液壓的同步技術探究

劉力

摘要：隨著我國工程建設事業(yè)的蓬勃發(fā)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(tǒng)起到關鍵作用，而液壓同步控制系統(tǒng)則又是液壓系統(tǒng)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(tǒng)的特性與使用場合。

關鍵詞：液壓系統(tǒng);工程機械;同步系統(tǒng)

隨著我國的工程機械發(fā)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(wěn)等優(yōu)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(zhí)行部件同時具有相同的運動狀態(tài)，突出體現(xiàn)為位移X和速度V相同。

一、液壓同步系統(tǒng)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(tǒng)做出標準與細分，不過根據(jù)業(yè)內相關人員的經(jīng)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(huán)與開環(huán)控制的液壓同步等等。

二、液壓同步系統(tǒng)的具體展示

（一）容積方式

容積方式去實現(xiàn)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(xiàn)位移同步。在用容積方式調節(jié)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(zhí)行油缸串聯(lián)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(zhí)行油缸串聯(lián)同步、同步液壓缸同步、同步馬達同步。

1.執(zhí)行油缸串聯(lián)同步

如圖1所示，將兩個或兩個以上的執(zhí)行液壓油缸串聯(lián)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(xiàn)多個執(zhí)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(xiàn)同步控制，條件是兩個執(zhí)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(tài)下兩根執(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)行元件的時候執(zhí)行元件的速度與位移均可實現(xiàn)相等，回流油液則可以經(jīng)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(jīng)液壓系統(tǒng)的流量的方式，讓多個液壓執(zhí)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(jié)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(jié)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(jié)進出閥口的油液流量來控制進入液壓執(zhí)行器的流量。流量相等則在相同型號的液壓執(zhí)行元件中速度與位移均相等，從而實現(xiàn)同步控制。

2.同步閥調速回路

如圖5所示，原理類似于節(jié)流閥調速回路，同步閥同步回路也是通過調節(jié)分流閥、集流閥、分流集流閥等同步閥內的節(jié)流口開度大小，以產(chǎn)生不同的節(jié)流壓降，保證節(jié)流孔前后壓差相等，確保這一對節(jié)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(zhí)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(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟，產(chǎn)品安全可靠，經(jīng)濟效益明顯。當前我國正在向工業(yè)4.0方向發(fā)展，工程機械的生產(chǎn)制造與使用控制系統(tǒng)正在被越來越多的企業(yè)所應用。在未來，液壓同步系統(tǒng)以其獨特的性能并結合物聯(lián)網(wǎng)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(yè)都有著革命性的意義。

參考文獻：

[1]呂哲.大型LNG儲罐穹頂同步提升系統(tǒng)研究[D].天津大學，2014.

[2]朱士偉.全液壓滾切剪電液伺服協(xié)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(xù)頂升系統(tǒng)研究[D].天津大學，2016.