一種同步液壓系統(tǒng)及起重機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種同步液壓系統(tǒng)及起重機(jī)。同步液壓系統(tǒng)包括油泵、控制元件、第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件；控制元件包括用于粗調(diào)流量的一級控制元件和用于精調(diào)流量的二級控制元件；所述一級控制元件包括第一換向閥、第二換向閥以及同步元件；所述二級控制元件包括第三換向閥、第四換向閥以及比例換向閥。本發(fā)明采用兩級同步，調(diào)節(jié)精度高，可靠性能好，同時避免了大通徑比例換向閥的選型，節(jié)約了成本。
【專利說明】
一種同步液壓系統(tǒng)及起重機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及液壓技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種同步液壓系統(tǒng)及起重機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著制鋁行業(yè)的大容量預(yù)焙電解槽技術(shù)不斷發(fā)展，制鋁企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，要求鋁電解多功能天車具備更加完備的功能，多功能機(jī)組的機(jī)械化和自動化水平隨之提高。更換陽極機(jī)構(gòu)是中心下料預(yù)焙電解槽的主要操作機(jī)構(gòu)，為了提高更換陽極效率，新型鋁電解多功能機(jī)組采用了雙陽極更換方式。由于陽極更換機(jī)構(gòu)的雙油缸行程較長，在現(xiàn)場工作中同步誤差過大導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)兩陽極之間的覆蓋料掉落的情況，既污染了工作環(huán)境又增加了車間清潔難度。因此，急需一種同步性能好的同步液壓系統(tǒng)。
[0003]目前的同步液壓系統(tǒng)一般用分流集流閥來實現(xiàn)同步，該方式屬于開環(huán)控制方式，同步精度關(guān)鍵取決于液壓元件本身精度。油缸的工作載荷，制造精度、油缸密封情況以及自身摩擦阻力，經(jīng)過兩油缸的液壓管路長度、管接頭數(shù)量等都會影響油缸的同步精度。傳統(tǒng)開環(huán)液壓同步回路無法滿足同步精度要求高的場合。
[0004]若采用常見的比例換向閥或比例調(diào)速閥串聯(lián)在兩油缸各自主油路上的閉環(huán)方式，必然選用大通徑型號閥，成本大幅提高，同時存在比例閥大流量控制啟動時超調(diào)量大和過渡過程同步精度低等問題。另外比例方向閥抗污染性較差，若由于污染或電控原因?qū)е卤壤较蜷y不能正常工作，將會導(dǎo)致雙缸同步運動完全失控，系統(tǒng)可靠性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種同步精度高、且能既能實現(xiàn)同步動作又能實現(xiàn)獨立動作的同步液壓系統(tǒng)，本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種同步液壓系統(tǒng)，包括油栗、控制元件、第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件;控制元件包括用于粗調(diào)流量的一級控制元件和用于精調(diào)流量的二級控制元件;所述一級控制元件包括第一換向閥、第二換向閥以及同步元件;所述二級控制元件包括第三換向閥、第四換向閥以及比例換向閥;所述比例換向閥的兩個工作油口分別與第三換向閥和第四換向閥的進(jìn)油口并聯(lián)。
[0006]所述一級控制元件與油栗連接;所述油栗的出油口通過第一換向閥可選擇地和同步元件的進(jìn)油口或第三換向閥的進(jìn)油口連通;所述油栗的出油口通過第二換向閥可選擇地與同步元件的進(jìn)油口或第四換向閥的進(jìn)油口連通；
所述同步元件的一個工作油口通過第一換向閥可選擇地與同步元件的進(jìn)油口形成回路或與第三換向閥的回油口連通;所述同步元件的出油口通過第二換向閥可選擇地與同步元件的另一個工作油口形成回路或與第四換向閥的回油口連通；
所述第三換向閥、第四換向閥的工作油口分別與第一執(zhí)行元件、第二執(zhí)行元件的進(jìn)油口連通;所述第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件的輸出端分別設(shè)置有與控制器連接的位移傳感器;所述比例換向閥與控制器連接。
[0007]綜合現(xiàn)有技術(shù)開環(huán)液壓同步以及閉環(huán)液壓同步回路的優(yōu)缺點，本發(fā)明采用兩級同步回路方案，首先采用同步元件對主油路上的進(jìn)油進(jìn)行第一級粗調(diào)同步，使分別進(jìn)入第三換向閥和第四換向閥的液壓油流量大致相等;然后通過比例閥對所分流量進(jìn)行第二次調(diào)節(jié)即精調(diào)同步。本發(fā)明改變傳統(tǒng)的同步回路將比例換向閥串聯(lián)在主油路上的方式，選擇將比例換向閥作為一個旁路進(jìn)行精調(diào)，避免了使用大通徑型號閥，使得設(shè)計成本大大降低。此夕卜，同時也避免了比例閥大流量控制啟動時超調(diào)量大和過渡過程同步精度低等問題。在進(jìn)行同步控制時，通過執(zhí)行元件上的位移傳感器檢測出各執(zhí)行元件的移動位移，通過與位移傳感器相連的控制器對各執(zhí)行元件的位移進(jìn)行比較，計算出差值并將補償信號傳送到比例換向閥，控制比例換向閥的動作和開度，通過對第三換向閥和/或第四換向閥的主油路進(jìn)行液壓油補償動作，實現(xiàn)各執(zhí)行元件的同步。本發(fā)明通過換向閥和流量控制閥對流量的合理巧妙設(shè)計，使得雙油缸既能實現(xiàn)高精度地同步運動的同時，又能通過第一換向閥和第二換向閥工作位的切換實現(xiàn)兩執(zhí)行元件的分別獨立控制。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一換向閥和第二換向閥均具有四個油口，分別為油口P、油口 T、油口 A和油口 B，并具有兩個工作位置;在第一個工作位置，油口 P和油口 A連通，油口 T和油口B連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口 T和油口 A連通。
[0009]進(jìn)一步地，所述第三換向閥、第四換向閥均具有四個油口，分別為油口P、油口T、油口 A和油口 B，并均具有三個工作位置;在第一個工作位置，油口 P截止，油口 T、油口 A、油口 B相互連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口 T和油口 A連通;在第三個工作位置，油口 P、油口 A、油口 B相互連通，油口 T截止。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一換向閥、第二換向閥均為二位四通電磁閥；所述第三換向閥、第四換向閥均為三位四通電磁閥。
[0011]進(jìn)一步地，所述三位四通電磁閥的中位機(jī)能為Y型，右位為差動連接。所述三位四通換向閥控制油缸的上升和下降動作切換，其右位為差動連接以實現(xiàn)在流量一定時提高下降速度。
[0012]作為優(yōu)選方案之一，所述比例換向閥的進(jìn)油口截止，回油口接油箱。
[0013]作為另外一種優(yōu)選方案，所述比例換向閥的回油口截止，進(jìn)油口接補油栗。當(dāng)比例換向閥回油口接油箱，二級流量調(diào)節(jié)通過放油的方式進(jìn)行同步誤差的補償；當(dāng)比例換向閥回油口接補油栗，二級流量調(diào)節(jié)通過補油的方式進(jìn)行同步誤差的補償。
[0014]作為優(yōu)選方案之一，所述同步元件為分流集流閥。使得經(jīng)過該同步元件的各分路的流量一致，從而達(dá)到執(zhí)行元件的同步的目的。
[0015]作為另外一種優(yōu)選方案，所述同步元件為同步馬達(dá)。
[0016]為了平衡重力負(fù)載，防止下降時失速下落，進(jìn)一步地，所述第三換向閥與第一執(zhí)行元件間連接有平衡閥，所述第四換向閥與第二執(zhí)行元件間連接有平衡閥。
[0017]進(jìn)一步地，所述油栗的出油口連接有溢流閥。
[0018]本發(fā)明的另一目的在于提供一種設(shè)置有上述液壓同步系統(tǒng)的起重機(jī)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明采用兩級同步，調(diào)節(jié)精度高，可靠性能好;采用粗調(diào)和精調(diào)雙重結(jié)合，進(jìn)行閉環(huán)控制，在動作過程中能自動進(jìn)行實時補償糾差，不僅提高了調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)度，且調(diào)節(jié)更加快速;降低了液壓系統(tǒng)啟動時的超調(diào)量和工作過渡過程中慣性的影響，增加了系統(tǒng)可靠性;并且有效避免了比例換向閥由于電氣或本身故障原因不能正常工作，導(dǎo)致的油缸動作失控現(xiàn)象。
[0020](2)第二級精調(diào)采用在旁路上增加比例方向閥對誤差進(jìn)行修正的方式，使得比例閥的選型更加方便，避免了大通徑比例閥選型的必要，節(jié)約了成本。
[0021](3)既能實現(xiàn)同步的精準(zhǔn)性，又能通過換向閥的控制，實現(xiàn)執(zhí)行元件切換至獨立動作，且切換方式簡單。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例1的控制原理圖；
圖2實施例2中比例換向閥的連接方式。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制;為了更好地說明本發(fā)明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸;對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0024]實施例1
本實施例提供一種同步液壓系統(tǒng)，包括油栗、控制元件、第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件;控制元件包括用于粗調(diào)流量的一級控制元件和用于精調(diào)流量的二級控制元件;所述一級控制元件包括第一換向閥、第二換向閥以及分流集流閥；二級控制元件包括第三換向閥、第四換向閥以及比例換向閥；比例換向閥的兩個工作油口分別與第三換向閥、第四換向閥的進(jìn)油口并聯(lián)；
一級控制元件與油栗連接;油栗的出油口通過第一換向閥可選擇地和同步元件的進(jìn)油口或第三換向閥的進(jìn)油口連通;所述油栗的出油口通過第二換向閥可選擇地與分流集流閥的進(jìn)油口或第四換向閥的進(jìn)油口連通；
分流集流閥的一個工作油口通過第一換向閥可選擇地與分流集流閥的進(jìn)油口形成回路或與第三換向閥的回油口連通;所述分流集流閥的另一個工作油口通過第二換向閥可選擇地與分流集流閥的進(jìn)油口形成回路或與第四換向閥的回油口連通；
第三換向閥、第四換向閥的工作油口分別與第一執(zhí)行元件、第二執(zhí)行元件的進(jìn)油口連通;所述第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件的輸出端分別設(shè)置有與控制器連接的位移傳感器；比例換向閥與控制器連接。
[0025]第一換向閥和第二換向閥均具有四個油口，為油口P、油口T、油口A和油口B，并具有兩個工作位置;在第一個工作位置，油口 P和油口 A連通，油口 T和油口 B連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口 T和油口 A連通。
[0026]第三換向閥、第四換向閥均具有四個油口，分別為油口P、油口T、油口A和油口B，并均具有三個工作位置;在第一個工作位置，油口 P截止，油口 T、油口 A、油口 B相互連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口 T和油口 A連通;在第三個工作位置，油口 P、油口 A、油口 B相互連通，油口T截止。
[0027]本實施例中，第一換向閥、第二換向閥均為二位四通電磁閥；所述第三換向閥、第四換向閥均為三位四通電磁閥；三位四通電磁閥的中位機(jī)能為Y型，右工作位為差動連接。第一執(zhí)行元件為第一油缸，第二執(zhí)行元件為第二油缸。
[0028]通過第一換向閥和第二換向閥的電磁得電與否實現(xiàn)第一油缸和第二油缸的單獨和聯(lián)合動作切換。
[0029]以下為兩油缸獨立和同步控制原理。
[0030]1、兩油缸單獨控制的實現(xiàn)
進(jìn)行兩油缸的單獨控制時，分流集流閥I不參與控制，兩個二位四通換向閥2都不得電，工作位置為中位:液壓油從油栗的出口流經(jīng)二位四通換向閥2，不經(jīng)過分流集流閥I而直接流向分別控制兩個油缸5的兩個三位四通換向閥3。
[0031]通過分別控制兩個三位四通換向閥3的工作位置實現(xiàn)兩個油缸的單獨動作。例如，當(dāng)控制第三換向閥的左工作位的電磁鐵得電，液壓油從第三換向閥油口 B流出，通過平衡閥中的單向閥進(jìn)入到油缸的有桿腔;如此實現(xiàn)一個油缸的上升動作。當(dāng)控制第三換向閥的右工作位的電磁鐵得電，系統(tǒng)開始建壓，壓力達(dá)到平衡閥4開啟壓力，該閥打開，液壓油從第三換向閥油口 A流出進(jìn)入油缸的無桿腔，如此實現(xiàn)油缸的下降動作。同理，通過控制第四換向閥的工作位置的切換，可以實現(xiàn)另一個油缸的上升和下降動作。
[0032]2、兩油缸同步功能的實現(xiàn)
進(jìn)行兩油缸的同步控制時，進(jìn)入油缸的液壓油分別通過一級控制元件和二級控制元件進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。
[0033]控制兩個二位四通換向閥2都得電，此時液壓油分成兩路分別從第一換向閥和第二換向閥的油口 P進(jìn)入，從各自的油口 B流出，再一起進(jìn)入分流集流閥I的進(jìn)油口并通過該閥后，從分流集流閥出油口出來分成兩路分別流向第一換向閥和第二換向閥，再分別從第一換向閥和第二換向閥的油口A流出，如此實現(xiàn)流量的一級粗調(diào)。液壓油通過分流集流閥后，兩路流向油缸的液壓油大致相同。
[0034]通過同時控制第三換向閥和第四換向閥同一工作位的電磁鐵得電，切換到兩油缸聯(lián)合同步動作，實現(xiàn)兩油缸同時上升或下降動作。如圖1所示，同時控制第三換向閥和第四換向閥右工作位的電磁鐵得電，系統(tǒng)開始建壓，壓力達(dá)到平衡閥4開啟壓力該閥打開，液壓油分別從第三換向閥和第四換向閥的油口 A流出進(jìn)入到對應(yīng)油缸的無桿腔，實現(xiàn)兩油缸的下降動作。
[0035]分別位于兩個油缸5輸出端的兩個位移傳感器6分別實時檢測兩油缸5的位移。若下降過程中第一油缸的下降速度快導(dǎo)致第一油缸和第二油缸的同步誤差超過控制器的設(shè)定值時，控制器對反饋信號進(jìn)行運算并處理，控制比例換向閥7左位打開，使比例換向閥7的油口 A與比例換向閥7的油口 T相通，液壓油從比例換向閥7的油口 T流入到油箱，減少第三換向閥的進(jìn)油量，實現(xiàn)對速度稍快的第一油缸放掉一部分進(jìn)油，從而達(dá)到降低第一油缸的下降速度的目的。比例換向閥7根據(jù)位移傳感器6的反饋信號，連續(xù)地控制比例換向閥7的閥口開度，使第一油缸位移與第二油缸位移趨于一致;待位移傳感器6檢測到兩油缸同步精度到誤差范圍內(nèi)后，控制器控制比例換向閥7切換到中位，停止工作。如此實現(xiàn)同步回路的閉環(huán)控制，達(dá)到二級精調(diào)的目的。待誤差再次超出范圍進(jìn)入下一工作循環(huán)。
[0036]以上只是兩油缸下降，第一油缸速度稍快的情形的描述，其它工況發(fā)生時原理類似，只是控制方向換向閥得電的不同，不再敷述。
[0037]本實施例同時提供一種設(shè)置有上述同步液壓系統(tǒng)的起重機(jī)。
[0038]實施例2
實施例2與實施例1的不同之處在于，兩個比例換向閥7的連接方式以及同步元件的不同。如圖2所示，比例換向閥7的工作油口分別與第三換向閥的進(jìn)油口、第四換向閥的進(jìn)油口連接，油口 T截止，油口 P接補油栗;本實施例中同步元件為同步馬達(dá)(圖中未畫出)。
[0039]在進(jìn)行油缸的同步控制時，本實施例與實施例1不同之處在于二級流量的精調(diào)方式，本實施例通過補油的方式對同步誤差進(jìn)行補償。
[0040]以下以兩油缸下降時，第一油缸速度稍快的情形為例進(jìn)行說明補油控制原理。若下降過程中第一油缸的下降速度快導(dǎo)致第一油缸和第二油缸的同步誤差超過控制器的設(shè)定值時，控制器對反饋信號進(jìn)行運算并處理，控制比例換向閥7左位打開，使比例換向閥7的油口 B與比例換向閥7的油口 P相通，補油栗通過油口 P、油口 B對第四換向閥補充液壓油，增加了第四換向閥的進(jìn)油量，實現(xiàn)對速度稍慢的第二油缸補充一部分進(jìn)油，從而達(dá)到提高第二油缸的下降速度的目的。
[0041 ]比例換向閥7根據(jù)位移傳感器6的反饋信號，連續(xù)地控制比例換向閥7的閥口開度，使第二油缸位移與第一油缸位移趨于一致;待位移傳感器6檢測到兩油缸同步精度到誤差范圍內(nèi)后，控制器控制比例換向閥7切換到中位，停止工作。如此實現(xiàn)同步回路的閉環(huán)控制，達(dá)到二級精調(diào)的目的。待誤差再次超出范圍進(jìn)入下一工作循環(huán)。
[0042]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種同步液壓系統(tǒng)，包括油栗、控制元件、第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件；其特征在于，控制元件包括用于粗調(diào)流量的一級控制元件和用于精調(diào)流量的二級控制元件;所述一級控制元件包括第一換向閥、第二換向閥以及同步元件;所述二級控制元件包括第三換向閥、第四換向閥以及比例換向閥;所述比例換向閥的兩個工作油口分別與第三換向閥、第四換向閥的進(jìn)油口并聯(lián)； 所述一級控制元件與油栗連接;所述油栗的出油口通過第一換向閥可選擇地和同步元件的進(jìn)油口或第三換向閥的進(jìn)油口連通;所述油栗的出油口通過第二換向閥可選擇地與同步元件的進(jìn)油口或第四換向閥的進(jìn)油口連通； 所述同步元件的一個工作油口通過第一換向閥可選擇地與同步元件的進(jìn)油口形成回路或與第三換向閥的回油口連通;所述同步元件的另一個工作油口通過第二換向閥可選擇地與同步元件的進(jìn)油口形成回路或與第四換向閥的回油口連通； 所述第三換向閥、第四換向閥的工作油口分別與第一執(zhí)行元件、第二執(zhí)行元件的進(jìn)油口連通;所述第一執(zhí)行元件和第二執(zhí)行元件的輸出端分別設(shè)置有與控制器連接的位移傳感器;所述比例換向閥與控制器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換向閥和第二換向閥均具有四個油口，分別為油口 P、油口 T、油口 A和油口 B，并具有兩個工作位置;在第一個工作位置，油口 P和油口 A連通，油口 T和油口 B連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口 T和油口 A連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第三換向閥、第四換向閥均具有四個油口，分別為油口 P、油口 T、油口 A和油口 B，并均具有三個工作位置;在第一個工作位置，油口 P截止，油口 T、油口 A、油口 B相互連通;在第二個工作位置，油口 P和油口 B連通，油口T和油口 A連通;在第三個工作位置，油口 P、油口 A、油口 B相互連通，油口 T截止。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換向閥、第二換向閥均為二位四通電磁閥；所述第三換向閥、第四換向閥均為三位四通電磁閥；優(yōu)選地，所述三位四通電磁閥的中位機(jī)能為Y型，右位為差動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述比例換向閥的進(jìn)油口截止，回油口接油箱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述比例換向閥的回油口截止，進(jìn)油口接補油栗。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述同步元件為分流集流閥。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述同步元件為同步馬達(dá)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述同步液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第三換向閥與第一執(zhí)行元件間連接有平衡閥，所述第四換向閥與第二執(zhí)行元件間連接有平衡閥。10.—種設(shè)有權(quán)利要求1至9任意一項所述同步液壓系統(tǒng)的起重機(jī)。
【文檔編號】F15B11/22GK106015138SQ201610568846
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】唐海斌, 譚永新, 羅敏, 鄭正國, 呂方
【申請人】株洲天橋起重機(jī)股份有限公司