液压的同步技术探究

液压的同步技术探究

刘若愚

派克汉尼汾（天津）液压有限公司 天津 300060

摘要：科学技术的快速发展使我国快速进入现代化发展阶段的同时推动我国快速进入现代化发展阶段，随着我国工程建设事业的蓬勃发展，各类重型机械也得到了广泛应用，在重型机械驱动过程中，液压系统起到关键作用，而液压同步控制系统则又是液压系统中十分重要的技术关键，液压同步的精度效果有时候决定了工程质量的好坏。

关键词：液压；同步技术

引言

我国工业建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就和成果，为我国经济建设贡献力量。为了保证重型机械调速器的良好的动态性能,我国整个调速器业界都趋向使用电气的接力器反馈。但是,作为用户,特别是国内用户都希望有机械开限和纯手动的功能,以便于检修和提高运行的安全性。作为纯手动和机械开度的关键,是良好的机械反馈。

1液压同步技术的基本原理

液压同步技术是如何通过液压把行程测量值(发送器端)发送给远端的接收器,使行程测量值准确再现的呢?这和电气技术中的电桥有相似之处,它应该是自动电桥原理的液压化。图1是液压同步技术的基本原理示意图,图中两只可控的阀口a和b串联在压力油源和回油之间,假设a和b具有相等的阀口宽度w,a和b之联接点就产生一个确定的压力p,如果阀口a和b的开口la等于lb,那么这个压力(在忽略管路压降时)就于Ps/2。当可控阀口a的开口la由接力器行程控制,可控阀口b的开口lb由压力p与Ps之差来控制,这时lb就始终跟随la的变化。这就是说可控阀口b的开口lb再现了可控阀口a的开口长度。当可控阀口a安装在接力器附近并接受接力器行程的控制,再通过一定长度的管路与安装在调速器上的可控阀口b,这样阀口b的开度就与接力器的行程成正比例关系,实现了无刚性杠杆和钢丝绳的接力器行程机械式反馈。在图1的原理图中,可以看到,在忽略其它外力和粘滞摩擦力的条件之下,无论油源压力如何变化,lb始终保证对la的跟随。这就是说,液压同步技术在理论上不受油源压力的影响。

图1　液压同步原理图

我们从电工学知道电桥的工作原理是在一个电源上串联两个电阻,它们的电流是相等的,它们的电压降与电阻成正比例。这里液压回路中的两个节流口a和b的液阻是串联的,它们的流量是相等的。

2液压同步系统的分类

目前学术界与国家有关部门还并未对液压同步系统做出标准与细分，不过根据业内相关人员的经验与意见大致可将其分为以下几种类别。1.各种辅助阀、泵控制的液压同步;2.采用容积与流量控制的液压同步;3.采用液压缸与液压马达控制的同步;4.采用闭环与开环控制的液压同步等等。

3液压的同步技术

3.1加热炉推钢机液压系统参数确定

液压系统的参数是一项具备综合性的指标，因此，它首先需要满足工况的使用要求，另外，也需要根据具体的使用环境的工作介质和压力等进行综合性的分析。在设计过程中考虑到加热炉的入炉钢坯温度约为800℃，为了使设备运行的安全性得到进一步的保障，选用水乙二醇作为阻燃介质，由于其自身的润滑性能不好，而且对多种材质的密封件具有一定的腐蚀性，所以需要考虑液压缸活塞杆以及相互连接部分的性能等。通过设计多种方案进行比较，从经济性、可行性角度出发最后选择最佳的方案。

3.2容积方式

容积方式去实现液压同步就是使相同容积的液压油进入到多个相同尺寸与型号的液压缸，使得多个液压缸能够实现位移同步。在用容积方式调节的方式下，进过泵输出的油液直接进入液压缸，中间没有进过任何调速阀等阻碍。可以细分为执行油缸串联同步，同步液压缸同步，同步液压马达同步等回路。1．执行油缸串联同步，将两个或两个以上的执行液压油缸串联在一起，前一个油缸的输出口输出油进入下一个油缸的输出口，多个油缸排出与接收油液容积在没有泄漏的情况下可以达到完全一致。这种方式可以在无泄漏等理想情况下实现多个执行油缸的同步运动，也允许一定范围内的偏载载荷。2．同步液压缸同步，用一个或者两个共用的活塞杆作为控制设备将两个及以上的液压缸实现同步控制，条件是两个执行液压缸必须尽量做到结构与制造一致，在相对理想的状态下两根执行油缸的容积效率几乎相等，进而运动的位移也相等。此方案由于在实际设计制造与工况一般仅使用两个执行油缸。3．同步马达同步，将两个或两个以上的液压马达的旋转轴连接在一起，前提是多个液压马达必须是相等的，容积效率一致的。每个液压马达控制对等的一个液压执行元件，当多个容积相同的液压马达通过共同转轴转动时，输出的油液量也相等，当油液进入容积相等的各个液压执行元件的时候执行元件的速度与位移均可实现相等，回流油液则可以经过同一管道流回油箱。

3.3运用液压同步技术优点

1.实现了无推拉杆、无拐臂、无重锤、无钢丝绳的接力器机械位置反馈;2.较现有的柔性反馈有好得多的动态特性;3.设计、生产和安装方便。现场布局清爽、美观且性能不受外部环境的影响,不怕外部的干扰。1.相对于柔性反馈有高得多的稳定性;2.用于接力器反馈的液压同步器具有较强的抗油污和防卡涩能力。在平衡位置,假设接收器端的差动阀卡死,当发送器于接收器之间的行程差为全行程的0.1%和1%时,差动活塞上将产生80N和800N的推力,足以克服卡涩的影响。从液压同步反馈的设计和理论分析和仿真研究的这部分结果看,它具有许多优点,但是从全部的研究来看,还是有许多应该予以改进的地方,从而获得更好的动态效果。从现有情况来看,它完全可以满足开度限制和手动控制的需要,结果进一步的研究和改进,我们相信把它应用于调速器伺服控制的主要控制手段是有可能的。

4设计中需要注意的问题分析

1.控制好液压缸的同步，要解决好对这个问题需要根据一定的原理，即电机转速度相同时，泵流量也是相同的，此时要选择型号相同的液压泵和电机；2.控制好噪声以及介质所带来的污染等。液压系统对于工作介质的清洁度有着比较高的要求，而且介质的干净与否会对整个推钢机的使用寿命和运行性能产生直接作用。改进后同时使用了2种过滤方式，即外循环过滤系统和自动报警回油过滤器。

5流量控制方式

1.节流阀调速回路，通过人工改变溢流阀的阀口开度大小来调节进出阀口的油液流量来控制进入液压执行器的流量。流量相等则在相同型号的液压执行元件中速度与位移均相等，从而实现同步控制。2.同步阀调速回路，原理类似于节流阀调速回路，同步阀同步回路也是通过调节分流阀、集流阀、分流集流阀等同步阀内的节流口开度大小，以产生不同的节流压降，保证节流孔前后压差相等，确保这一对节流孔流量值关系不变。3.伺服换向阀调速回路，结构使用伺服换向阀，伺服阀的油液口开度可通过相应的信号控制，可控性与鲁棒性强好，液压执行元件的同步性高于以上各种同步方式。

结语

液压同步控制系统现在已经趋于成熟，产品安全可靠，经济效益明显。当前我国正在向工业4．0方向发展，工程机械的生产制造与使用控制系统正在被越来越多的企业所应用。在未来，液压同步系统以其独特的性能并结合物联网等先进技术，在工程机械领域的应用也会趋向于无人化、远程化操作，使得工程机械可以进入到人们无法到达或者危险的场所，这对于整个行业都有着革命性的意义。

参考文献

［1］吕哲．大型LNG储罐穹顶同步提升系统研究［D］．天津大学，2014．

［2］朱士伟．全液压滚切剪电液伺服协同控制策略研究［D］．太原科技大学，2014．

［3］石云飞．基于多点容积同步的大型结构物连续顶升系统研究［D］．天津大学，2016．

［4］吴亮.天钢3#加热炉控制系统设计及跟踪系统开发[D].沈阳：东北大学,2010.