CN105889162B - 一种液压马达的同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压马达的同步控制系统，它包括两组液压子系统，每组液压子系统的液压马达之间安装有转速调节装置，其中一组的液压马达与转速调节装置的目标转速输入端口相连接，另一组的液压马达和流量调节器分别与转速调节装置的检测转速输入端口和调节输出端口相连接，转速调节装置的目标转速输入口和检测转速输入口分别检测两组液压子系统的液压马达转速，当两个液压马达的转速有变化时，通过转速调节装置的调节输出口控制流量调节器的开口大小，使两个液压马达的转速达到同步。本发明转速调节装置，具有同步精度高、适应性好、抗干扰能力强、可靠性高等特点，可应用于振动冲击、油污、潮湿、粉尘及高温等恶劣环境下执行马达转速的同步控制。

Description

一种液压马达的同步控制系统

技术领域

本发明涉及液压传动领域，具体是一种液压马达的同步系统。

背景技术

液压技术在各行各业中有着广泛的应用。对于采用液压马达驱动的、具有多个执行器的机械装备，当各执行器之间的运动需要保持同步运动时，首先要解决的是液压马达的同步。当前，有如下几种方法可以使多执行液压马达达到同步：一是在液压系统中使用同步分流阀，并要求各执行液压马达排量相同；二是采用同步液压马达；三是将相同排量的马达串联连接；四是采用电传感器检测马达转速并反馈到电控制器，由电控制器控制调节流入液压马达的流量。但是上述解决液压马达同步方法存在各种的不足之处：采用前三种方法，由于受液压马达的加工精度、马达的负载大小及其变化、液压油中气体的含量、液压油温度变化、分流阀和同步液压马达自身制造精度以及泄漏等多种因素的影响，同步精度低，同步误差不能消除；采用第四种方法，可在液压马达运动的过程中能消除同步误差，同步精度高，但是系统中需要增加电传感器、控制器以及电液比例阀等，成本高，经济性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同步精度高、成本低、可靠性高的液压马达同步控制系统，该系统通过采用机械式的转速调节装置，实现两套液压子系统液压马达同步驱动的功能，尤其适用于振动冲击大、油污、潮湿、粉尘及高温等恶劣环境中。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明液压马达的同步控制系统，包括两组液压子系统，每组液压子系统均设有液压马达，所述两组液压子系统的液压马达之间安装有转速调节装置，其中一组液压子系统的液压马达与转速调节装置的目标转速输入端口相连接，另一组液压子系统的液压马达和流量调节器分别与转速调节装置的检测转速输入端口和调节输出端口相连接，转速调节装置的目标转速输入口和检测转速输入口分别检测两组液压子系统的液压马达转速，在两个液压马达的转速有变化时，通过转速调节装置的调节输出口控制流量调节器的开口大小，使两个液压马达的转速达到同步驱动。

所述转速调节装置的结构是：它包括箱体，箱体内安装有十字轴22，十字轴22由形成刚性连接的横轴和纵轴构成，横轴的两端分别通过轴承安装有第一锥齿轮18和第三锥齿轮29，纵轴的两端分别通过轴承安装有第二锥齿轮24和第四锥齿轮39，第一锥齿轮18、第二锥齿轮24、第三锥齿轮29和第四锥齿轮39分别位于十字轴22的四个方向上，并且相邻之间相互啮合；第一锥齿轮18与作为目标转速输入端口的输入轴13形成固定连接，输入轴13与其中一组液压子系统的液压马达联接并作同步转动；作为检测转速输入端口的第三锥齿轮29与另一组液压子系统的液压马达联接并作同步转动，横轴通过轴承安装在箱体上，横轴的一端与另一组液压子系统的流量调节器形成联接，第一锥齿轮18与第三锥齿轮29大小相等，转向相反。

所述输入轴13上安装有圆柱齿轮一3，圆柱齿轮一3与相联接的液压马达输出轴上的圆柱齿轮二12通过传送带连接；第三锥齿轮29的侧边固定有圆柱齿轮三33，圆柱齿轮三33与相联接的液压马达输出轴上的圆柱齿轮四11通过传送带连接。

所述两组液压子系统分别接有一个可改变液压马达供油方向的三位四通换向阀，并共同置配一个液压泵和油箱，液压泵的输出分三路，其中两路分别与两个三位四通换向阀的进油口连接，另一路与溢流阀的进油口连接，溢流阀的出油口与油箱连接。

所述流量调节器为传统液压子系统中的流量调节器或液压马达的排量调节器。

本发明的突出优点在于：

1.此液压马达的同步控制系统，既可以跟踪转速又可以调节转速。

2.采用机械式转速调节装置，具有适应性好、抗干扰能力强、可靠性高等特点，可应用于振动冲击、油污、潮湿、粉尘及高温等劣环环境下多执行马达转速的跟踪与调节。

附图说明

图1为本发明实施例1的连接结构示意图。

图2为本发明实施例2的连接结构示意图。

图3为本发明采用的转速调节装置装配爆炸示意图。

图4为图3的装配剖视图。

图5为图3所示的十字轴放大示意图。

图1—图2中：1—三位四通换向阀，2—液压马达，3—圆柱齿轮一，4—转速调节装置，5—液压马达，6—三位四通换向阀，7—溢流阀，8—油箱，9—液压泵，10—流量调节器，11—圆柱齿轮四，12—圆柱齿轮二；

图3—图5中：13—输入轴，14—连接键，15—轴承固定盘，16—轴承，17—轴套，18—第一锥齿轮，19—六角头螺栓组，20—轴承，21—上盖，22—十字轴，22-1—纵轴，22-2—横轴，23—轴承，24—第二锥齿轮，25—轴承，26—轴承挡圈，27—内六角圆柱头螺钉，28—轴承，29—第三锥齿轮，30—轴套，31—轴承，32—轴承固定盘，33—圆柱齿轮三，34—内六角圆柱头螺钉组，35—弹簧垫圈组，36—六角螺母组，37—底座，38—轴承，39—第四锥齿轮，40—轴承，41—轴承挡圈，42—内六角圆柱头螺钉。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1，如图1所示，本发明所述的液压马达的同步控制系统，包括两组液压子系统，左侧的液压子系统设有液压马达2和三位四通换向阀1，液压马达2输出轴上设有圆柱齿轮二12；右侧的液压子系统设有液压马达5和三位四通换向阀6，液压马达2输出轴上设有圆柱齿轮四11，左侧液压子系统的液压马达2与右侧液压子系统的液压马达5之间安装有转速调节装置4。

本发明采用的转速调节装置4的结构见图3、图4和图5所示，它包括底座37、上盖21、十字轴22、第一锥齿轮18、第二锥齿轮24、第三锥齿轮29、第四锥齿轮39、圆柱齿轮三33及输入轴13，上盖21通过六角头螺栓组19、弹簧垫圈组35及六角螺母组36与底座37固定连接形成箱体结构，箱体内安装有十字轴22，十字轴22由横轴22-2和纵轴22-1形成刚性连接，横轴22-2和纵轴22-1均为阶梯轴，横轴22-2和纵轴22-1上加工有用于轴承定位的轴肩；第一锥齿轮18和第三锥齿轮29分别安装在横轴22-2的左端和右端，第二锥齿轮24和第四锥齿轮39分别安装在纵轴22-1的上端和下端，第一锥齿轮18、第二锥齿轮24、第三锥齿轮29和第四锥齿轮39分别位于十字轴22的四个方向上，并且相邻之间相互啮合。第一锥齿轮18与第三锥齿轮29大小相等，转向相反。第一锥齿轮18同时与输送目标转速的输入轴13形成固定连接，输入轴13上安装有圆柱齿轮一3，圆柱齿轮一3与液压马达2输出轴上的圆柱齿轮二12通过皮带或其它传送带连接并作同步旋转；圆柱齿轮三33同时与液压马达5输出轴上的圆柱齿轮四11通过皮带或其它传送带连接并作同步旋转。

转速调节装置4的横轴22-2通过轴承安装在箱体上，第一锥齿轮18左侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套17及套在轴套17上的轴承16，轴套17的外径稍小于轴承16的内圈大径，轴承16上安装有轴承固定盘15，轴承16的外圈与轴承固定盘15的内孔形成过盈配合，第一锥齿轮18的轴孔上加工有阶梯孔和供连接键14卡入的键槽，轴承20安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承20的内圈由十字轴22上的定位轴肩定位；第三锥齿轮29右侧边加工有一段直径小于齿轮外径的空心短轴，短轴外安装有轴套30及套在轴套30上的轴承31，轴套30的外径稍小于轴承31的内圈大径，轴承31上安装有轴承固定盘32，轴承31的外圈与轴承固定盘32的内孔形成过盈配合，第三锥齿轮29的轴孔内加工有阶梯孔，轴承28安装在阶梯孔内，其外圈与阶梯孔形成过盈配合，轴承28的内圈由十字轴22上的定位轴肩定位；第三锥齿轮29与圆柱齿轮三33通过内六角圆柱头螺钉组34固定连接；底座37及上盖21内均加工有用于安装轴承固定盘15及轴承固定盘32的内腔阶梯孔，轴承固定盘15和轴承固定盘32固定在内腔阶梯孔上。第二锥齿轮24外侧加工有一段空心短轴，第二锥齿轮24的轴孔内加工有阶梯孔，用于安装轴承23及轴承25，轴承23的内圈由十字轴22上的定位轴肩定位，轴承25由轴承挡圈26及内六角圆柱头螺钉27定位在十字轴22上；第四锥齿轮39与第二锥齿轮24尺寸和形状相同，轴承38及轴承40安装在第四锥齿轮39的阶梯孔内，轴承38的内圈由十字轴22上的定位轴肩定位，轴承40由轴承挡圈41及内六角圆柱头螺钉42卡在十字轴22上。由于十字轴22的横轴22-2两端安装有轴承20和轴承28，十字轴22及安装在其上面的其他零部件构成的整体可绕横轴22-2转动，同时横轴22-2也转动，横轴22-2作为调节输出端口与右侧液压子系统的流量调节器10连接，旋转的横轴22-2同时驱动流量调节器10调节流量大小。

对照图1，本发明的两组液压子系统共同配置一个液压泵9和油箱8，液压泵9的进油口从油箱8吸油，出油口分为三条支路，一条支路与溢流阀7的进油口相连，溢流阀7的出油口与油箱8相连，溢流阀7调定系统最高压力，起到过载保护的作用；一条支路与三位四通换向阀1的1P油口相连，三位四通换向阀1的1A油口与液压马达2的进油口相连，三位四通换向阀1改变液压马达2所在油路的液流方向使液压马达2变换旋转方向，液压马达2的出油口与三位四通换向阀1的1B油口相连，三位四通换向阀1的1T油口与油箱8相连；另一条支路与三位四通换向阀6的6P油口相连，三位四通换向阀6改变液压马达5所在油路的液流方向，从而使液压马达5变换旋转方向，三位四通换向阀6的6A油口与流量调节器10的进油口相连，流量调节器10的出油口与液压马达5的进油口相连，流量调节器10的阀芯调节杆与转速调节装置4的十字轴22的横轴右端相连，液压马达5的出油口与三位四通换向阀6的6B油口相连，三位四通换向阀6的6T油口与油箱8相连。

本发明的工作原理如下：

对照图1，转速调节装置4的圆柱齿轮三33检测到液压马达5的转速n₅后与输入轴13检测到的液压马达2的转速n₂作比较，利用十字轴22的横轴右端输出的转速差n_差＝|n₅-n₂|来调节流量调节器10的阀芯调节杆运动。当转速n₂等于转速n₅时，十字轴22静止不动；当转速n₂大于n₅时，十字轴22与液压马达2的转速n₂同方向转动并带动流量调节器10的阀芯调节杆运动使流量增大，液压马达5输出转速n₅增大直至等于n₂；当转速n₂小于n₅时，十字轴22的横轴22-2与液压马达5的转速n₅同方向转动并带动流量调节器10的阀芯调节杆运动使流量减小，液压马达5输出转速n₅减小直至等于n₂。通过上述工作原理，从而控制液压马达5的转速随时跟踪液压马达2的转速，达到转速同步的目的。

实施例2：其结构与实施例1基本相同，区别仅在于转速调节装置4的横轴22-2作为调节输出端口直接与液压马达5中的排量调节器连接，取消独立设置的流量调节器10。

对照图2，转速调节装置4的圆柱齿轮三33检测到液压马达5的转速n₅后与输入轴13检测到的液压马达2的转速n₂作比较，利用十字轴22的横轴右端输出的转速差n_差＝|n₅-n₂|来调节液压马达5的排量调节器运动。当转速n₂等于转速n₅时，十字轴22静止不动；当转速n₂大于n₅时，十字轴22与液压马达2的转速n₂同方向转动并带动液压马达5的排量调节器运动使流量增大，液压马达5输出转速n₅增大直至等于n₂；当转速n₂小于n₅时，十字轴22的横轴22-2与液压马达5的转速n₅同方向转动并带动液压马达5的排量调节器运动使流量减小，液压马达5输出转速n₅减小直至等于n₂。通过上述工作原理，从而控制液压马达5的转速随时跟踪液压马达2的转速，达到转速同步的目的。

本发明并不局限于上述实施例，亦可实施于其他各类旋转机械转速的跟踪与调节。

Claims (4)

1.一种液压马达的同步控制系统，包括两组液压子系统，每组液压子系统均设有液压马达，其特征在于，所述两组液压子系统的液压马达之间安装有转速调节装置，其中一组液压子系统的液压马达与转速调节装置的目标转速输入端口相连接，另一组液压子系统的液压马达和流量调节器分别与转速调节装置的检测转速输入端口和调节输出端口相连接，转速调节装置的目标转速输入口和检测转速输入口分别检测两组液压子系统的液压马达转速，在两个液压马达的转速有变化时，通过转速调节装置的调节输出口控制流量调节器的开口大小，使两个液压马达的转速达到同步驱动；所述转速调节装置的结构是：它包括箱体，箱体内安装有十字轴(22)，十字轴(22)由形成刚性连接的横轴和纵轴构成，横轴的两端分别通过轴承安装有第一锥齿轮(18)和第三锥齿轮(29)，纵轴的两端分别通过轴承安装有第二锥齿轮(24)和第四锥齿轮(39)，第一锥齿轮(18)、第二锥齿轮(24)、第三锥齿轮(29)和第四锥齿轮(39)分别位于十字轴(22)的四个方向上，并且相邻之间相互啮合；第一锥齿轮(18)与作为目标转速输入端口的输入轴(13)形成固定连接，输入轴(13)与其中一组液压控制系统的液压马达联接并作同步转动；作为检测转速输入端口的第三锥齿轮(29)与另一组液压控制系统的液压马达联接并作同步转动，横轴通过轴承安装在箱体上，横轴的一端与另一组液压控制系统的流量调节器形成联接，第一锥齿轮(18)与第三锥齿轮(29)大小相等，转向相反。

2.根据权利要求1所述液压马达的同步控制系统，其特征在于，所述输入轴(13)上安装有圆柱齿轮一(3)，圆柱齿轮一(3)与相联接的液压马达输出轴上的圆柱齿轮二(12)通过传送带连接；第三锥齿轮(29)的侧边固定有圆柱齿轮三(33)，圆柱齿轮三(33)与相联接的液压马达输出轴上的圆柱齿轮四(11)通过传送带连接。

3.根据权利要求1或2所述液压马达的同步控制系统，其特征在于，所述两组液压子系统分别接有一个可改变液压马达供油方向的三位四通换向阀，并共同置配一个液压泵和油箱，液压泵的输出分三路，其中两路分别与两个三位四通换向阀的进油口连接，另一路与溢流阀的进油口连接，溢流阀的出油口与油箱连接。

4.根据权利要求1或2所述液压马达的同步控制系统，其特征在于，所述流量调节器为传统液压控制系统中的流量调节器或液压马达的排量调节器。