一種補(bǔ)償?shù)碾p桿串聯(lián)液壓缸新同步回路.doc

液壓英才網(wǎng) 用心專注、服務(wù)專業(yè)在液壓系統(tǒng)中，使兩個(gè)或多個(gè)液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相對位置或速度不變的回路稱為同步回路。在多缸液壓系統(tǒng)中，往往由于液壓缸負(fù)載、摩擦阻力、泄漏、制造精度、結(jié)構(gòu)變形以及油液中的含氣量等因素的差異而不能使串聯(lián)的液壓缸保持同步，性能良好的液壓回路要盡量克服或減少這些因素的不良影響。有關(guān)帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路，很多研究工作者對其進(jìn)行了研究與改進(jìn)。長沙大學(xué)汪大鵬做了開創(chuàng)性的工作，提出了幾種單桿串聯(lián)液壓缸帶補(bǔ)償措施的新同步回路，采用單向閥、單向閥和順序閥、在液壓缸端蓋和活塞上裝單向閥來消除誤差，但這幾種同步回路只能在液壓缸下行時(shí)消除誤差，反向則不行。汪大鵬又提出了雙桿串聯(lián)液壓缸的同步回路的補(bǔ)償措施，采用單向閥、單向閥與順序閥以及在活塞上裝單向閥來消除誤差。這幾種補(bǔ)償措施雖然可以消除雙向誤差，但需要在液壓缸和活塞上另外加工油孔，不僅使液壓缸加工工序和造價(jià)增加，而且由于油孔的存在，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響液壓缸和活塞壽命，特別是活塞受其影響較大。另外由于使用多個(gè)單向閥，連接比較復(fù)雜。本文提出了幾種新的帶補(bǔ)償裝置的雙桿串聯(lián)缸同步回路，可以免去加工油孔及其帶來的不良影響，消除誤差更準(zhǔn)確、及時(shí)，而且價(jià)格也不貴。2 現(xiàn)有的單桿串聯(lián)缸同步回路 教材上提到一種帶補(bǔ)償裝置的串聯(lián)缸同步回路，如圖1a所示，其工作原理簡介如下。圖1 同步回路工作原理 2個(gè)串聯(lián)的液壓缸5和6，有效工作面積相等而使進(jìn)出流量相等，理論上升降可同步，實(shí)際上產(chǎn)生的誤差都可在每一個(gè)下行運(yùn)動(dòng)中消除。 例如，當(dāng)1Y通電，三位四通電磁換向閥2左位接人回路，液壓缸5和6活塞同時(shí)下行，如果缸5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)1S，1S給三位四通電磁換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵3Y通電，換向閥3左位接人回路，壓力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進(jìn)入缸6上腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，積累誤差便可消除。 如果缸6活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)2s，2S給三位四通電磁換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵4Y通電，換向閥3右位接人回路，由于缸6先到達(dá)行程端點(diǎn)，遇到阻力，缸5上腔油壓升高，高壓油便進(jìn)人液控單向閥4的控制腔，打開閥4，缸5下腔便與油箱接通，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，從而消除積累誤差。 已有的這種同步回路的缺點(diǎn)是只能在液壓缸下行時(shí)消除誤差，上行時(shí)則不行，作者針對這種回路進(jìn)行了改進(jìn)，使液壓缸雙向都可消除誤差。3 對單桿串聯(lián)缸同步回路的改進(jìn) 針對圖1a我們進(jìn)行了改進(jìn)，圖1b和圖1c是改進(jìn)后的新同步回路，它們不僅克服了圖1a中回路上行不能消除積累誤差的缺點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡單，連接方便。31 采用兩三位四通電磁換向閥對稱連接的同步回路(1)圖1b是新的帶補(bǔ)償裝置的兩缸雙桿串聯(lián)缸同步回路，與圖la相比，保持了原有的液控單向閥和換向閥，增加了兩個(gè)行程開關(guān)3S、4s和一個(gè)三位四通電磁換向閥5，使換向閥4和5對稱水平放置，其工作原理如下。 如當(dāng)1Y通電，三位四通電磁換向閥2左位接人回路，液壓缸6和7活塞同時(shí)下行，如果缸6活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)1S，1S給三位四通電磁換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵4Y通電，換向閥3左位接入回路，壓力油便不再經(jīng)過缸6，而是經(jīng)換向閥3和液控單向閥5進(jìn)入缸7上腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)。下行中積累誤差即被消除。 如果缸7活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)2s，2S給三位四通電磁換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵3Y通電，換向閥3右位接入回路，由于缸7先到達(dá)行程端點(diǎn)，遇到阻力，缸6上腔油壓升高，高壓油便進(jìn)入液控單向閥5的控制腔，打開閥5，液壓油便由缸6下腔，經(jīng)過液控單向閥5流回油箱，下行中積累誤差即被消除。 如果換向閥2換向，2Y通電，右位接人回路，液壓缸6和7活塞同時(shí)上行，如果缸6活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊頂起行程開關(guān)3s，3s給換向閥4發(fā)信號，使電磁鐵5Y得電，換向閥4右位接人回路，壓力油進(jìn)入液控單向閥5的控制腔，打開閥5，缸7上腔與油箱接通，使其活塞繼續(xù)上行到達(dá)行程端點(diǎn)，上行時(shí)積累誤差即被消除。 如果缸7活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊頂起行程開關(guān)4s，4s給三位四通電磁換向閥4發(fā)信號，使電磁鐵6Y通電，換向閥4左位接人回路，壓力油經(jīng)換向閥4和液控單向閥5進(jìn)入缸6下腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)上行到達(dá)行程端點(diǎn)。上行時(shí)積累誤差即被消除。 (2)對圖1b進(jìn)行優(yōu)化，去掉液控單向閥5，分別堵住換向閥3、4的一個(gè)閥口后結(jié)構(gòu)如圖1c所示，換向閥3和4就變?yōu)槿蝗姶艙Q向閥，該結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)雙向誤差補(bǔ)償，而且結(jié)構(gòu)更簡單，連接更方便。其原理與圖1b原理基本相同，此處不再贅述。32 采用二位二通電磁換向閥的同步回路 針對圖l a進(jìn)行改進(jìn)，還有一種采用兩二位二通電磁換向閥對稱連接的同步回路，其結(jié)構(gòu)如圖2a所示，該回路與圖1C相似，就是把圖1c的三位四通電磁換向閥3、4分別換成圖2a中的二位二通電磁換向閥3和4，該回路不僅可以進(jìn)行雙向誤差補(bǔ)償，而且原理和結(jié)構(gòu)比圖1C中的更簡單，更重要的是可以應(yīng)用到多缸液壓系統(tǒng)中。圖2 新同步回路工作原理 (1)采用兩二位二通電磁換向閥對稱水平放置的雙缸串聯(lián)同步回路，其工作原理如下： 當(dāng)1Y通電，三位四通電磁換向閥2左位接入回路，液壓缸5和6活塞同時(shí)下行時(shí)，如果缸5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)1S，1S給換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵3Y通電，換向閥3左位接人回路，壓力油經(jīng)換向閥3進(jìn)入缸6上腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)。下行中積累誤差即被消除。如果缸6活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊壓下行程開關(guān)2s，2s給換向閥3發(fā)信號，使電磁鐵4Y通電換向閥4左位接人回路，缸5下腔通過閥4與油箱接通，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，下行中積累誤差即被消除。 在液壓缸5和6都到達(dá)行程端點(diǎn)后，啟動(dòng)電源開關(guān)，使行程開關(guān)1s、2s斷電，兩換向閥3和4復(fù)位，都處于右位，準(zhǔn)備反向。當(dāng)2Y通電，三位四通電磁換向閥2右位接人回路，液壓缸5和6活塞同時(shí)上行時(shí)，如果缸5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊頂起行程開關(guān)3s，3s給換向閥3發(fā)信號，同樣使電磁鐵3Y通電，換向閥3左位接人回路，缸6上腔通過閥3與油箱接通，使其活塞繼續(xù)上行到達(dá)行程端點(diǎn)，上行中積累誤差即被消除。 如果缸6活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊頂起行程開關(guān)4S，4s給換向閥4發(fā)信號，同樣使電磁鐵4Y通電，換向閥4左位接入回路，這樣壓力油就不經(jīng)過液壓缸6，而是經(jīng)換向閥4進(jìn)入缸5下腔，進(jìn)行補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)上行到達(dá)行程端點(diǎn)，上行中積累誤差即被消除。由此來看，在該回路中，對于液壓缸的雙向補(bǔ)油或排油都是接通換向閥左位實(shí)現(xiàn)的，即在液壓缸活塞升降過程中，無論哪個(gè)活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)，都是使相對應(yīng)的閥左位接人系統(tǒng)，代替液壓缸接通油路進(jìn)行補(bǔ)油或排油。圖2a與圖1b和圖1c不同的是，圖1b和圖1c中換向閥3和4接人左位，進(jìn)行補(bǔ)油，接入右位進(jìn)行排油；圖2中換向閥3和4接人左位既可補(bǔ)油也可排油，而且價(jià)格更便宜。 (2)圖2b和圖2c分別是采用二位二通電磁換向 閥對稱水平放置的三缸、四缸同步回路，都可實(shí)現(xiàn)雙向誤差補(bǔ)償。圖2b和圖2c的工作原理如下。 當(dāng)1Y通電，換向閥2左位接人回路時(shí)，所有液壓缸活塞同時(shí)下行，若有一個(gè)液壓缸先到達(dá)行程端點(diǎn)，則擋塊會(huì)壓下相應(yīng)的行程開關(guān)，是相對應(yīng)的換向閥左位接入回路，代替與之對應(yīng)的液壓缸接通油路，壓力油便不經(jīng)過此缸，而是由液壓泵或前面液壓缸的下腔、左位接人回路的換向閥進(jìn)入下一個(gè)液壓缸上腔或油箱，進(jìn)行排油或補(bǔ)油，使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，消除積累誤差。例如，圖2c中缸8先到達(dá)行程端點(diǎn)，擋塊壓下行程開關(guān)2s，2s給相對應(yīng)的換向閥4發(fā)信號使4Y通電，換向閥4處于左位，液壓油由缸7下腔通過換向閥4進(jìn)入缸9上腔，而不再經(jīng)過缸8。 如有2個(gè)或3個(gè)缸先后到達(dá)行程端點(diǎn)，其工作原理與之相同，相信讀者可自行分析，這里不再進(jìn)行分析。33 新同步回路的優(yōu)缺點(diǎn) (1)新同步回路使用了價(jià)格便宜的三位四通電磁換向閥和二位二通電磁換向閥，可避免在缸筒和缸蓋上開油孔，減少加工工序，從而可避免油孔帶來的應(yīng)力集中問題，延長了液壓缸的使用壽命； (2)新同步回路可雙向補(bǔ)償同步誤差，而且補(bǔ)償及時(shí)，同步精度高，所用元件較少，連接簡單，還