CN101865169A - 一种同步驱动控制系统及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种同步驱动控制系统，包括液压泵、换向阀、具有相同容积的第一双活塞杆油缸和第二双活塞杆油缸，所述液压泵的进油口与油箱连通，所述液压泵的出油口与换向阀的进油口连通，所述换向阀的第一出油口与第一双活塞杆油缸的左腔连通，所述第一双活塞杆油缸的右腔与所述第二双活塞杆油缸的左腔连通，所述第二双活塞杆油缸的右腔与所述换向阀的第二出油口连通，所述换向阀的回油口与油箱连通。该同步驱动控制系统可实现两个油缸的同步动作，结构简单，受外负载影响小，成本较低。本发明还公开了一种具有上述同步控制系统的工程机械。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种同步驱动控制系统，本发明还涉及一种具有上述同步驱动控制系统的工程机械。
背景技术
在工程机械领域内，两个不同的机械部件的同步动作通常采用同步驱动控制系统来实现。同步驱动控制系统一般包括两个油缸，两个油缸分别连接需要同步动作的机械部件，由油泵及控制系统驱动两个油缸进行同步伸缩，以实现两个机械部件进行同步动作。
现有技术中，同步驱动控制系统通常采用两个并联的液压油缸，由液压泵向两个液压油缸同时供油，为了能够实现两个液压油缸同步动作，通常采用伺服闭环反馈系统进行控制，伺服闭环反馈系统结构复杂，受外负载影响较大，同步精度比较低，且造价比较高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种同步驱动控制系统，该同步驱动控制系统可实现两个油缸的同步动作，结构简单，受外负载影响小，成本较低。
本发明的第二个目的是提供一种具有上述同步驱动控制系统的工程机械。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了一种同步驱动控制系统，包括液压泵、换向阀、具有相同容积的第一双活塞杆油缸和第二双活塞杆油缸，所述液压泵的进油口与油箱连通，所述液压泵的出油口与所述换向阀的进油口连通，所述换向阀的第一出油口与第一双活塞杆油缸的左腔连通，所述第一双活塞杆油缸的右腔与所述第二双活塞杆油缸的左腔连通，所述第二双活塞杆油缸的右腔与所述换向阀的第二出油口连通，所述换向阀的回油口与油箱连通。
优选的，还包括开关阀，所述开关阀的进油口与油源连通，所述开关阀的出油口与所述第一双活塞杆油缸的右腔或所述第二双活塞杆油缸的左腔连通；所述开关阀开启，所述油源向所述第一双活塞杆油缸的右腔或所述第二双活塞杆油缸的左腔补充液压油。
优选的，所述开关阀为电磁阀。
优选的，还包括第一控制器；所述换向阀的第一出油口开启、所述第一双活塞杆油缸运动至终点时，或所述换向阀的第二出油口开启、所述第二双活塞杆油缸运动至终点时，所述第一控制器控制所述电磁阀开启预设时间后失电。
优选的，还包括：
第一位移传感器，用于检测所述第一双活塞杆油缸的位置，并发出第一位置信号；
第二位移传感器，用于检测所述第二双活塞杆油缸的位置，并发出第二位置信号；
第二控制器，用于接收所述第一位置信号、所述第二位置信号，并比较所述第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置，若第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置偏差大于预设值，则控制所述电磁阀通电，若所述第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置偏差小于预设值，则控制所述电磁阀失电。
优选的，所述油源为所述液压泵。
优选的，所述换向阀为电磁换向阀。
优选的，所述换向阀的进油口与所述液压泵的出油口之间的油路上设有单向阀。
本发明提供的同步驱动控制系统包括液压泵、换向阀、第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸，液压泵的进油口与油箱连通，液压泵的出油口与换向阀的进油口连通，换向阀的第一出油口与第一双活塞杆油缸的左腔连通，第一双活塞杆油缸的右腔与第二双活塞杆油缸的左腔连通，第二双活塞杆油缸的右腔与换向阀的第二出油口连通，换向阀的回油口与油箱连通。
第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸需要同时向右运动时，开启换向阀的第一出油口，液压泵向第一双活塞杆油缸的左腔供油，在液压油的作用下第一双活塞杆油缸的活塞向右运动，同时第一双活塞杆油缸的右腔内的液压油将进入第二双活塞杆油缸的左腔，推动第二双活塞杆油缸的活塞向右同时运动，直至第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸的活塞均向右运动至终点，可实现第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸同时向右运动；第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸需要同时向左运动时，开启换向阀的第二出油口，液压泵向第二双活塞杆油缸的右腔供油，在液压油的作用下第二双活塞杆油缸的活塞向左运动，同时第二双活塞杆油缸的左腔内的液压油将进入第一双活塞杆油缸的右腔，推动第一双活塞杆油缸的活塞向左同时运动，直至第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸的活塞均向左运动至终点，可实现第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸同时向左运动。
本发明提供的同步驱动控制系统采用两个具有相同缸径、杆径和行程的双活塞杆油缸，两个双活塞杆油缸采用串联的方式设置，两个双活塞杆油缸首尾相连，由于两个双活塞杆油缸具有相同缸径、杆径和行程，根据同容积法则，两个双活塞杆油缸运行的方向、速度及行程一致，可实现两个双活塞杆油缸的同步动作。这种结构的同步驱动控制系统结构简单，两个双活塞杆油缸采用串联的方式设置，不受外负载的影响，无需复杂的伺服闭环反馈系统，造价较低。
优选方案中，本发明提供的同步驱动控制系统还包括电磁阀，所述电磁阀的进油口与油源连通，所述电磁阀的出油口与所述第一双活塞杆油缸的右腔或所述第二双活塞杆油缸的左腔连通；所述电磁阀打开，所述油源向所述第一双活塞杆油缸的右腔补充液压油。
为了消除第一双活塞杆油缸、第二双活塞杆油缸在行程中产生的行程差，本发明提供的同步驱动控制系统还包括电磁阀，开启电磁阀，油源可向第一双活塞杆油缸的右腔或第二双活塞杆油缸的左腔补充液压油，可补偿第一双活塞杆油缸或第二双活塞杆油缸的油液损失，消除第一双活塞杆油缸与第二双活塞杆油缸之间的行程差，保证同步精度。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了一种工程机械，该工程机械具有上述的同步驱动控制系统，由于上述的同步驱动控制系统具备上述技术效果，具有该同步驱动控制系统的工程机械也应具备相应的技术效果。
附图说明
图1为本发明所提供的同步驱动控制系统的一种具体实施方式的原理示意图；
图2为本发明提供的同步驱动控制系统中的补油控制系统的一种具体实施方式的结构框图；
图3为本发明提供的同步驱动控制系统中的补油控制系统的另一种具体实施方式的结构框图；
其中，图1-图3中：
液压泵1、换向阀2、第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4、电磁阀5、单向阀6、吸油过滤器7、回油过滤器8、油箱9，第一控制器11、第二控制器12、第一位移传感器13、第二位移传感器14。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种同步驱动控制系统，该同步驱动控制系统可实现两个油缸的同步动作，结构简单，受外负载影响小，成本较低。本发明的另一核心是提供一种具有上述同步驱动控制系统的工程机械。
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参看图1，图1为本发明所提供的同步驱动控制系统的一种具体实施方式的原理示意图。
如图1所示，本发明提供的同步驱动控制系统包括液压泵1、换向阀2、第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4，第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4具有相同的容积，即第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4具有相同的缸径、杆径及行程，所述换向阀2可采用电磁换向阀，液压泵1用于提供具有一定压力的液压油，液压泵1可采用定量泵。
液压泵1的进油口与油箱9连通，液压泵1的出油口与换向阀2的进油口连通，换向阀2的第一出油口与第一双活塞杆油缸3的左腔连通，第一双活塞杆油缸3的右腔与第二双活塞杆油缸4的左腔连通，第二双活塞杆油缸4的右腔与换向阀2的第二出油口连通，换向阀2的回油口与油箱9连通。
第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4需要同时向右运动时，开启换向阀2的第一出油口，液压泵1向第一双活塞杆油缸3的左腔供油，在液压油的作用下第一双活塞杆油缸3的活塞向右运动，同时第一双活塞杆油缸3的右腔内的液压油将进入第二双活塞杆油缸4的左腔，推动第二双活塞杆油缸4的活塞向右同时运动，直至第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4的活塞均向右运动至终点，可实现第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4同时向右运动。
第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4需要同时向左运动时，开启换向阀2的第二出油口，液压泵1向第二双活塞杆油缸4的右腔供油，在液压油的作用下第二双活塞杆油缸4的活塞向左运动，同时第二双活塞杆油缸4的左腔内的液压油将进入第一双活塞杆油缸3的右腔，推动第一双活塞杆油缸3的活塞向左同时运动，直至第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4的活塞均向左运动至终点，可实现第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4同时向左运动。
本发明提供的同步驱动控制系统采用两个具有相同缸径、杆径和行程的双活塞杆油缸，两个双活塞杆油缸采用串联的方式设置，两个双活塞杆油缸首尾相连，由于两个双活塞杆油缸具有相同缸径、杆径和行程，根据同容积法则，两个双活塞杆油缸运行的方向、速度及行程一致，可实现两个双活塞杆油缸的同步动作。这种结构的同步驱动控制系统结构简单，两个双活塞杆油缸采用串联的方式设置，不受外负载的影响，无需复杂的伺服闭环反馈系统，成本较低。
优选方案中，为了防止液压泵1输出的液压油发生倒流现象，可在换向阀2的进油口与液压泵1的出油口之间的油路上设有单向阀6。
优选方案中，为了能够对进入液压泵1内的液压油进行过滤、净化，可在液压泵1的进油口与油箱9之间的油路上设有吸油过滤器7。
优选方案中，同步驱动控制系统排出的液压油进入油箱9之前，为了防止所排出的液压油中的杂质污染油箱9内的液压油，可在换向阀2的回油口与油箱9之间的油路上设有回油过滤器8。
上述同步驱动控制系统在工作过程中，由于第一双活塞杆油缸3、第二双活塞杆油缸4的缸筒和活塞之间的间隙，会有微量的液压油损失，当驱动第一双活塞杆油缸3运动至终点时，第二双活塞杆油缸4距离终点会有微小误差，或者当驱动第二双活塞杆油缸4运动至终点时，第一双活塞杆油缸3距离终点会有微小误差，使得第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4之间出现行程差，如果不及时消除这个行程差，这个行程差会越来越大，最终影响第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4的同步精度。
为了解决第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4之间出现的行程差的问题，提高第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4的同步精度，本发明提供的同步驱动控制系统还包括补油控制系统，以下实施例对该补油控制系统进行介绍。
优选方案中，本发明提供的同步驱动控制系统还包括补油控制系统，该补油控制系统包括电磁阀5、油源，电磁阀5的进油口与所述油源连通，电磁阀5的出油口与第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔连通；电磁阀5开启，所述油源向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔补充液压油。
第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4之间出现的行程差、不同步时，开启电磁阀5，油源与第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔连通，油源可向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔补充液压油，可补偿第一双活塞杆油缸3或第二双活塞杆油缸4的油液损失，消除第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4之间的行程差，保证同步精度。
具体的实施方式中，在一些同步速度精度要求不是很高的工程机械中，补油控制系统可在第一双活塞杆油缸3或第二双活塞杆油缸4运动至终点时，向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔内补充液压油，使得第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4在终点位置处具有保持较高的同步精度，以下对这种方案进行简单介绍。
请参看图2，图2为本发明提供的同步驱动控制系统中的补油控制系统的一种具体实施方式的结构框图。
如图2所示，补油控制系统包括第一控制器11、电磁阀5，电磁阀5的进油口与所述油源连通，电磁阀5的出油口与第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔连通，第一控制器11的控制信号输出端与电磁阀5的控制端连接。
换向阀2的第一出油口开启、第一双活塞杆油缸3运动至终点时，第一控制器11控制电磁阀5开启预设时间后失电，在该预设时间内，油源将向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔补充液压油，在该液压油的作用下，第二双活塞杆油缸4将运动至终点位置，使得第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4在终点位置处具有保持较高的同步精度。所述预设时间可根据使得第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4之间的行程差进行设定，只要能满足第二双活塞杆油缸4能运动至终点位置即可。
换向阀2的第二出油口开启、第二双活塞杆油缸4运动至终点时，第一控制器11控制电磁阀5开启预设时间后失电，在该预设时间内，油源将向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔补充液压油，在该液压油的作用下，第一双活塞杆油缸3将运动至终点位置，使得第一双活塞杆油缸3与第二双活塞杆油缸4在终点位置处具有保持较高的同步精度。
在一些同步速度精度要求较高的工程机械中，补油控制系统可实时向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔内补充液压油，在工作过程中，使得第一双活塞杆油缸3或第二双活塞杆油缸4实时保持较高的同步精度，以下实施例对这种方案进行简单介绍。
请参看图3，图3为本发明提供的同步驱动控制系统中的补油控制系统的另一种具体实施方式的结构框图。
如图3所示，所述补油控制系统包括第一位移传感器13、第二位移传感器14、第二控制器12、电磁阀5，电磁阀5的出油口与第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔连通，第二控制器12的控制信号输出端与电磁阀5的控制端连接。
第一位移传感器13，用于检测所述第一双活塞杆油缸3的位置，并发出第一位置信号；第二位移传感器14，用于检测所述第二双活塞杆油缸4的位置，并发出第二位置信号；第二控制器12，用于接收所述第一位置信号、所述第二位置信号，并比较所述第一双活塞杆油缸3与所述第二双活塞杆油缸4在同一运动方向的位置，若第一双活塞杆油缸3与所述第二双活塞杆油缸4在同一运动方向的位置偏差大于预设值，则控制所述电磁阀5通电，电磁阀5通电，油源将向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔补充液压油，在该液压油的作用下，第一双活塞杆油缸3或所述第二双活塞杆油缸4的运动速度将变大，使得第一双活塞杆油缸3与所述第二双活塞杆油缸4在同一运动方向的位置偏差将变小；若所述第一双活塞杆油缸3与所述第二双活塞杆油缸4在同一运动方向的位置偏差小于预设值，则控制所述电磁阀5失电，第一双活塞杆油缸3与所述第二双活塞杆油缸4在同一运动方向的同步精度满足要求，不需要补油。
这种结构的补油控制系统可实时向第一双活塞杆油缸3的右腔或第二双活塞杆油缸4的左腔内补充液压油，在工作过程中，使得第一双活塞杆油缸3或第二双活塞杆油缸4实时保持较高的同步精度。
上述实施例中的油源可以采用独立设置的液压油源，独立对同步驱动控制系统进行补油，油源也可采用同步控制系统中的液压泵1，如图1所示，电磁阀5的进油口与液压泵1的出油口连通，更具体的实施方式中，电磁阀5的进油口可连接在单向阀6与换向阀2之间的油路上。
本发明还提供了一种工程机械，该工程机械具有上述的同步驱动控制系统，由于上述的同步驱动控制系统具备上述技术效果，具有该同步驱动控制系统的工程机械也应具备相应的技术效果，在此不再做详细介绍。
以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种同步驱动控制系统，其特征在于，包括液压泵、换向阀、具有相同容积的第一双活塞杆油缸和第二双活塞杆油缸，所述液压泵的进油口与油箱连通，所述液压泵的出油口与所述换向阀的进油口连通，所述换向阀的第一出油口与第一双活塞杆油缸的左腔连通，所述第一双活塞杆油缸的右腔与所述第二双活塞杆油缸的左腔连通，所述第二双活塞杆油缸的右腔与所述换向阀的第二出油口连通，所述换向阀的回油口与油箱连通。
2.根据权利要求1所述的同步驱动控制系统，其特征在于，还包括开关阀，所述开关阀的进油口与油源连通，所述开关阀的出油口与所述第一双活塞杆油缸的右腔或所述第二双活塞杆油缸的左腔连通；所述开关阀开启，所述油源向所述第一双活塞杆油缸的右腔或所述第二双活塞杆油缸的左腔补充液压油。
3.根据权利要求2所述的同步驱动控制系统，其特征在于，所述开关阀为电磁阀。
4.根据权利要求3所述的同步驱动控制系统，其特征在于，还包括第一控制器；所述换向阀的第一出油口开启、所述第一双活塞杆油缸运动至终点时，或所述换向阀的第二出油口开启、所述第二双活塞杆油缸运动至终点时，所述第一控制器控制所述电磁阀开启预设时间后失电。
5.根据权利要求3所述的同步驱动控制系统，其特征在于，还包括：
第一位移传感器，用于检测所述第一双活塞杆油缸的位置，并发出第一位置信号；
第二位移传感器，用于检测所述第二双活塞杆油缸的位置，并发出第二位置信号；
第二控制器，用于接收所述第一位置信号、所述第二位置信号，并比较所述第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置，若第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置偏差大于预设值，则控制所述电磁阀通电，若所述第一双活塞杆油缸与所述第二双活塞杆油缸在同一运动方向的位置偏差小于预设值，则控制所述电磁阀失电。
6.根据权利要求2-5任一项所述的同步驱动控制系统，其特征在于，所述油源为所述液压泵。
7.根据权利要求1-5任一项所述的同步油缸驱动控制系统，其特征在于，所述换向阀为电磁换向阀。
8.根据权利要求7所述的同步油缸驱动控制系统，其特征在于，所述换向阀的进油口与所述液压泵的出油口之间的油路上设有单向阀。
9.一种工程机械，其特征在于，该工程机械具有权利要求1-8任一项所述的同步驱动控制系统。
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