已经获得实际应用的液压同步系统有不少,如采用调速阀控制或电液比例调速阀控制的并联液压缸同步系统,采用等量分流阀的双缸同步系统及采用伺服阀控制的同步系统等等。但是,对于大型、重型机械设备的液压系统,由于执行元件所需的流量很大,全流量通过这些控制阀所产生的节流损失较大,因此系统的效率较低,有些系统的成本较高。若采用变量泵的容积调速同步回路,虽然可获得高效率,但同步精度较差。
点。
针对上述存在的问题。我们在机液伺服同步系统研究的基础上,通过对机液伺服阀进行改进,研制出一种高效率、高精度、低成本的带液压伺服补偿的等流量双泵同步系统。
1带液压伺服补偿的等流量双泵同步系统的工作原理带液压伺服补偿的等流量双泵同步系统的工作原理如所示。两个尺寸相同的液压缸9、10分别由大流量的等流量双泵(主泵)1、2主要供油,再加上由小流量的补偿泵16来的压力油经伺服阀11和单向阀5、6分别给液压缸9、10进行补偿供油。
泵1、2输出的大流量压力油分别经单向阀3、4和换向阀7、8直接进入液压缸9、10,液流不经过节流元件。因此没有节流损失,回路效率艮高。用两个等流量泵独立给两个等尺寸液压缸供油,在没有补偿供油的情况下,理论上可实现缸的运动速度相同(同步)。但实际上只能基本同步,因为液压元件的制造误差及两支路可能负载不同、容积效率不同等方面的原因,会导致两缸的运动速度(位置)产生误差。
为了消除或减少这个误差,我们在系统中设置了液压伺服补偿装置。
液压伺服补偿装置由位置误差检测装置、反馈装置和机液伺服阀组成。在与两活塞杆铰接的横梁12上装有两个滚轮13,通过绕在两个滚轮上的钢带U(用固有频率高的弹簧张紧)可以检测出两个液压缸的位置误差,并通过反馈杠杆15进行放大反馈控制机液伺服阀11,从而控制给两缸补偿供油流量的大小。
若缸9活塞伸出时的位置稍稍超前于缸10,钢带14在张紧弹簧的作用下带动杠杆15绕支点往逆时针方向作微小转动,伺服阀11的阀芯跟着向上作微小的移动,从而改变了阀的两个开口量,使进入缸9的补偿流量减小而进入缸1的补偿流量增大,于是两缸运动趋于同步。反之,若缸10活塞伸出的位置稍稍超前于缸9,则伺服阀11的阀芯向下作微小的移动,使进入缸10的补偿流量减小而进入缸9的补偿流量增大,结果也使两缸的运动趋于同步71,使系统达到高的同步精度。
本系统是采用机液伺服补偿装置作同步误差补偿,在设计制造位置检测装置和反馈机构时,采取了尽量减小传动间隙的措施。
设置温度漂移补偿,位置检测装置受环境温度变化引起的长度变化是一个不可忽视的重要问题,当环境温度变化较大时,温度漂移成了影响同步精度的主要因素。为了消除这个因素的影响,我们根据检测装置材料的膨胀系数,在系统中设置了温度漂移调节补偿。
选择适当的伺服阀开0量和反馈放大系数,对于一舨伺服阀,开口量愈小精度愈高。但是该伺服阀不同于普通的机液伺服阀,其开口董应较大,特别是两泵的流量差别较大时,伺服阀的开口量更应取大些。
反馈放大系数由反馈杠杆的杠杆比决定的。放大系数愈大,同步精度愈高。这种大开口量阀的工作稳定性好,可选取较大的放大系数。但是,放大系数太大,当环境温度变化大时会增大零点漂移,甚至还会导致系统工作不稳定。
3试验结果及结论本系统的试验结果如下:带液压伺服补偿的同步精度包括起动、制动、换向的过渡过程不带液压伺服补偿的同步精度当人为造成双泵流量不等(其中一个泵用支路节流),不带液压伺服补偿的同步精度误差由3mm增大至60mm(再大的误差没有作试验),用液压伺服补偿后的同步精度仍达到前述的补偿同步精度。
由试验结果可知,带液压伺服补偿的等流量双泵同步系统可达到较高的同步精度,能满足许多大型、重型机械设备的同步要求。特别是它具有结构简单、成本低、效率高等突出优点,是一种较为理想的大型、重型机械设备的液压同步系统。