CN104100587A - 一种自修正双缸液压同步系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自修正双缸液压同步系统，其特点是，主要部件包括单活塞杆油缸（1）、双活塞杆油缸（2）、双单向节流阀（3）、换向阀（4）、压力继电器（5）、二位二通插装式换向阀（6）、三通减压阀（7）；所述的单活塞杆油缸（1）的出油管连接双活塞杆油缸（2）进油管，其前端设双单向节流阀（3）和换向阀（4）；所述的双活塞杆油缸（2）的出油管路上连接压力继电器（5）；所述的三通减压阀（7）进油一通与换向阀（4）前的主进油管路连接，减压后压力油一通与二位二通插装式换向阀（6）连接，减压后泄油一通与换向阀（4）前主回油管路连接，二位二通插装式换向阀（6）与双活塞杆油缸（2）的进油管路连接；同步系统的同步精度高，结构简单，控制系统易运行，减少了设备维护的人力物力成本。

Description

一种自修正双缸液压同步系统

技术领域：

本发明型涉及机械液压技术领域，具体地讲是一种自修正双缸液压同步系统；通过此液压控制系统实现在两个液压缸负载不均衡情况下达到较高精度稳定的同步运动，广泛应用于冶金机械中需要同步运行的双液压缸。

背景技术：

目前随着液压技术的发展，液压元件已经逐步了实现标准化，液压系统作为先进的执行控制系统已经广泛的应用于各个行业中，在液压系统中同步系统更是重要组成部分，尤其是双缸液压同步系统更是得到了广泛的应用，如：在PQF热轧线上就有5种双缸同步的液压系统，等负载同步系统、调速阀同步系统、分流马达同步系统、比例同步系统、油缸串联同步系统，然而在现场实际的使用及维护中，这些同步系统控制方法均有利弊，具体如下：

1、等负载同步系统，如PQF热轧线H4液压系统5#阀台的芯棒推送油缸液压系统（参见图1），两油缸缸径、活塞径、行程相同，在运动的时候两油缸作用在同一芯棒上，靠负载的大致相同实现油缸的同步动作，虽然此种同步方式基本无需经济上的投入，但这是一种非常粗略的同步控制方式，甚至于可以认为这不是一个同步系统，对于任何有同步高精度要求的控制系统，这种设计方式均不能满足需求；

2、调速阀同步系统，如PQF热轧线H1液压系统7#阀台的毛管接料系统（参见图2），两个油缸同步动作，实现接住穿孔后的毛管的功能，此系统回路采用两个高精调速阀可使液压缸单向同步，原理是分别调节两缸进油路上的调速阀，使两缸活塞移动速度同步，最终实现油缸同步。其优点是造价低廉、系统维护简单，其缺点是各个调速阀很难相同流量，同步精度不高，不能用于要求精度较高的系统中，所以在实际的应用中误差比较大，不是一种高精同步系统。且其最致命的缺点就是调速阀的的开口度一经调整完成后，就确定了油缸在生产过程中的运行速度，不能应用于需要不断调整油缸速度的系统中；

3、分流马达同步系统，如PQF热轧线H4液压系统8#阀台（参见图3），两个油缸同步动作用于芯棒台架的升降，该回路使用相同排量的液压马达作为等流量分流装置的同步回路。这种同步回路通过溢流阀和单向阀实现油缸的泄油和补油，因此同步精度一般比较高，资料统计现阶段的技术水平已经可以保证在3%以内，且维护较简单，但是由于分流马达一般采用精度更高的柱塞马达，其成本较高，一次投资太大，一般一个32通径的此马达价格高达4万人民币以上；

4、比例同步系统，如PQF热轧线H2液压系统9#阀台（参见图4），两个油缸用于轧机机架更换过程中的整体推拉，为了防止机架在推拉过程中出现偏斜的情况，所以对同步的精度要求非常高，每个比例阀控制一个油缸，比例阀为高精度比例阀，油缸内内置位移传感器，此比例同步系统最大的优点就是控制精确，可以达到极精确控制油缸速度和同步精度的目的，实现使用中可以达到0.1%—0.3%之间，但是该液压系统设计复杂，同时比例同步系统需要电气控制系统的大力支持，越精确的同步精度对电气的控制要求越高，这就造成了日常维护的难度较高，控制系统的设计复杂，故障率也较高，同时，该同步系统造价高昂。高精度的背后是高难度、高成本、高人力。

5、油缸串联同步系统，如管排锯锯前夹紧装置液压系统（参见图5），两油缸的活塞径、缸径、行程完全相同，其中一个油缸为双活塞杆油缸，油缸的动作由4个换向阀来控制，夹紧时油路串联，两个有效工作面积相等的液压缸实现同步运动，退回时两油缸分别动作至原点，实现在每次同步过程中误差的“清零”工作，一次工作同步精度一般在3%左右，该同步系统工作可靠，原理简单，投入小，但是控制元件较多，使得故障率较高，且故障判断较为麻烦，实际上在2013的生产中多次出现阀类故障，不易维护。

上述同步系统涵盖了多数现阶段液压领域的同步应用，这些同步系统在不同的场合有不同的应用，但均不可避免的存在着精度低、造价高、控制复杂、维护难度高、故障率高等一种或多种问题。

发明内容：

本发明目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种自修正双缸液压同步系统；主要解决现有液压领域的同步系统存在的精度低、造价高、控制复杂、维护难度高、故障率高等问题。

本发明的技术方案是：一种自修正双缸液压同步系统，其特殊之处在于，主要部件包括单活塞杆油缸、双活塞杆油缸、双单向节流阀、换向阀、压力继电器、二位二通插装式换向阀、三通减压阀；所述的单活塞杆油缸与双活塞杆油缸的缸直径、活塞直径、活塞杆长度均相等，单活塞杆油缸的出油管连接双活塞杆油缸进油管；所述的单活塞杆油缸与双活塞杆油缸前端设双单向节流阀和换向阀，双单向节流阀位于换向阀与单活塞杆油缸之间；所述的双活塞杆油缸的出油管路上连接压力继电器；所述的三通减压阀进油一通与换向阀前的主进油管路连接，减压后压力油一通与二位二通插装式换向阀连接，减压后泄油一通与换向阀前主回油管路连接，二位二通插装式换向阀与双活塞杆油缸的进油管路连接；压力继电器通过电气连接实现对换向阀的控制，所述的单活塞杆油缸与双活塞杆油缸动作油源及换向由换向阀控制，误差的消除修正由二位二通插装式换向阀及三通减压阀控制，单活塞杆油缸与双活塞杆油缸的同步功能是基于一个油缸的出油量等于另外一个油缸的进油量。

进一步的，所述的换向阀为Y型中位三位四通型。

本发明所述的一种自修正双缸液压同步系统与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、同步系统的同步精度很高，在不考虑油缸内泄及油液的压缩量的情况下可以实现0误差运行，即使是考虑到液压系统的内泄、油缸的制造精度、油液的压缩量的情况下，也可实现一次同步精度保持在2%以内；2、该同步系统可以通过双单向节流阀整体调节同步系统的运行速度，而不会出现一旦设定就无法调节的情况；3、同步系统在回退动作的末段可以通过补油或者泄油实现误差的“清零”工作，避免了同步误差的不断累积，保证了下一次油缸动作前的原始位；4、由于同步系统采用部分非常成熟的标准件，结合成一个高精度的控制系统，具有液压原理简易、结构简单，控制系统易运行，很大程度上减轻了故障判断的难度，减少了设备维护的人力物力成本；由于采用常用的标准件，一次性投资也很小，同时调试和使用方便；5、系统最主要的特点是一套换向阀控制油缸的同步动作，另一套控制系统误差的消除，各司其职、原理简易、控制简单、元件成熟。

附图说明：

图1是现有的PQF热轧线上的等负载同步系统原理图；

图2是现有的PQF热轧线的调速阀同步系统原理图；

图3是现有的PQF热轧线上的分流马达同步系统原理图；

图4是现有的PQF热轧线上的比例同步系统原理图；

图5是现有的管排锯锯前夹紧装置油缸串联同步系统原理图；

图6是本发明的原理图。

其中，1单活塞杆油缸、2双活塞杆油缸、3双单向节流阀、4换向阀、5压力继电器、6二位二通插装式换向阀、7三通减压阀。

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明；所举实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。

实施例1，参见图6，采用缸直径、活塞直径、活塞杆长度均相等的单活塞杆油缸1和双活塞杆油缸2，将单活塞杆油缸1的出油管连接双活塞杆油缸2进油管，在单活塞杆油缸1与双活塞杆油缸2的前端安装双单向节流阀3和换向阀4，双单向节流阀3位于换向阀4与单活塞杆油缸1之间，在双活塞杆油缸2的出油管路上连接压力继电器5，将三通减压阀7进油压力油一通与换向阀4前的进油管路连接，减压后压力油一通与和二位二通插装式换向阀6连接，减压后泄压一通与换向阀4前主回油路连接，再将二位二通插装式换向阀6与双活塞杆油缸2的进油管路连接；单活塞杆油缸1与双活塞杆油缸2动作油源及换向由换向阀4控制，换向阀4为Y型中位三位四通型，单活塞杆油缸1与双活塞杆油缸2的同步功能是基于一个油缸的出油量等于另外一个油缸的进油量；三通减压阀7与二位二通插装式换向阀6主要用于消除在此同步系统中由于内泄渗漏及油的压缩导致的误差，实现每次同步动作后的及时卸油或补油，压力继电器5通过电气连接实现对换向阀6的控制；以上这些元件均为最常用的液压元件。

本发明所述的一种自修正双缸液压同步系统，具体动作方式如下：如图6，系统压力为P，三通减压阀设定压力为0.5P，压力继电器设定为大于等于0.95P发“1”信号，低于0.8P发“0”信号（用于控制二位二通插装式换向阀）；

当该系统安装后首次使用时，1DT、2DT均不得电，3DT得电，经过三通减压阀减压后的压力油进入单活塞杆油缸有杆腔，推动单活塞杆油缸运行到最左端，同时压力油进入双活塞杆油缸的右油腔，使双活塞杆油缸也运行到最左端，两个油缸在此过程中的回油均通过换向阀的Y型中位回油箱；然后1DT得电，此时双活塞杆油缸的左端作用了压力油P，右端作用了三通减压阀减压过来的压力0.5P，由于双活塞杆油缸是双活塞油缸，活塞杆径面积一样，所以左端的压力作用力将大于右端的压力作用力，将推动双活塞杆油缸运行到最右端，多余的压力油将通过三通减压阀泻出，单活塞杆油缸的有杆腔由于仍然作用了压力油，右端通过换向阀连接油箱，单活塞杆油缸此时仍处于最左端位置，1DT、3DT失电。此时单活塞杆油缸在最左端，双活塞杆油缸在最右端，都到达了油缸的基准位，单活塞杆油缸和双活塞杆油缸之间的管道内将充满低压油0.5P，将单活塞杆油缸、与双活塞杆油缸保持在基准位；同步系统准备工作完毕；

当油缸需要同步前进动作时，2DT得电，压力油P通过换向阀进入单活塞杆油缸的无杆腔，推动单活塞杆油缸右行，由于单活塞杆油缸与双活塞杆油缸之间的管道之间已经充满压力油，从单活塞杆油缸有杆腔出来的油将直接进入双活塞杆油缸的右端，推动双活塞杆油缸左行，同时，由于两个油缸的活塞径、缸径相同，单活塞杆油缸出来的油等于双活塞杆油缸进去的油，两个的行程也完全相同，处于同步动作状态，直至动作完成，此过程压力继电器的测压处处于回油状态，压力小于0.8P，发“0”信号，故3DT不得电，二位二通插装式换向阀处液压油处于截断状态；

当油缸要同步回退动作时，1DT得电，压力油通过换向阀进入双活塞杆油缸左端，推动双活塞杆油缸右行，双活塞杆油缸回来的液压油推动单活塞杆油缸左行，如上段所述，实现同步动作，双活塞杆油缸快运行到最右端动作即将完成时，由于负载越来越大，压力继电器的测压处压力将越来越大，最终达到0.95P以上，压力继电器发“1”信号，3DT将得电，经二位二通插装式换向阀的低压油进入系统，单活塞杆油缸被推行至最左端，双活塞杆油缸仍将被推至最右端，经三通减压阀的压力油对单活塞杆油缸和双活塞杆油缸之间的管道进行补油或泄油，两油缸均动作到基准位，实现一个循环过程中误差的“清零”工作。

该同步系统在前进时实现同步动作，回退过程的前段过程也是同步动作，最末段实现“误差清零”工作。双单向节流阀可以调节同步系统的运行速度。

Claims (2)

1. 一种自修正双缸液压同步系统，其特征在于，主要部件包括单活塞杆油缸（1）、双活塞杆油缸（2）、双单向节流阀（3）、换向阀（4）、压力继电器（5）、二位二通插装式换向阀（6）、三通减压阀（7）；所述的单活塞杆油缸（1）与双活塞杆油缸（2）的缸直径、活塞直径、活塞杆长度均相等，单活塞杆油缸（1）的出油管连接双活塞杆油缸（2）进油管；所述的单活塞杆油缸（1）与双活塞杆油缸（2）前端设双单向节流阀（3）和换向阀（4），双单向节流阀（3）位于换向阀（4）与单活塞杆油缸（1）之间；所述的双活塞杆油缸（2）的出油管路上连接压力继电器（5）；所述的三通减压阀（7）进油一通与换向阀（4）前的主进油管路连接，减压后压力油一通与二位二通插装式换向阀（6）连接，减压后泄油一通与换向阀（4）前主回油管路连接，二位二通插装式换向阀（6）与双活塞杆油缸（2）的进油管路连接；压力继电器（5）通过电气连接实现对换向阀（6）的控制，所述的单活塞杆油缸（1）与双活塞杆油缸（2）动作油源及换向由换向阀（4）控制，误差的消除修正由二位二通插装式换向阀（6）及三通减压阀（7）控制，单活塞杆油缸（1）与双活塞杆油缸（2）的同步功能是基于一个油缸的出油量等于另外一个油缸的进油量。

2.根据权利要求1所述的一种自修正双缸液压同步系统，其特征在于，所述的换向阀（4）为Y型中位三位四通型。