為了實(shí)現同步功能,根據傳動(dòng)方式的不同,可以分為幾種同步方式:機械傳動(dòng)同步、液壓傳動(dòng)同步、電氣傳動(dòng)同步。
同步運動(dòng)包括速度同步和位置同步兩類(lèi)。速度同步是指各執行元件的運動(dòng)速度相同,而位置同步是指各執行元件在運動(dòng)中或停止時(shí)都保持相同的位移量。
常見(jiàn)的幾種多缸運行液壓位置同步回路如下:
1.節流閥同步回路
圖示兩個(gè)油缸的同步由普通的節流閥來(lái)調節。在每個(gè)油缸的無(wú)桿腔和有桿腔均設計有節流閥,可以對每個(gè)油缸活塞桿的伸出和縮回速度單獨進(jìn)行調節。為保證同步效果,建議中間管路的布置盡量對稱(chēng),這一點(diǎn)也適合以下談到的各種回路。
優(yōu)點(diǎn):回路簡(jiǎn)單,容易實(shí)現,成本低。如果存在機械剛性連接,同步效果會(huì )更好!
缺點(diǎn):同步精度不高,調節流量易受負載變化的影響。
2.調速閥同步回路
圖示為采用調速閥同步的回路,每個(gè)油缸設計一個(gè)獨立的調速閥,可以對油缸的速度單獨調節。如果多個(gè)油缸的布置比較分散,為了減小管路,建議把調速閥做成缸旁塊的型式,直接安裝在油缸上。
優(yōu)點(diǎn):由于調速閥的特性,節流孔調定后其前后壓差不變,不受負載變化的影響,因此其同步精度比節流閥高。
缺點(diǎn):適用于普通精度要求的場(chǎng)合。
3. 分流馬達同步回路
圖示為典型推薦的分流馬達同步回路設計。一般來(lái)說(shuō)溢流閥1和單向閥2可以由同步馬達廠(chǎng)商整體提供并設定好。單向閥3的選擇必須注意彈簧開(kāi)啟壓力。節流閥4用于同步馬達速度的控制,對于垂直負載來(lái)說(shuō),必須是出口節流。
同步馬達有各種型式,如齒輪式和柱塞式等,同步精度也各有差異。
作為一個(gè)獨立的流量控制機構,分流馬達對于同步誤差不具備直接的測量手段,所以同步誤差只能在液壓缸到達行程末端時(shí)進(jìn)行調整。圖中液壓回路中安裝的各類(lèi)閥具有以下一些功能:溢流閥1的目的是防止在液壓缸出口由于壓力過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)高壓力。因此即使回路中只有一只液壓缸已經(jīng)提前完成了整個(gè)行程,其它的液壓缸仍然可以正常完成其工作行程。單向閥2和3的作用 是保證分流馬達的每腔分配室都能維持一個(gè)大約4bar的最小壓力。
保證系統最小壓力是非常重要的。當其中一只液壓缸已經(jīng)完成其全部工作行程時(shí),分流馬達仍然在為其余速度較慢的液壓缸工作。這時(shí),系統的最小壓力就保證了管路相通的速度較快的液壓缸不會(huì )發(fā)生吸空現象。
優(yōu)點(diǎn):分流馬達可以實(shí)現多個(gè)油缸(部分產(chǎn)品可以達12個(gè)油缸)同步,根據不同馬達類(lèi)型和不同供應商產(chǎn)品制造工藝,同步精度在0.5~5%之間,同步效果不錯。
缺點(diǎn):具有較高同步精度的分流馬達如柱塞式分流馬達較貴,而且同步效果受油液黏度、流量水平、負載均衡程度等的影響。如果多個(gè)油缸在運行過(guò)程中的負載很不均衡,不推薦采用分流馬達同步回路,因為其不具有自動(dòng)補償功能。
4. 由調速閥+節流閥(阻尼)補償+位移傳感器等構成的回路
圖示為采用調速閥+節流閥(阻尼)+位移傳感器的原理參考。在該設計中,一個(gè)主電磁換向閥之后是四個(gè)調速閥,分別控制四個(gè)油缸的升降。但是由于負載的不均衡,或者無(wú)法確保四個(gè)調速閥完全調的一致,油缸的位移在運行過(guò)程中會(huì )有偏差,如果偏差超出可接受值,這時(shí)候可以通過(guò)每個(gè)油缸獨立的“電磁閥+液壓鎖+阻尼”回路對此進(jìn)行補償,補償是屬于微調的流量,具體什么時(shí)候該補償,補償多少,需要結合油缸上位移傳感器的數值通過(guò)編程實(shí)現。
優(yōu)點(diǎn):每個(gè)油缸可以單獨調節,與位移傳感器組合實(shí)現閉環(huán)控制,實(shí)現自動(dòng)補償,控制精度較高,不受偏載影響。
缺點(diǎn):系統設計略復雜,需要用到位移傳感器,對電氣控制要求更多了。
5. 同步缸同步回路
圖示為采用同步缸的液壓回路參考。每個(gè)油缸的速度由調速閥控制(圖示畫(huà)法為節流閥),同步效果由同步缸保證。作為可選項,為了彌補長(cháng)期工作之后油缸內泄露對同步效果的影響,右邊的獨立閥組用于終點(diǎn)補油,可不定期用。
優(yōu)點(diǎn):因為每次同步缸動(dòng)作時(shí)排出的體積絕對相等,同步精度高。
缺點(diǎn):同步缸需要根據實(shí)際系統定制,無(wú)標準化產(chǎn)品,通常比較昂貴。
6. 比例閥/伺服閥同步回路
圖示同步回路為采用比例閥/伺服閥的兩缸同步回路。每個(gè)油缸對應一個(gè)比例閥/伺服閥,油缸運行位置由位移傳感器檢測,實(shí)現閉環(huán)控制。
通常采用伺服閥同步的回路,也是一個(gè)壓力控制回路,即該設備需要實(shí)現“位置控制+力控制”的雙重控制。
優(yōu)點(diǎn):控制精度高,可達到μm級別的控制,原理通常并不復雜。
缺點(diǎn):對電氣控制要求高,需要電氣工程師與液壓工程師共同配合,結合比例閥或伺服閥的不同特性,實(shí)現最優(yōu)的控制策略,才能保證同步效果。