探究液压同步回路在起重机械中的应用

探究液压同步回路在起重机械中的应用

谢荣华

浙江赛福特特种设备检测有限公司 浙江杭州 310000

摘 要：本文主要就起重机械中应用的不同类型液压同步回路的原理、实现过程、同步精度影响因素、同步精度大小、适用场合做了总结分析，为今后能合理选择起重机械中液压同步回路，积累经验。

关键词：液压同步回路；起重机械；应用

近些年，我国科学技术水平不断提高，自动化技术得到了广泛应用。液压同步回路技术被应用在起重机械中，发挥了动作平稳、功率密度大的优点，得到普遍认可。液压同步回路技术的应用，提高了起重机械的自动化水平，这对于多种机械技术的现代化发展有着积极意义。下面就液压同步回路在起重机械中的应用作简要分析：

1. 液压同步回路概述

液压系统的设计中，会碰到2个油缸同时发生作用在同个执行机构的情况，所以要让2个油缸保持动作同步。此2个油缸同步实现的方法有机械强制同步以及液压同步。其中，机械强制同步又分成了齿轮齿条的强制同步和刚性梁强制同步。此种机械强制的同跳有一定优点，那就是同步可靠，对于一些同步要求非常高的情况，最佳选择是机械强制同步，例如液压压力机以及折弯机等。但是此方式也有缺点，2个同步运行油缸可能会互相影响，此时出现的机械作用力非常大，可能会导致油缸的拉伤故障，所以，必须要强化油缸间连接强度。另外一种则是液压同步，运用液压控制同步方式让2个油缸之间的速度相同，也就能让其保持相同位置。液压同步运用串联同步的液压缸、调速阀调速、分流急流阀中分流急流功能、液压泵并联输出的流量相同、液压马达的同步运转等方式，达到同步回路的目的。液压同步回路组成部分包括管路附件、液压源、执行元件等。可将液压同步回路看成流量调节回路的特殊情况，参数匹配以及元件选择影响到回路同步的精度^[1]。

2. 液压同步回路在起重机械中的应用

2.1机械限制强制同步

机械式同步回路的结构非常简单，因使用阀件比较少，所以成本比较低，可是需要机械结构刚度高，运动部件间的间歇必须合理，通常情况下，此种同步回路的精度设定为5%，可见机械配合精度会在很大程度上影响同步精度，运动部件配合精度高，系统同步精度高。此种同步回路适合用在液压缸相距近、要求同步精度不要、机械连接刚度强的情况中^[2]。

2.2节流调速的同步

此种模式的同步回路利用了节流调速方法，具体指将对阀口大小进行改变，进而改变通过阀的流量，可以让通过分支油路的实际流量变得相同，此时执行器的速度相等。一般会在同步精度低的液压系统中使用此种同步回路方法，技术精准性不高，系统比较简单，价格也不高，可能会出现系统发热的问题，如果出现偏载问题，可能会导致阀口的压力差变化，对流量、同步效果产生影响。通常节流调速的同步精度大约在5%至10%之间，阀结构形式、质量，这些都能影响到同步精度。对于那种负载稳定、同步精度要求低的情况，可以使用节流调速的同步回路。

2.3同步阀同步

分流集流阀、集流阀、分流阀都是同步阀，但同步阀会出现两次节流，则可能导致较大的回路损失。同步精度受到流经同步阀流量大小的影响，真实流量低于额定流量30%的时候，分流精度逐渐下降，为此，选择同步阀的时候，要保证其额定流量要能超出或者接近回路流量，才能获得更高的精度。此类回路系统的同步精度一般，可承受额定偏载，回路比较简单，且成本不高。此回路系统可容纳8个液压缸，当多于此数值后，可能提高回路压力损失，降低效率。通常情况下，其同步精度范围在2%-5%之间，部分新种类同步伐的精度可以达到1.5%之内。此系统使用条件为，精度要求不高、正反向变化的频率不大、流量稳定的液压同步系统^[3]。

2.4液压同步马达的同步回路

将结构尺寸相同、排量相同、制造精度高的马达共用在旋转轴的组合上面，从而形成液压同步马达，见图1。液压同步马达的回路消耗不会浪费很多流量，且回路工作比较可靠，但也有缺点，那就是质量重和体积大。此类型同步回路的精度受到马达排量、转速、制造误差的影响。通常在选择同步马达的时候，转速不能超出1000r/min。可使用溢流阀将液压缸至端点间误差进行消除，如果有液压缸先到了终点，可使用溢流阀和单向阀将多余流量释放出来，当液压缸返回时，使用单向阀将油从油箱中吸出，提供给液压马达。齿轮式液压马达同步精度在2%至5%之间；柱塞式同步马达同步精度在0.4%至0.9%之间。一般会在同步精度中等和高等的环境中使用此类回路。

图1 同步马达同步回路

2.5液压缸串联的同步回路

此种类型同步回路组成为，活塞液压缸有杆腔油口连接在另外一个柱塞缸进油腔中，这时活塞的液压缸有杆腔的有效面积与柱塞的液压缸实际有效面积相同。此形式中，液压元件比较少，整体结构简单，不会非常敏感地感受到油污污染，少发热，工作比较可靠。压力油源推动着液压缸的活塞杆会伸出，液压缸的活塞杆收回需要靠重力完成。从理论上看，此模式的回路可达到完全的同步，可是因为油液中存在气体，液压缸活塞的密封也可能泄漏，所以不可能达到完全的同步，实际应用的时候，先修正液压缸的终点位置，防止累积误差的影响。此模式并不需要同步控制元件，就可以承受住偏载，一般其同步精度范围在2%至3%之间，可用在形成短、需承载偏载、同步精度要求高的情况下，可是需要设计出专门的液压缸，由液压泵供给压力，并且是液压缸全部的压力。

2.6比例阀的同步调速

对于控制的速度可用比例阀进行控制，进而降低液压冲击力度，原理可见图2。同步回路使用比例阀实现，还能进行单独动作，并实现闭环控制，系统中的编码器可时时刻刻监测到速度，换速度信息传给控制器，当超出偏差后，可进行自动地纠正，进而尽量避免外界干扰，提高同步精度。同步精度范围在0.01%至0.2%之间。

图2 比例阀同步回路

结束语：

综上所述，液压同步回路是现代化起重机械的重要组成部分，随着机械制造水平的提高，液压同步回路的种类越来越多，不同方式的回路有着各自的优点，需要根据实际情况，选择最适合的液压同步回路。

参考文献：

[1]魏东. 一种液压同步回路的优化[J]. 冶金动力, 2019, 230(04):47-49+54.

[2]梁沙平. 液压同步控制回路在煤矿机械液压控制中的应用[J]. 机械管理开发, 2020, v.35;No.204(04):153-154.

[3]张宇. 液压同步回路在连铸机上的应用[J]. 时代农机, 2017, 000(001):26-27.