CN201568388U - 一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其包括进油分流器、油缸、供油系统和换向阀，所述进油分流器接受所述换向阀输出的高压油，所述进油分流器将高压油均分，所述要求同步运动的油缸一一对应连接在所述进油分流器的出口，其还包括回油分流器，所述回油分流器入口与所述油缸出口一一对应连接，所述回油分流器出口连接所述换向阀入口。本实用新型提供新的液压回路，利用结构比较简单、成本低、精度也较低的齿轮分流器，实现较高精度的同步性能，大大提高液压系统多缸同步精度、同步稳定性和适应负载的能力。

Description

一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路
技术领域
本实用新型涉及液压传动、汽车改装领域，尤其涉及一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路。
背景技术
在多缸工作的液压系统中，经常要求两个或两个以上执行元件同时运动，并要求在运动过程中克服负载、摩擦阻力、泄露、制造精度、结构变形等差异，维持相同的速度和位移，即作同步运动。液压系统实现两缸以上同步运动的方式有很多种，但是同步控制精度和成本差别很大。一般来说成本低，精度低；精度高则成本高。可采用的回路一般包括：
1.机械同步回路：利用机械结构实现同步。典型的齿轮齿条控制回路图见图1。
2.流量控制同步回路：采用调速阀、分流集流阀、比例阀等流量控制阀实现同步。典型的采用分流集流阀的回路见图2。
3.容积控制同步回路：采用同步缸、液压分流器(同步马达)等实现同步。典型采用液压分流器(同步马达)的回路见图3。已有技术的缺陷或需改进之处：
1.以齿轮齿条控制回路为代表的机械同步回路一般精度不高，机械结构比较大，安装空间往往受到限制。同时对机械结构的制造、安装精度有一定要求。
2.采用流量控制阀的同步回路，采用调速阀、分流集流阀的回路往往精度不高、抗偏载能力差、功率损失大，存在易受油温、管路长度、清洁度等影响的缺陷。若采用电液比例阀、电液伺服阀，则可以实现比较高的同步控制精度，但又有结构复杂、造价高，维护性差等缺陷，极大限制了应用领域。
3.采用单液压分流器(同步马达)的同步回路，易受到同步马达制造精度、容积效率、泄漏量等因素的影响，特别是在回路中没有随负载变化而自动调整的控制元件时，同步精度会随负载的偏差急剧降低，因此抗偏载能力不高。高精度液压分流器(同步马达)结构复杂、成本高，难以得到广泛应用。
实用新型内容
针对上述提到的问题，本实用新型提供一种新的液压回路，利用结构比较简单、成本低、精度也较低的齿轮分流器，实现较高精度的同步性能，大大提高液压系统多缸同步精度、同步稳定性和适应负载的能力。
采用可靠廉价的双分流器可以大大提高系统的同步性能，从而扩展应用领域。经济、可靠地实现多缸(2缸以上)同步运动。
具体的技术方案为：
一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其包括进油分流器、油缸、供油系统和换向阀，所述进油分流器接受所述换向阀输出的高压油，所述进油分流器将高压油均分，所述要求同步运动的油缸一一对应连接在所述进油分流器的出口，其还包括回油分流器，所述回油分流器入口与所述油缸出口一一对应连接，所述回油分流器出口连接所述换向阀入口。
所述回油分流器内部将入口的液压油汇聚后由一个出口流出。
所述进油分流器与所述回油分流器结构和参数一致。
所述供油系统包含油泵、油箱和安全阀。
所述油缸为至少两缸。
附图说明
本实用新型包括如下附图：
图1为现有齿轮齿条控制回路示意图；
图2为现有采用分流集流阀的回路示意图；
图3为现有采用液压分流器(同步马达)的回路示意图；
图4为本实用新型实施例采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路示意图。
其中：1.进油分流器、2.回油分流器、3.油缸、4.供油系统、5.换向阀。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：
如图所示，本实施例采用双组液压分流器(同步马达)实现多缸同步的控制回路。如图4(以2缸同步为例，3缸及以上同理)
回路由两台标准型、结构和参数是完全一致的齿轮分流器(同步器)构成。回路中，包括进油分流器(1)、回油分流器(2)、油缸(3)、供油系统(4)(包含油泵、油箱、安全阀等)、换向阀(5)五个功能部分。
a.供油系统(4)提供高压油；
b.换向阀(5)接受供油系统(4)提供的高压油，并可操作换向，改变进回油的方向。
c.进油分流器(1)接受换向阀(5)输出的高压油。在其内部，高压油被分流器一分为二等分。
d.要求同步运动的油缸(3)一一对应连接在进油分流器(1)的2个出口。
e.油缸(3)的回油连接回油分流器(2)的2个入口。
f.回油分流器(2)的内部将2个入口的液压油汇聚后由一个出口流出
g.回油分流器(2)流出的液压油流入换向阀(5)，从换向阀(5)回油口流出，回到油箱。
h.操作换向阀(5)，可以改变通过换向阀(5)后的油液运动方向，两个分流器进回油关系对调。
2.简单工作原理的说明
2.1供油系统(4)提供高压油，经过换向阀(5)到达进油分流器(1)。高压油进入进油分流器(1)后推动分流器(马达)转动，流量为Q，经过进油分流器(1)分流后，每一个马达(共2个)的实际输出流量分别为Q1和Q2(L/min)。
Q1＝q1×n1×ηv1×10-3；Q2＝q2×n2×ηv2×10-3
其中，q1至q2分别代表1#、2#马达的理论排量，ml/r；
n1至n2分别代表1#、2#马达的转速，r/min；
ηv1至ηv2分别代表1#、2#马达的容积效率。
在分流器设计和制造过程中，通过设计相同的结构参数，相同的制造工艺，制造上相同的尺寸公差以及质量要求，单只马达的理论排量相等，即q1＝q2。而马达在结构上是同轴的，也就是马达是同时转动，所以n1＝n2。这样，只要使每个马达的容积效率相等，每一个马达的实际输出流量就相等，从而实现功能和性能要求。实际输出流量存在差异的原因：
1)制造误差的存在，每个马达的实际容积效率必然存在差异，
2)每只马达连接的油缸负载的差异，改变了马达的容积效率。
制造因素造成的差异一般来说在制造和装配完成后就会固定下来，不会随外界因素变化。因负载原因造成的差异则会随着负载差异的增大而增大。
2.2高压油经过进油分流器(1)后被一分为二，然后进入油缸(3)。由于存在的容积效率的差异(制造或者因为负载差异造成)，油缸(3)的运动速度是不相等的，其差别是容积效率的差值。油缸(3)回油经过回油分流器(2)后，被汇集在一起，经过换向阀(5)回到油箱。
2.3因同步器制造完成后，制造原因产生的容积效率误差是不可改变的。表现在实际使用中的最小误差，即在负载完全相等时，油缸运动的误差。在这种情况下，减小负载差异就可以降低同步误差。
设F1为进油分流器(1)1#马达的总负载，F2为进油分流器(1)2#马达的总负载，F1＞F2，ΔF＝F1-F2。因负载引起马达的泄漏量与负载呈现正相关性，也就是负载越大泄漏越大，负载差ΔF＝F1-F2越大，马达的泄漏差越大，负载容积效率越低，实际的输出流量就越小。
从而，进油分流器(1)1#、2#马达的实际输出流量与负载呈现负的相关性。
按照负载链的组成关系，F1＝F进管1-F缸1-F回管1-F回1#，
                      F2＝F进管2-F缸2-F回管2-F回2#
                      ΔF＝F1-F2
(2.3.1)
其中：F进管1、F进管2分别为进油管1、2的管路负载；
F缸1、F缸2分别为油缸1、2的负载，在总负载中占主要因素，也是影响同步性能的主要因素；
F回管1、F回管2分别为油缸回油管1、2的管路负载；
F回1#、F回2#分别为回油分流器(2)1#、2#马达的负载按照液压油流动顺序，
1)在进油管路流动过程中，F进管1、F进管2差别很小，可以忽略不计，F进管1＝F进管2。
2)进入油缸，推动油缸运动，由于F缸1、F缸2的差别，F缸1＞F缸2，造成Q泄1＞Q泄2，从而Q1＜Q2，必然油缸运动速度v1＜v2，油缸运动出现不同步。
3)油缸(3)运动过程中，回油量Q回1＜Q回2。回油管路负载F回管1、F回管2差别很小，可以忽略不计，F回管1＝F回管2
4)回油流入回油分流器(2)，推动回油分流器(2)转动。因为Q回1＜Q回2，回油分流器(2)的马达的转速存在的r1＜r2趋势。但由于回油分流器(2)马达是同轴连接，r1＝r2成立，所以必然存在回油分流器(2)2#马达带领1#旋转的情况，回油分流器(2)1#的负载的一部分转移至2#马达，转移量为ΔF回。
5)由F缸1、F缸2的差异(F缸1＞F缸2)，在回油分流器(2)存在的情况下，发生了ΔF回的负载转移量，总负载公式修订为：
F′1＝F进管1+F缸1+F回管1+F回1#-ΔF回，
F′2＝F进管2+F缸2+F回管2+F回2#+ΔF回
ΔF′＝F′1-F′2＝ΔF-2ΔF回
(2.3.2)
对比(2.3.1)，可以得到，ΔF′＜ΔF
通过上述分析，回油分流器(2)可以起到负的反馈作用。当回路中存在回油分流器(2)的情况下，各分回路的总负载有平均化的趋势，负载的差值趋向减小，影响到进油分流器(1)ΔQ泄＝Q泄1-Q泄2也趋向减小，进油分流器(1)实际输出流量差值ΔQ＝Q1-Q2随之缩小，从而使油缸(3)的运动速度差Δv＝v1-v2减小，实现提高油缸运动同步性能与精度。
其中：供油系统的额定压力：16MPa，额定流量：8.4L/min
进油、回油分流器为四通道，排量2.5ml/r，理论分流精度不高于5％。
油缸的直径80mm，行程1900mm。
在无回油分流器的回路中，最大行程平均误差85mm，精度4.47％。不改变其他任何因素，接入回油分流器，最大行程回油误差平均28mm，精度1.47％。
本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其包括进油分流器、油缸、供油系统和换向阀，所述进油分流器接受所述换向阀输出的高压油，所述进油分流器将高压油均分，所述要求同步运动的油缸一一对应连接在所述进油分流器的出口，其特征在于：其还包括回油分流器，所述回油分流器入口与所述油缸出口一一对应连接，所述回油分流器出口连接所述换向阀入口。
2.根据权利要求1所述的一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其特征在于：所述回油分流器内部将入口的液压油汇聚后由一个出口流出。
3.根据权利要求1所述的一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其特征在于：所述进油分流器与所述回油分流器结构和参数一致。
4.根据权利要求1所述的一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其特征在于：所述供油系统包含油泵、油箱和安全阀。
5.根据权利要求1所述的一种采用双组液压分流器实现多缸同步的控制回路，其特征在于：所述油缸为至少两缸。
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