液压同步回路及液压启闭机同步控制研究.pdf
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1、2 0 1 3 年7 月 第4 l 卷第1 4 期 机床与液压 M A C H I N ET O O L H Y D R A U U C S J u I 2 0 1 3 V 0 1 4 1N o 1 4 D O I :1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 4 0 2 3 液压同步回路及液压启闭机同步控制研究 宁辰校1 ,张戌社1 ,罗占兴2 ( 1 河北科技大学机械工程学院,河北石家庄0 5 0 0 1 8 ;2 河北省黄壁庄水库管理局,河北石家庄0 5 0 2 2 4 ) 摘要:分析了液压同步回路的类型、基本工作原理及特点,指出了影响
2、液压启闭机同步精度的主要因素,对液压启闭 机的同步控制策略及几种同步控制方案进行了分析比较,探讨了进一步提高同步精度和同步系统稳定性的措施。 关键词:液压同步回路;液压启闭机;同步控制;同步精度 中图分类号:T H l 3 7 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1 3 8 8 1 ( 2 0 1 3 ) 1 4 0 6 6 4 S t u d yo nt h eH y d r a u l i cS y n c h r o n o u sC i r c u i ta n dS y n c h r o n o u sC o n t r o lo ft h e H y d r a u l i c
3、H o i s t N I N GC h e n x i a 0 1 Z H A N GX u s h e l ,L U OZ h a n x i n 9 2 ( 1 C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dE n g i n e e r i n g ,H e b e iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y , S h i j i a z h u a n gH e b e i0 5 0 0 18 ,C h i n a ; 2 H e b e iH u a n g b i z
4、 h u a n gR e s e r v o i rM a n a g e m e n tO f f i c e ,S h i j i a z h u a n gH e b e i0 5 0 2 2 4 ,C h i n a ) A b s t r a c t :T h ec o m n l o nt y p e s ,w o r k i n gp r i n c i p l ea n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i co ft h eh y d r a u l i cs y n c h r o n o u sc i r c u i t
5、w e r ei n t r o d u c e d T h ee s s e n t i a lf a c t o ma f f e c t i n gs y n c h r o n i z a t i o np r e c i s eo ft h eh y d r a u l i ch o i s tw e r ei n d i c a t e d T h ec o n t r o ls t r a t e g i e sa n dp r o g r a m s 0 ft h e h y d r a u l i ch o i s tw e r ec o m p a r e d F u r
6、t h e rm o r e s e v e r a lm e a s u r e si m p r o v i n g t h es y n c h r o n i z a t i o np r e c i s ea n ds t a b i l i t yw e r e d i s c u s s e d K e y w o r d s :H y d r a u l i cs y n c h r o n o u sc i r c u i t ;H y d r a u l i ch o i s t ;S y n c h r o n o u sc o n t r o l ;S y n c h
7、r o n i z a t i o np r e c i s e 在很多机器设备中需要多执行装置进行同步驱 动。同其他驱动方式相比,液压同步驱动具有结构紧 凑、运行平稳、易于自动化、适宜大功率等突出的优 点,所以广泛应用于各类需同步驱动的场合u - 。液压 启闭机是航运船闸、水库坝体等大型水利水电工程中 的重要设备,它通过双缸同步运动驱动闸门的启闭。 为保证水利水电工程的安全可靠运行,要求液压启闭 机同步精度高、稳定性好。因此,有必要对液压同步 回路及液压启闭机的同步控制进行研究。 1液压同步回路的类型及特点 1 1同步回路的类型 液压同步回路的分类方式不同,就有不同的类 型。 按实现的任务分
8、,有力同步、速度同步和位移同 步回路;按实现同步的原理分,有机械控制同步回 路、流量控制同步回路和容积控制同步回路;按是否 双向同步控制分,有单向同步回路和双向同步回路; 按液压缸的连接方式分,有串联式同步回路和并联式 同步回路;按输出量是否反馈分,有开环控制同步回 路和闭环控制同步回路;按所用液压元件分,又有采 用节流阀、调速阀、分流集流阀、电( 机) 液伺服 阀、电液比例阀、数字控制阀、同步缸、同步马达及 电控变量泵等类型的同步回路2 | 。 1 2 机械控制、流量控制和容积控制同步回路的 比较 机械控制同步回路如图1 所d 示,该回路主要通过机械结构使a 活塞杆刚性连接而实现同步。其 特
9、点是工作可靠、油路结构简单, 适用于跨度小、负载均衡的场合。 流量控制同步回路是通过流 量阀控制流入( 或流出) 液压缸 液体的流量大小实现同步。各类 流量控制阀( 如节流阀、调速阀、图1 竺謦控型 分流集流阀、比例流量阀、伺服 同步回路 流量阀、数字流量阀等) 都可用于流量控制同步回 路。回路中选用的流量阀不同,回路的性能、特点就 各不相同。可根据同步驱动的实际需要构成不同特点 的流量控制同步回路。 图2 所示是采用调速阀的流量控制同步回路。该 收稿日期:2 0 1 2 0 5 2 2 基金项目:石家庄市科技局资助项目( 1 0 11 3 3 3 1A ) 作者简介:宁辰校( 1 9 6 3
10、 一) ,男,副教授,主要从事液压传动与控制的教学与研究工作。E m a i l :n i n g c h e n x i a o 1 6 3 c o r n o 万方数据 第1 4 期 宁辰校等:液压同步回路及液压启闭机同步控制研究 6 7 回路在两液压缸的进油路上分别接人一个单向调速 阀,由调速阀控制进入两液压缸的流量,可实现同步 运动。采用调速阀的液压同步回路结构简单、成本 低;但同步精度不高,且调整较麻烦,不宜用于变负 载工况。 图2 流量控制同步回路 容积控制同步回路通过控制液压系统中密闭容积 的大小实现同步。液压系统对称是容积控制同步常见 的实现形式。液压缸串( 并) 联同步回路、
11、并联马 达( 泵) 同步回路、同步缸同步回路等采用的就是 容积控制同步原理。系统中对应元件的几何尺寸偏 差、泄漏量的差异等会直接影响同步精度。 图3 所示为一种 容积控制同步回路。 回路中用两个相同排 量的双联液压泵,分 别驱动两个几何尺寸 相同的液压缸,以实i 现两缸同步。该回路 无节流损失和溢流损 失,效率高;但受容 图3 容积控制同步回路 积效率的影响,同步精度低。 1 3闭环控制与开环控制同步回路的比较 闭环控制与开环控制液压同步回路的区别在于是 否对执行元件的输出进行反馈及控制p 1 。 图2 、图3 所示的同步回路就属于开环控制同步 回路。此类回路的共同特点是完全靠液压元件本身的
12、精度保证执行元件的同步运动,当受到偏载等因素的 影响时,同步精度低、稳定性差。 图4 所示为一种闭环控制同步回路。电液伺服阀 A 依据位移传感器B 、c 实际测得的两个活塞杆的位 移量作为反馈信号,来持续不断地调整阀口开度,控 制输入两个液压缸的流量,实现同步运动。闭环控制 同步回路结构复杂、成本高,但能在运动过程中及时 纠偏,进而得到高精度的同步运动,所以,广泛应用 于自动控制的高精度同步驱动装置。 图4 闭环控制同步回路 2 液压启闭机的同步控制 2 1 影响同步精度的因素 ( 1 ) 负载变化 液压启闭机双缸负载的大小不仅取决于闸门的重 力,还与闸门的运行阻力有关。泥沙、各种垃圾等落 入
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- 液压 同步 回路 启闭 控制 研究
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