串聯液壓缸同步回路與機械式液壓缸同步相結合的利弊分析

趙啟焱 羅明生 黃 超 張亞坤

(鄭州大學 機械工程學院，河南 鄭州 450001)

在液壓系統中，保證兩個或兩個以上的執行元件在運動中具有相同的速度或者相同的位移時，有機械式同步和液壓同步回路兩種方式，;在由同一動力源的提供動力的多執行元件的系統中，雖然可以保證這些執行元件的有效工作面積相等，但由于它們在工作時可能會承受不同的負載，由于不同的摩擦阻力和泄漏量的不同，還有制造上的誤差，很難實現多個執行元件的同步動作。同步回路和機械式的同步連接就是為了克服或減小上述因素的影響兒童設置的回路。

圖示為采用補償措施的串聯液壓缸同步回路及采用機械連接的液壓缸活塞桿，在理想的情況下，只要保證兩個液壓缸的串聯油腔活塞的有效工作面積相等，那么當第一個液壓缸回油腔排出的油液進入第二個液壓缸的進油腔時，由于流量相等，工作面積相等，那么油液推動兩個液壓缸活塞的運動速度就會相等，從而實現同步運動。

但由于制造中存在的誤差和回路中的油液泄露，會嚴重影響串聯液壓缸的同步回路的精度，而且當液壓缸經過長時間工作后，由于活塞的磨損會產生嚴重的失調現象，所以圖中加入了補償裝置。在活塞下行的過程中，若出現不同步的情況，先運動到底的液壓缸活塞將觸動相應的行程開關，發出信號使對應的電磁鐵通電，此時壓力油便經過相應的二位三通電磁換向閥和液控單向閥想另一液壓缸的對應油腔內補油，使其運動到底，從而實現液壓缸同步運動的補償。

機械式同步的方式主要有兩種:

1.兩個氣缸，用安裝在兩邊機架上的兩根同模數齒條和活動臺上一根軸上兩端與齒條嚙合的兩個同齒數齒輪同步。

2.兩個油缸，把兩根活塞桿與活動工作臺用機械方式連接為一個剛性整體，保證了同步。

這兩種方式的同步在液壓缸內部壓力不同是會產生對液壓缸推桿剛性的彎矩，當彎矩過大時會對液壓缸的推桿造成不可逆的損壞。

機械式同步的優點就在于結構簡單，故障率低，并且同步精確度比較高，但是在兩液壓缸的壓力差較大時產生的不平衡力會對機械連接裝置產生較大損傷;而采用補償措施的串聯液壓缸同步回路可以使誤差控制在較小的范圍，但是它不適用于大負載的液壓系統;下面就針對兩種方式相結合的利弊進行分析:

兩種同步方式的結合可以使其應用在較大負載的液壓系統下，機械的連接可以承擔大部分的負載，在大部分的情況下，機械連接會單獨起作用，這樣可以使同步回路中的換向閥和單向閥保持休息狀態，從而延長整個系統的壽命;還同時在兩液壓缸的壓力差值突然增大時可以啟動同步回路的作用，來保護機械連接部分不出現失效情況。

但是在這種協同作用下，機械式同步的高精度和采用補償措施的串聯液壓缸同步回路的高精度不免會有一定的浪費，而且兩者的結合使得整個系統過于復雜，失去了機械同步連接的簡潔性;同時系統的初始成本將增高，但由于系統的有效工作壽命得到延長，可以一定程度上對系統的成本進行補償。

在液壓系統中，將機械式同步和液壓同步回路相結合的方法是一種新穎的執行元件同步的思路，這種思路同步了兩種方法的優點，有效提高了系統同步的精度，極大地延長了系統的使用壽命，同時也減少了系統的故障率，不失為一種值得深入探討的液壓系統同步的思路。

［1］馬勝剛，李延民，馬泳濤，馮靜，張建立，劉能宏.液壓與氣壓傳動［M］.北京:機械工業出版社，2011:147-150.

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