一種同步液壓系統及起重機的制作方法

本實用新型涉及液壓技術領域，具體地，涉及一種同步液壓系統及起重機。

背景技術：

隨著制鋁行業的大容量預焙電解槽技術不斷發展，制鋁企業為了提高生產效率，降低生產成本，要求鋁電解多功能天車具備更加完備的功能，多功能機組的機械化和自動化水平隨之提高。更換陽極機構是中心下料預焙電解槽的主要操作機構，為了提高更換陽極效率，新型鋁電解多功能機組采用了雙陽極更換方式。由于陽極更換機構的雙油缸行程較長，在現場工作中同步誤差過大導致經常出現兩陽極之間的覆蓋料掉落的情況，既污染了工作環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。

目前的同步液壓系統一般用分流集流閥來實現同步，該方式屬于開環控制方式，同步精度關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，經過兩油缸的液壓管路長度、管接頭數量等都會影響油缸的同步精度。傳統開環液壓同步回路無法滿足同步精度要求高的場合。

若采用常見的比例換向閥或比例調速閥串聯在兩油缸各自主油路上的閉環方式，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導致比例方向閥不能正常工作，將會導致雙缸同步運動完全失控，系統可靠性降低。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種同步精度高、且能既能實現同步動作又能實現獨立動作的同步液壓系統，本實用新型目的通過以下技術方案實現：

一種同步液壓系統，包括油泵、控制元件、第一執行元件和第二執行元件；控制元件包括用于粗調流量的一級控制元件和用于精調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油口并聯。

所述一級控制元件與油泵連接；所述油泵的出油口通過第一換向閥可選擇地和同步元件的進油口或第三換向閥的進油口連通；所述油泵的出油口通過第二換向閥可選擇地與同步元件的進油口或第四換向閥的進油口連通；

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行元件、第二執行元件的進油口連通；所述第一執行元件和第二執行元件的輸出端分別設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。

綜合現有技術開環液壓同步以及閉環液壓同步回路的優缺點，本實用新型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油進行第一級粗調同步，使分別進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行第二次調節即精調同步。本實用新型改變傳統的同步回路將比例換向閥串聯在主油路上的方式，選擇將比例換向閥作為一個旁路進行精調，避免了使用大通徑型號閥，使得設計成本大大降低。此外，同時也避免了比例閥大流量控制啟動時超調量大和過渡過程同步精度低等問題。在進行同步控制時，通過執行元件上的位移傳感器檢測出各執行元件的移動位移，通過與位移傳感器相連的控制器對各執行元件的位移進行比較，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行液壓油補償動作，實現各執行元件的同步。本實用新型通過換向閥和流量控制閥對流量的合理巧妙設計，使得雙油缸既能實現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兩執行元件的分別獨立控制。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述三位四通電磁閥的中位機能為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在流量一定時提高下降速度。

作為優選方案之一，所述比例換向閥的進油口截止，回油口接油箱。

作為另外一種優選方案，所述比例換向閥的回油口截止，進油口接補油泵。當比例換向閥回油口接油箱，二級流量調節通過放油的方式進行同步誤差的補償；當比例換向閥回油口接補油泵，二級流量調節通過補油的方式進行同步誤差的補償。

作為優選方案之一，所述同步元件為分流集流閥。使得經過該同步元件的各分路的流量一致，從而達到執行元件的同步的目的。

作為另外一種優選方案，所述同步元件為同步馬達。

為了平衡重力負載，防止下降時失速下落，進一步地，所述第三換向閥與第一執行元件間連接有平衡閥，所述第四換向閥與第二執行元件間連接有平衡閥。

進一步地，所述油泵的出油口連接有溢流閥。

本實用新型的另一目的在于提供一種設置有上述液壓同步系統的起重機。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

（1）本實用新型采用兩級同步，調節精度高，可靠性能好；采用粗調和精調雙重結合，進行閉環控制，在動作過程中能自動進行實時補償糾差，不僅提高了調節的精準度，且調節更加快速；降低了液壓系統啟動時的超調量和工作過渡過程中慣性的影響，增加了系統可靠性；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，導致的油缸動作失控現象。

（2）第二級精調采用在旁路上增加比例方向閥對誤差進行修正的方式，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，節約了成本。

（3）既能實現同步的精準性，又能通過換向閥的控制，實現執行元件切換至獨立動作，且切換方式簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例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

下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。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；為了更好地說明本實用新型的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

實施例1

本實施例提供一種同步液壓系統，包括油泵、控制元件、第一執行元件和第二執行元件；控制元件包括用于粗調流量的一級控制元件和用于精調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、第四換向閥的進油口并聯；

一級控制元件與油泵連接；油泵的出油口通過第一換向閥可選擇地和同步元件的進油口或第三換向閥的進油口連通；所述油泵的出油口通過第二換向閥可選擇地與分流集流閥的進油口或第四換向閥的進油口連通；

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行元件、第二執行元件的進油口連通；所述第一執行元件和第二執行元件的輸出端分別設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。

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。

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。

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能為Y型，右工作位為差動連接。第一執行元件為第一油缸，第二執行元件為第二油缸。

通過第一換向閥和第二換向閥的電磁得電與否實現第一油缸和第二油缸的單獨和聯合動作切換。

以下為兩油缸獨立和同步控制原理。

1、兩油缸單獨控制的實現

進行兩油缸的單獨控制時，分流集流閥1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：液壓油從油泵的出口流經二位四通換向閥2，不經過分流集流閥1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。

通過分別控制兩個三位四通換向閥3的工作位置實現兩個油缸的單獨動作。例如，當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入到油缸的有桿腔；如此實現一個油缸的上升動作。當控制第三換向閥的右工作位的電磁鐵得電，系統開始建壓，壓力達到平衡閥4開啟壓力，該閥打開，液壓油從第三換向閥油口A流出進入油缸的無桿腔，如此實現油缸的下降動作。同理，通過控制第四換向閥的工作位置的切換，可以實現另一個油缸的上升和下降動作。

2、兩油缸同步功能的實現

進行兩油缸的同步控制時，進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行流量調節。

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進入，從各自的油口B流出，再一起進入分流集流閥1的進油口并通過該閥后，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，如此實現流量的一級粗調。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。

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，切換到兩油缸聯合同步動作，實現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，系統開始建壓，壓力達到平衡閥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流出進入到對應油缸的無桿腔，實現兩油缸的下降動作。

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致第一油缸和第二油缸的同步誤差超過控制器的設定值時，控制器對反饋信號進行運算并處理，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油量，實現對速度稍快的第一油缸放掉一部分進油，從而達到降低第一油缸的下降速度的目的。比例換向閥7根據位移傳感器6的反饋信號，連續地控制比例換向閥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。如此實現同步回路的閉環控制，達到二級精調的目的。待誤差再次超出范圍進入下一工作循環。

以上只是兩油缸下降，第一油缸速度稍快的情形的描述，其它工況發生時原理類似，只是控制方向換向閥得電的不同，不再敷述。

本實施例同時提供一種設置有上述同步液壓系統的起重機。

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油口、第四換向閥的進油口連接，油口T截止，油口P接補油泵；本實施例中同步元件為同步馬達（圖中未畫出）。

在進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方式，本實施例通過補油的方式對同步誤差進行補償。

以下以兩油缸下降時，第一油缸速度稍快的情形為例進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致第一油缸和第二油缸的同步誤差超過控制器的設定值時，控制器對反饋信號進行運算并處理，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，補油泵通過油口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油量，實現對速度稍慢的第二油缸補充一部分進油，從而達到提高第二油缸的下降速度的目的。

比例換向閥7根據位移傳感器6的反饋信號，連續地控制比例換向閥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。如此實現同步回路的閉環控制，達到二級精調的目的。待誤差再次超出范圍進入下一工作循環。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型的技術方案所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。