塞的升降同步。而補償措施使實際產(chǎn)生的同步誤差在每個下行運動中都可消除。例如,三位換向閥5的右位接入系統(tǒng)工作時,兩缸活塞均下降,假定缸1的活塞先運動到底,其活塞桿上的壓塊就觸動行程開關(guān)IST,IST發(fā)信號使二位三通閥4通電,閥4的右位接入系統(tǒng)工作,壓力油便通過閥4和液控單向閥向液壓缸2的無桿腔補入,推動缸2的活塞繼續(xù)運動到底,誤差即被消除。假若液壓缸2的活塞先下行到底,其活塞桿上的壓塊便觸動行程開關(guān)2ST,2ST發(fā)信號給二位三通閥3,使其通電,閥3的上位接入系統(tǒng)工作,控制壓力油使液控單向閥反向通道打開,缸1有桿腔的油通過液控單向閥和二位三通閥4回油,缸1的活塞即可繼續(xù)運動到底,同步誤差亦可消除。已有的這種同步控制回路的主要缺點是,使用了較多的控制元件,控制鏈較長;而且只在下行運動中才能將同步誤差消除。下文將陸續(xù)介紹幾種新的同步控制回路,它們在完成上述已有同步回路補償功能的情況下,使用了較少和簡單的元件,縮短了控制鏈,可使回路大大簡化。2新類型組合液壓庫的平衡性能(1)缸內(nèi)插裝誤差消除圖2所示為活塞每一次下行運動中都可以消除同步誤差的新同步回路之一。圖中虛線所示為活塞下行到底后所處位置,對應(yīng)該位置稍稍偏上(以免活塞到底后遮擋位),分別在兩缸缸簡上加工出油孔a與c,然后用油管ab、cd分別連接單向向閥I1與I2,如圖所示。由于1缸的有桿腔和2缸的無桿腔的有效工作面積相等,而使進、出流量相等,兩缸活塞的升降,理論上便得到同步。而補償措施使實際產(chǎn)生的同步誤差在每次下行運動中都可消除。例如三位換向閥的右位接入系統(tǒng)工作時,缸的活塞下降,假若缸1的活塞先下降到底(虛線所示位置),缸1缸筒上的油孔a,經(jīng)歷了由最初位于活塞下腔,到被活塞遮住,到最后在活塞上腔露出三階段,從油泵進入缸1活塞上腔的壓力油,此時可經(jīng)油口a和單向閥I1而流向缸2的上腔,推動缸2的活塞繼續(xù)運動到底,誤差即被消除。設(shè)缸2的活塞先下降到底(圖中虛線所示位置),缸2缸筒上的油孔C經(jīng)歷了由開始處于活塞下腔,到被活塞遮擋住,到最后在活塞上腔露出三階段,缸1有桿腔的油經(jīng)缸2無桿腔、油口C、單向閥I2,缸1的活塞也可繼續(xù)下降運動到底,誤差同樣能被消除。該新控制回路與已有同步回路,雖結(jié)構(gòu)有異,但補償功能一樣。(2)缸下密封件的插裝誤差補償圖3所示為活塞每一次下行運動中都可消除同步誤差的新同步回路之二,圖中采用了單向閥和順序閥各一個,連接如圖3所示。順序閥的調(diào)整壓力應(yīng)比活塞下行運動時缸1有桿腔(缸2無桿腔)中的液壓力稍大,以保證活塞下行運動中順序閥閥口關(guān)閉。該回路同步誤差補償原理簡述如下。三位換向閥右位接入系統(tǒng)工作后,缸的活塞下降。若缸1的活塞先下行到底,其缸體上的油口a從活塞上腔露出,油泵來的壓力油經(jīng)缸1無桿腔、油口a,單向閥I1后流向缸2的無桿腔,推動缸2的活塞繼續(xù)下行到底,誤差即被消除。若缸2的活塞先下行到底后,缸2的無桿腔與缸1有桿腔的液壓力就會上升,順序閥進油口的壓力也就會上升,閥芯動作,順序閥進出油口接通,缸1有桿腔的油經(jīng)順序閥回油,其活塞即可繼續(xù)下行到底,同步誤差也被消除。(3)液壓缸新同步回路的改進上述兩新回路雖用元器件少、結(jié)構(gòu)簡單,又控制路線短、反應(yīng)靈敏;但不可避免地要在液壓缸的缸壁上鉆孔,而缸筒上的孔口易損壞活塞的密封膠圈,縮短了橡膠密封圈使用壽命。故該兩回路一般只適合那些不采用橡膠密封圈來對活塞進行動密封的場合。針對上述不足,我們研究設(shè)計了另外幾種無需在缸筒上開孔的、帶補償措施的串聯(lián)液壓缸新同步回路,即對上述兩種新回路做進一步的改進。下文就其結(jié)構(gòu)原理一一進行簡述。3新的聯(lián)綿液壓缸電路(1)缸內(nèi)基本消除同步誤差的方法針對圖2,我們設(shè)計出圖4所示新結(jié)構(gòu):在每個缸的下端蓋上安裝一個單向閥,如圖4所示,單向閥閥芯上端伸出的小園柱應(yīng)比端蓋的上端面要高、做推桿用;當活塞下行到底時,先壓下推桿及閥芯,推桿與閥芯下移,打開單向閥,此時,單向閥雙向?qū)?。調(diào)整單向閥下端的調(diào)整螺釘,可調(diào)整作用在單向閥閥芯上的彈簧的預(yù)壓力。油路中的其它兩個單向閥為一般普通單向閥,連接如圖4所示。在圖4中,由于1缸的有桿腔和2缸的無桿腔的有效工作面積相等,而使進、出流量相等,兩缸活塞的升降,理論上便得到同步。而新的補償結(jié)構(gòu)會使實際產(chǎn)生的同步誤差在每次下行運動中都可消除。例如三位換向閥的右位接入系統(tǒng)工作時,缸的活塞下降,假若缸1的活塞先下降到底,其下端面會先壓下單向閥I1的推桿和閥芯,單向閥I1反向?qū)ā挠捅昧鱽淼膲毫τ?經(jīng)過單向閥I3、端蓋上的單向閥I1、端蓋的上端面與活塞的下端面之間的空隙、向2缸的無桿腔供油,推動缸2的活塞繼續(xù)運動到底,誤差即被消除。若缸2的活塞先下行到底,其下端面會先壓下單向閥I2的推桿和閥芯,單向閥I2反向?qū)?。?有桿腔的油會經(jīng)過單向閥I4、端蓋上反向打開的單向閥I2、端蓋的上端面與活塞的下端面之間的空隙、三位換向閥回油,缸1的活塞也可繼續(xù)下行運動到底,誤差同樣能消除。當兩缸的活塞均下降到底后,其下端蓋上的單向閥I1與I2均處于壓開狀態(tài),(即使未壓開,也處于正向?qū)顟B(tài))。此時,如果三位換向閥的左位接入工作系統(tǒng),兩缸的活塞欲要上升,如果油路中不設(shè)單向閥I4與I3的話,那么從油泵輸入的壓力油會流入缸2的下腔后,再經(jīng)單向閥I2流入缸1下腔,然后經(jīng)單向閥I1、三位換向閥而直通油箱,而活塞不能實現(xiàn)向上運動,針對這種情況,在油路中增加了單向閥I4和I3,它們可以可靠地保障兩缸活塞順利上升。針對圖3,我們也研究出了圖5所示的新結(jié)構(gòu),它也完全避免了在兩缸缸筒上開孔。圖5所示是對圖3所示新回路的改進。其工作原理簡述如下。在圖5中,活塞每次下行運動中都可消除同步誤差。三位換向閥的右位接入系統(tǒng)工作后,缸中活塞下降。若缸1的活塞先下行到底,其下端面會先壓下下端蓋上的單向閥I1,單向閥I1反向打開,從油泵流來的壓力油流過單向閥I2后、再流過反向開啟的單向閥I1、再流過活塞與下端蓋間的空隙、向缸2的上腔補油,推動缸2的活塞繼續(xù)下行到底,同步誤差即被消除。若缸2的活塞先下行到底后,缸2無桿腔與缸1有桿腔的液壓力就會上升,順序閥進油口壓力也上升,閥芯動作,順序閥進出油口接通,缸1有桿腔的油經(jīng)順序閥回油,其活塞即可繼續(xù)下行到底,同步誤差也被消除。(2)插裝系統(tǒng)中同步誤差的消除在兩缸的活塞中,均背靠背地裝入兩個閥芯帶推桿的單向閥,它們均勻?qū)ΨQ分布,如圖6所示。圖6所示回路,不僅活塞在每次下行運動中,而且在每次上行運動中均可消除同步誤差,補償性能好,同步精度高,其工作原理簡述如下。如三位換向閥的右位接入系統(tǒng)工作時,缸的活塞下行。假若缸1的活塞先下行到底,那么缸1的下端蓋會預(yù)開單向閥I1,I1反向?qū)?從油泵流來的壓力油流入缸1的上腔后,流過單向閥I3、單向閥I1、缸1活塞與下端蓋間的空隙、流入缸2的上腔,繼續(xù)推缸2的活塞下行到底,下行的同步誤即被消除。假若缸2的活塞先下行到底,那么缸2的下端蓋會頂開單向閥I2,I2反向?qū)?從缸1下腔流入缸2上腔的壓力油,流經(jīng)單向閥I4后、流過單向閥I2、流入缸2下腔、通過三位換向閥流入油箱,缸1的活塞可繼續(xù)下行到底,同步誤差同樣能被消除。下面我們來看看活塞上升時,其同步誤差是怎樣消除的。若三位換向閥的左位接入系統(tǒng)工作,兩缸活塞均上升。若缸1的活塞先上行到頂,缸1的上端蓋會頂開活塞上的單向閥I3,I3反向?qū)?從缸2上腔流入缸1下腔的壓力油,會流過單向閥I1、單向閥I3、再流過缸1活塞與缸1上端蓋間的空隙和三位換向閥,最后流入油箱,缸2的活塞可繼續(xù)上行到頂,上升的同步誤差被消除。若缸2的活塞先上升到頂,缸2的上端蓋會將缸2活塞上的單向閥I4頂開,單向閥I4反向?qū)?從油泵流來的壓力油流入缸2的下腔后,流過單向閥I2、單向閥I4、再流過缸2活塞與缸2上端蓋間的空隙,這之后再流入缸1的下腔,推動缸1的活塞繼續(xù)上升到頂,上升時同步誤差同樣也被消除。4同步誤差補償回路針對串聯(lián)液壓缸新同步回路圖2、圖3的缺點而研究設(shè)計改進的最新回路圖4、圖5和圖6,它們具有以下幾點特點