一种高可靠性液压刚性同步系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高可靠性液压刚性同步系统及其工作方法，系统包括电磁换向阀、平衡阀、N个液控单向阀、N个溢流阀、N个油缸，电磁换向阀A口与平衡阀先导口、每个液控单向阀的先导口、每个油缸的有杆腔连通，电磁换向阀B口与平衡阀进油口连通，平衡阀负载口与每个液控单向阀的进油口连通，每个液控单向阀的负载口与对应油缸的无杆腔连通，每个溢流阀的进油口与对应的液控单向阀的负载口、对应的油缸的无杆腔连通，N个液控单向阀进油口与平衡阀负载口之间设有压力传感器，所述N≥2。本发明专利技术使用常规液压元件实现多个油缸刚性同步，同步精度高，安全性高，不受环境温度变化影响，兼顾电动泵大流量与手动泵小流量两种工作模式，整体可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性液压刚性同步系统及其工作方法
本专利技术属于液压
，具体涉及一种高可靠性液压刚性同步系统及其工作方法。
技术介绍
在一些大型重载设备的液压举升、倒伏机构中，为了实现较大推力，会采用两缸或多缸同时驱动。两缸或多缸需要同步动作，以保证机构能够平稳安全运行。同时在很多领域尤其是军用领域，对设备的环境温度适应性及失电情况下的手动应急操作功能有硬性要求，在这些条件下液压系统依然要保证良好的同步精度。现有液压技术同步控制一般采用同步马达同步、比例调速阀与位置传感器闭环控制同步、刚性同步。同步马达同步利用马达各输出口输出相等流量实现同步，同步马达价格较高，由于机械制造误差，内泄漏等原因，同步马达各输出口之间输出流量存在固有误差，且该误差会累积，最终导致同步误差过大。同时同步马达进口流量有限定范围，由于手动泵流量远低于电动泵流量，同步马达进口流量限定范围无法涵盖电动泵流量与手动泵流量，导致手动应急操作时同步精度大幅下降，有损坏设备的风险。比例调速阀与位置传感器闭环控制同步，在每个油缸上安装位置传感器，并利用比例调速阀对每个油缸进行单独控速，使每个油缸的位移量相同，保证同步。该方法同步精度高，但会增加阀与传感器的数量，成本较高，可靠性较低。而且在失电情况下，比例调速阀与传感器均无法工作，无法手动应急操作。刚性同步利用刚性机构将两个或多个油路并联的油缸刚性连接，不主动控制流量。当两个或多个油缸活塞处于受力平衡状态时，油缸活塞进行匀速直线运动，油缸同步动作。当任意一个油缸活塞受力不平衡而产生加速度时，油缸动作开始不同步，油缸之间的刚性连接机构发生弹性变形，随之产生的弹性应力使油缸活塞受力平衡，油缸恢复同步动作。刚性同步结构简单，精度高，成本低，流量大小对同步精度没有影响。刚性同步机构油缸活塞受力平衡所需弹性应力一定的情况下，机构刚度越高，弹性变形量越小，同步精度越高。大型重载设备由于自身重量较大，为了防止设备变形提高稳定性，设计上整体刚度很高，同时为了满足能够手动应急操作的要求，适合采用刚性同步方式。刚性同步机构两个或多个油缸活塞之间受力差异越小，受力平衡所需的弹性应力越小，机构弹性变形量越小，同步精度越高。为了尽量减小两个或多个油缸活塞之间的受力差异，刚性同步一般采用等载荷等压力设计。结构上将设备载荷均匀分布，油缸相对载荷均匀布置，使作用在每个油缸活塞上的载荷力相等。现有液压刚性同步系统液压原理图如图1所示，两个油缸规格相同，油路并联，有杆腔互相连通，无杆腔为承载腔，两个油缸无杆腔各设一个平衡阀作为安全及控速阀，无杆腔经过平衡阀后再互相连通。举升时油缸伸出，无杆腔油路加压，平衡阀正向开启，开启压力很低，造成的压力损失及差异可以忽略，两缸无杆腔压力相等，无杆腔推力相等。倒伏时油缸缩回，有杆腔油路加压，两缸有杆腔互相连通压力相等，有杆腔推力相等。倒伏时平衡阀反向开启在无杆腔形成平衡压力，两缸平衡阀平衡压力设定值相同，平衡压力作用在活塞上形成平衡力，平衡力一般至少为载荷力的1.3倍，防止设备倒伏时失速起控速作用；油缸在任意位置停止或油管爆裂时平衡阀关闭，使油缸停止在当前位置不下坠保证安全。举升时油缸活塞主要受力为无杆腔推力与载荷力，两缸活塞所受无杆腔推力、载荷力相等，由于载荷偏差及摩擦力等因素影响，两缸活塞受力存在差异，但载荷偏差和摩擦力造成的受力差异较小，机构只需微量弹性变形，产生的弹性应力即可使两缸活塞受力平衡，同步精度高。倒伏时油缸活塞主要受力为有杆腔推力、载荷力及平衡力，两缸活塞所受有杆腔推力、载荷力及平衡力相等，由于载荷偏差、平衡力误差及摩擦力等因素影响，两缸活塞受力存在差异。载荷偏差和摩擦力造成的受力差异较小，由于平衡力在油缸活塞受力中所占比重较大，平衡力误差造成的受力差异相对较大。相比举升，倒伏时需要机构产生较大弹性变形，产生的弹性应力才能使两缸活塞受力平衡，能够保证同步，但精度相对举升较低。液压系统设有多级过滤器，但长期运行后液压油里不可避免的会存在杂质。平衡阀内部是弹簧阀芯机构，弹簧阀芯机构比较精密很容易受杂质影响，造成平衡力产生较大变化，导致倒伏时两缸活塞的受力差异变大，受力平衡所需弹性应力变大，机构弹性变形变大。根据实际工程经验，受杂质影响两缸活塞所受平衡力产生差异时，很容易出现机构达到弹性变形极限后，弹性应力还是无法使两缸活塞受力平衡的情况，导致机构持续变形直至塑性变形甚至断裂，造成设备永久损坏。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提出了一种高可靠性液压刚性同步系统及其工作方法，使用常规液压元件实现多个油缸刚性同步，同步精度高，安全性高，不受环境温度变化影响，兼顾电动泵大流量与手动泵小流量两种工作模式，整体可靠性高。为实现以上目的的技术解决方案如下：一种高可靠性液压刚性同步系统，包括电磁换向阀、平衡阀、N个液控单向阀、N个溢流阀、N个油缸。所述电磁换向阀A口与平衡阀先导口、每个液控单向阀的先导口、每个油缸的有杆腔连通，电磁换向阀B口与平衡阀进油口连通，平衡阀负载口与每个液控单向阀的进油口连通，每个液控单向阀的负载口与对应油缸的无杆腔连通，所述N≥2。进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器连接于所述N个液控单向阀进油口与平衡阀负载口之间。进一步地，还包括油箱，每个溢流阀的进油口与对应的液控单向阀的负载口、对应的油缸的无杆腔连通，每个溢流阀的出油口与所述油箱连通。进一步地，每个溢流阀的溢流压力比系统工作压力高5％～10％。进一步地，所述溢流阀的阀芯为锥阀结构。进一步地，所述N＝2。进一步地，每个液控单向阀及对应溢流阀采用集成阀块的方式安装在对应的油缸上。进一步地，N个油缸为相同规格的油缸。进一步地，N个油缸相对载荷均匀布置。根据上述的高可靠性液压刚性同步系统的工作方法，所述方法包括举升过程和倒伏过程，所述举升过程为：所述电磁换向阀通电切换至左功能位，电磁换向阀P口通B口，T口通A口，压力油从电磁换向阀B口输出，压力油正向开启并通过平衡阀和N个液控单向阀分别进入对应的N个油缸的无杆腔，N个溢流阀处于关闭状态无泄漏，N个油缸的有杆腔里的液压油经过电磁换向阀A口至T口回油，举升过程中，位于平衡阀和液控单向阀之间的无杆腔油管一旦爆裂，液控单向阀进油口处压力急剧降低直至无压力，液控单向阀关闭，使油缸无杆腔中的液压油无法泄漏，油缸停止在当前位置保证安全；所述倒伏过程为：电磁换向阀通电切换至右功能位，电磁换向阀P口通A口，T口通B口，压力油从电磁换向阀A口输出至平衡阀的先导口、N个液控单向阀的先导口、N个油缸的有杆腔，N个液控单向阀、平衡阀在先导压力作用下反向开启，平衡阀负载口产生平衡压力，N个溢流阀处于关闭状态无泄漏，N个油缸无杆腔里的液压油反向通过对应的液控单向阀和平衡阀后，经电磁换向阀B口至T口回油，倒伏过程中，所述无杆腔油管一旦爆裂，平衡阀平衡压力释放，压力传感器检测到压力急剧降低，倒伏动作被关闭，液控单向阀导压口处无压力，液控单向阀关闭，使油缸的无杆腔中的液压油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，包括电磁换向阀(1)、平衡阀(2)、N个液控单向阀、N个溢流阀、N个油缸。/n所述电磁换向阀(1)A口与平衡阀(2)先导口、每个液控单向阀的先导口、每个油缸的有杆腔连通，电磁换向阀(1)B口与平衡阀(2)进油口连通，平衡阀(2)负载口与每个液控单向阀的进油口连通，每个液控单向阀的负载口与对应油缸的无杆腔连通，所述N≥2。/n

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，包括电磁换向阀(1)、平衡阀(2)、N个液控单向阀、N个溢流阀、N个油缸。
所述电磁换向阀(1)A口与平衡阀(2)先导口、每个液控单向阀的先导口、每个油缸的有杆腔连通，电磁换向阀(1)B口与平衡阀(2)进油口连通，平衡阀(2)负载口与每个液控单向阀的进油口连通，每个液控单向阀的负载口与对应油缸的无杆腔连通，所述N≥2。


2.根据权利要求1所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，还包括压力传感器(3)，所述压力传感器(3)连接于所述N个液控单向阀进油口与平衡阀(2)负载口之间。


3.根据权利要求2所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，还包括油箱(10)，每个溢流阀的进油口与对应的液控单向阀的负载口、对应的油缸的无杆腔连通，每个溢流阀的出油口与所述油箱(10)连通。


4.根据权利要求3所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，每个溢流阀的溢流压力比系统工作压力高5％～10％。


5.根据权利要求3所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，所述溢流阀的阀芯为锥阀结构。


6.根据权利要求3所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，所述N＝2。


7.根据权利要求2-6任一项所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，每个液控单向阀及对应溢流阀采用集成阀块的方式安装在对应的油缸上。


8.根据权利要求7所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，N个油缸为相同规格的油缸。


9.根据权利要求8所述的高可靠性液压刚性同步系统，其特征在于，N个油缸相对载荷均匀布置。

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【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮亮，朱雷雷，祝小康，王运泽，许志凯，代记霞，
申请(专利权)人：南京智真电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32