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液压驱动双油缸不同步的原因与解决方法

 来源:屹立散料机械在线 www.bulkcn.com 

作者: 李毅民 王英洁  2010-10-15 

  液压油缸在斗轮堆取料机、起重机械、工程机械等设备上的得到十分广泛的应用,其特点是机构简单,设计制造方便。而在大多数场合下设备俯仰机构采用的是双油缸驱动,这就带来了双油油缸不同步问题。所谓双油油缸不同步是指两个油缸在运动时活塞杆所行走的位移量不同导致被支撑结构出现被扭曲或承受扭转载荷,严重时被支撑梁会出现过大的扭转角度使得设备无法正常运行或出现被支撑梁应力过大等问题。
双油缸运行不同步的原因:
1、两个油缸外载荷的偏差,如两个油缸的阻力不同、摩擦力不同会导致不平衡。其中阻力小的油缸位移量就会大一些。
2、内部摩擦力的不同,如每个油缸的活塞与油缸之间,活塞杆与密封件之间的摩擦里的差距导致油缸不同步。
3、两个油缸的输油管路上液压油沿程阻力的不同导致油缸出现不同步。
4、控制原件调整的偏差导致流量的偏差出现不同步,如每个油缸使用独立的节流阀会出现进出油的流量的差别影响到两个油缸的同步。
5、被支撑件的油缸支撑点最初就已经出现偏差,即初始状态就是偏斜的。
6、油缸使用时间过长后出现活塞与油缸之间内泄漏导致双油缸不同步。
双油缸运行不同步的解决办法:
1、机械刚性同步与机械传动同步
    机械刚性同步是将被驱动件制造成具有足够刚度的结构,当油缸出现不同步现象时靠其自身的较强的刚度来实现同步。这种方式只有在结构设计条件许可的条件下进行。机械传动同步是将被驱动件在条件许可时采用齿轮或齿条的附属设施实现双油缸的同步。这种同步方式需要在机构具有特定条件下实施。
2、回路中使用节流阀
    采用节流阀后可以分别调整两个油缸的进出口的液压油流量,达到调整两个油缸速度的目的。最终实现两个油缸同步的调整。优点是比较简单。缺点是同步效果不佳。调整后同步的偏差仍然比较大。
                      

                      图1 在油缸进出油口加节流阀

3、在液压回路中使用分流阀与集流阀或者调速阀
  分流阀与集流阀或者调速阀调整两个油缸的同步效果要比采用节流阀好一些。这是因为分流阀与集流阀或者调速阀对流量的控制相对准确。
                       

                图2 在两个油缸的有杆腔与无杆腔进出油口加分流阀与集流阀或调速阀
4、两个油缸分别使用独立定量泵供油实现双缸同步
  采用两个油泵分别驱动两个油缸,由于两个油泵的流量相等。两个油缸之间的进出油缸的液压油不受相互牵连。尽管载荷有所不同,但在流量相同的条件下可以实现同步。

5、回路中采用同步马达实现双油缸同步

                        

                      图3 在双缸的进油口加同步马达
  同步马达是能够相对准确分配流量的液压控制元件。液压油通过同步马达后实现对两个油缸供油的均分。采用同步马达能够比较精确的实现双油缸的同步。

6、采用同步油缸实现双油缸同步

   在液压回路中增加一个油缸使之与另两个工作油缸实现串联而实现两个工作油缸的同步。见图4



                         

                   图4 在液压系统回路中加一个同步用油缸使双油缸同步

    在这个系统中所使用的实现双油缸同步的油缸是与原承载两个油缸相同的油缸。而在这个油缸里的油永远不会回到油箱。所以,中间油缸需要认真排气与补油。通过中间油缸与两个承载油缸的连接实现力的传递和位移的传递。但此时所需要的油泵的流量仅仅是前述几个系统小一半,而压力应是前述系统的两倍。
7、使用位置传感器测量行程位置并通过电气控制系统实现闭环控制的同步
  通过电气的方式测量两个油缸的相对位置偏差,当出现偏差时调整进入每个油缸的液压油的流量来控制不同步的大小。例如,一个油缸速度慢了可以通过电气控制另一个油缸减速。当两个油缸达到或接近同步位置时两个油缸再同时前进。整个过程为连续检测连续调整的过程。在控制原理上是测量两个油缸的位置,将测量位置信号结果送入计算机,计算机判断结果,然后计算机根据这个结果调整油缸的位置行程,从而实现了双油缸运行同步的目的。