一种同步液压系统及起重机

摘要

本发明涉及液压控制技术领域，公开了一种同步液压系统及起重机。同步液压系统包括油泵、控制元件、第一执行元件和第二执行元件；控制元件包括用于粗调流量的一级控制元件和用于精调流量的二级控制元件；所述一级控制元件包括第一换向阀、第二换向阀以及同步元件；所述二级控制元件包括第三换向阀、第四换向阀以及比例换向阀。本发明采用两级同步，调节精度高，可靠性能好，同时避免了大通径比例换向阀的选型，节约了成本。

权利要求

1.一种同步液压系统，包括油泵、控制元件、第一执行元件和第二执行元件；其特征在于，控制元件包括用于粗调流量的一级控制元件和用于精调流量的二级控制元件；所述一级控制元件包括第一换向阀、第二换向阀以及同步元件；所述二级控制元件包括第三换向阀、第四换向阀以及比例换向阀；所述比例换向阀的两个工作油口分别与第三换向阀、第四换向阀的进油口并联；

所述一级控制元件与油泵连接；所述油泵的出油口通过第一换向阀可选择地和同步元件的进油口或第三换向阀的进油口连通；所述油泵的出油口通过第二换向阀可选择地与同步元件的进油口或第四换向阀的进油口连通；

所述同步元件的一个工作油口通过第一换向阀可选择地与同步元件的进油口形成回路或与第三换向阀的回油口连通；所述同步元件的另一个工作油口通过第二换向阀可选择地与同步元件的进油口形成回路或与第四换向阀的回油口连通；

所述第三换向阀、第四换向阀的工作油口分别与第一执行元件、第二执行元件的进油口连通；所述第一执行元件和第二执行元件的输出端分别设置有与控制器连接的位移传感器；所述比例换向阀与控制器连接；

所述第一换向阀、第二换向阀均为二位四通电磁阀；所述第三换向阀、第四换向阀均为三位四通电磁阀；所述三位四通电磁阀的中位机能为Y型，右位为差动连接；

所述同步元件为分流集流阀。

2.根据权利要求1所述同步液压系统，其特征在于，所述第一换向阀和第二换向阀均具有四个油口，分别为油口P、油口T、油口A和油口B，并具有两个工作位置；在第一个工作位置，油口P和油口A连通，油口T和油口B连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通。

3.根据权利要求1所述同步液压系统，其特征在于，所述第三换向阀、第四换向阀均具有四个油口，分别为油口P、油口T、油口A和油口B，并均具有三个工作位置；在第一个工作位置，油口P截止，油口T、油口A、油口B相互连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通；在第三个工作位置，油口P、油口A、油口B相互连通，油口T截止。

4.根据权利要求1所述同步液压系统，其特征在于，所述比例换向阀的进油口截止，回油口接油箱。

5.根据权利要求1所述同步液压系统，其特征在于，所述比例换向阀的回油口截止，进油口接补油泵。

6.根据权利要求1所述同步液压系统，其特征在于，所述第三换向阀与第一执行元件间连接有平衡阀，所述第四换向阀与第二执行元件间连接有平衡阀。

7.一种设有权利要求1至6任意一项所述同步液压系统的起重机。

说明书

一种同步液压系统及起重机

技术领域

[0001] 本发明涉及液压技术领域，具体地，涉及一种同步液压系统及起重机。

背景技术

[0002] 随着制铝行业的大容量预焙电解槽技术不断发展，制铝企业为了提高生产效率，降低生产成本，要求铝电解多功能天车具备更加完备的功能，多功能机组的机械化和自动化水平随之提高。更换阳极机构是中心下料预焙电解槽的主要操作机构，为了提高更换阳极效率，新型铝电解多功能机组采用了双阳极更换方式。由于阳极更换机构的双油缸行程较长，在现场工作中同步误差过大导致经常出现两阳极之间的覆盖料掉落的情况，既污染了工作环境又增加了车间清洁难度。因此，急需一种同步性能好的同步液压系统。

[0003] 目前的同步液压系统一般用分流集流阀来实现同步，该方式属于开环控制方式，同步精度关键取决于液压元件本身精度。油缸的工作载荷，制造精度、油缸密封情况以及自身摩擦阻力，经过两油缸的液压管路长度、管接头数量等都会影响油缸的同步精度。传统开环液压同步回路无法满足同步精度要求高的场合。

[0004] 若采用常见的比例换向阀或比例调速阀串联在两油缸各自主油路上的闭环方式，必然选用大通径型号阀，成本大幅提高，同时存在比例阀大流量控制启动时超调量大和过渡过程同步精度低等问题。另外比例方向阀抗污染性较差，若由于污染或电控原因导致比例方向阀不能正常工作，将会导致双缸同步运动完全失控，系统可靠性降低。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种同步精度高、且能既能实现同步动作又能实现独立动作的同步液压系统，本发明目的通过以下技术方案实现：

[0006] 一种同步液压系统，包括油泵、控制元件、第一执行元件和第二执行元件；控制元件包括用于粗调流量的一级控制元件和用于精调流量的二级控制元件；所述一级控制元件包括第一换向阀、第二换向阀以及同步元件；所述二级控制元件包括第三换向阀、第四换向阀以及比例换向阀；所述比例换向阀的两个工作油口分别与第三换向阀和第四换向阀的进油口并联。

[0007] 所述一级控制元件与油泵连接；所述油泵的出油口通过第一换向阀可选择地和同步元件的进油口或第三换向阀的进油口连通；所述油泵的出油口通过第二换向阀可选择地与同步元件的进油口或第四换向阀的进油口连通；

[0008] 所述同步元件的一个工作油口通过第一换向阀可选择地与同步元件的进油口形成回路或与第三换向阀的回油口连通；所述同步元件的出油口通过第二换向阀可选择地与同步元件的另一个工作油口形成回路或与第四换向阀的回油口连通；

[0009] 所述第三换向阀、第四换向阀的工作油口分别与第一执行元件、第二执行元件的进油口连通；所述第一执行元件和第二执行元件的输出端分别设置有与控制器连接的位移传感器；所述比例换向阀与控制器连接。

[0010] 综合现有技术开环液压同步以及闭环液压同步回路的优缺点，本发明采用两级同步回路方案，首先采用同步元件对主油路上的进油进行第一级粗调同步，使分别进入第三换向阀和第四换向阀的液压油流量大致相等；然后通过比例阀对所分流量进行第二次调节即精调同步。本发明改变传统的同步回路将比例换向阀串联在主油路上的方式，选择将比例换向阀作为一个旁路进行精调，避免了使用大通径型号阀，使得设计成本大大降低。此外，同时也避免了比例阀大流量控制启动时超调量大和过渡过程同步精度低等问题。在进行同步控制时，通过执行元件上的位移传感器检测出各执行元件的移动位移，通过与位移传感器相连的控制器对各执行元件的位移进行比较，计算出差值并将补偿信号传送到比例换向阀，控制比例换向阀的动作和开度，通过对第三换向阀和/或第四换向阀的主油路进行液压油补偿动作，实现各执行元件的同步。本发明通过换向阀和流量控制阀对流量的合理巧妙设计，使得双油缸既能实现高精度地同步运动的同时，又能通过第一换向阀和第二换向阀工作位的切换实现两执行元件的分别独立控制。

[0011] 进一步地，所述第一换向阀和第二换向阀均具有四个油口，分别为油口P、油口T、油口A和油口B，并具有两个工作位置；在第一个工作位置，油口P和油口A连通，油口T和油口B连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通。

[0012] 进一步地，所述第三换向阀、第四换向阀均具有四个油口，分别为油口P、油口T、油口A和油口B，并均具有三个工作位置；在第一个工作位置，油口P截止，油口T、油口A、油口B相互连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通；在第三个工作位置，油口P、油口A、油口B相互连通，油口T截止。

[0013] 进一步地，所述第一换向阀、第二换向阀均为二位四通电磁阀；所述第三换向阀、第四换向阀均为三位四通电磁阀。

[0014] 进一步地，所述三位四通电磁阀的中位机能为Y型，右位为差动连接。所述三位四通换向阀控制油缸的上升和下降动作切换，其右位为差动连接以实现在流量一定时提高下降速度。

[0015] 作为优选方案之一，所述比例换向阀的进油口截止，回油口接油箱。

[0016] 作为另外一种优选方案，所述比例换向阀的回油口截止，进油口接补油泵。当比例换向阀回油口接油箱，二级流量调节通过放油的方式进行同步误差的补偿；当比例换向阀回油口接补油泵，二级流量调节通过补油的方式进行同步误差的补偿。

[0017] 作为优选方案之一，所述同步元件为分流集流阀。使得经过该同步元件的各分路的流量一致，从而达到执行元件的同步的目的。

[0018] 作为另外一种优选方案，所述同步元件为同步马达。

[0019] 为了平衡重力负载，防止下降时失速下落，进一步地，所述第三换向阀与第一执行元件间连接有平衡阀，所述第四换向阀与第二执行元件间连接有平衡阀。

[0020] 进一步地，所述油泵的出油口连接有溢流阀。

[0021] 本发明的另一目的在于提供一种设置有上述液压同步系统的起重机。

[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0023] （1）本发明采用两级同步，调节精度高，可靠性能好；采用粗调和精调双重结合，进行闭环控制，在动作过程中能自动进行实时补偿纠差，不仅提高了调节的精准度，且调节更加快速；降低了液压系统启动时的超调量和工作过渡过程中惯性的影响，增加了系统可靠性；并且有效避免了比例换向阀由于电气或本身故障原因不能正常工作，导致的油缸动作失控现象。

[0024] （2）第二级精调采用在旁路上增加比例方向阀对误差进行修正的方式，使得比例阀的选型更加方便，避免了大通径比例阀选型的必要，节约了成本。

[0025] （3）既能实现同步的精准性，又能通过换向阀的控制，实现执行元件切换至独立动作，且切换方式简单。

附图说明

[0026] 图1为本发明实施例1的控制原理图；

[0027] 图2实施例2中比例换向阀的连接方式。

具体实施方式

[0028] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0029] 实施例1

[0030] 本实施例提供一种同步液压系统，包括油泵、控制元件、第一执行元件和第二执行元件；控制元件包括用于粗调流量的一级控制元件和用于精调流量的二级控制元件；所述一级控制元件包括第一换向阀、第二换向阀以及分流集流阀；二级控制元件包括第三换向阀、第四换向阀以及比例换向阀；比例换向阀的两个工作油口分别与第三换向阀、第四换向阀的进油口并联；

[0031] 一级控制元件与油泵连接；油泵的出油口通过第一换向阀可选择地和同步元件的进油口或第三换向阀的进油口连通；所述油泵的出油口通过第二换向阀可选择地与分流集流阀的进油口或第四换向阀的进油口连通；

[0032] 分流集流阀的一个工作油口通过第一换向阀可选择地与分流集流阀的进油口形成回路或与第三换向阀的回油口连通；所述分流集流阀的另一个工作油口通过第二换向阀可选择地与分流集流阀的进油口形成回路或与第四换向阀的回油口连通；

[0033] 第三换向阀、第四换向阀的工作油口分别与第一执行元件、第二执行元件的进油口连通；所述第一执行元件和第二执行元件的输出端分别设置有与控制器连接的位移传感器；比例换向阀与控制器连接。

[0034] 第一换向阀和第二换向阀均具有四个油口，为油口P、油口T、油口A和油口B，并具有两个工作位置；在第一个工作位置，油口P和油口A连通，油口T和油口B连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通。

[0035] 第三换向阀、第四换向阀均具有四个油口，分别为油口P、油口T、油口A和油口B，并均具有三个工作位置；在第一个工作位置，油口P截止，油口T、油口A、油口B相互连通；在第二个工作位置，油口P和油口B连通，油口T和油口A连通；在第三个工作位置，油口P、油口A、油口B相互连通，油口T截止。

[0036] 本实施例中，第一换向阀、第二换向阀均为二位四通电磁阀；所述第三换向阀、第四换向阀均为三位四通电磁阀；三位四通电磁阀的中位机能为Y型，右工作位为差动连接。第一执行元件为第一油缸，第二执行元件为第二油缸。

[0037] 通过第一换向阀和第二换向阀的电磁得电与否实现第一油缸和第二油缸的单独和联合动作切换。

[0038] 以下为两油缸独立和同步控制原理。

[0039] 1、两油缸单独控制的实现

[0040] 进行两油缸的单独控制时，分流集流阀1不参与控制，两个二位四通换向阀2都不得电，工作位置为中位：液压油从油泵的出口流经二位四通换向阀2，不经过分流集流阀1而直接流向分别控制两个油缸5的两个三位四通换向阀3。

[0041] 通过分别控制两个三位四通换向阀3的工作位置实现两个油缸的单独动作。例如，当控制第三换向阀的左工作位的电磁铁得电，液压油从第三换向阀油口B流出，通过平衡阀中的单向阀进入到油缸的有杆腔；如此实现一个油缸的上升动作。当控制第三换向阀的右工作位的电磁铁得电，系统开始建压，压力达到平衡阀4开启压力，该阀打开，液压油从第三换向阀油口A流出进入油缸的无杆腔，如此实现油缸的下降动作。同理，通过控制第四换向阀的工作位置的切换，可以实现另一个油缸的上升和下降动作。

[0042] 2、两油缸同步功能的实现

[0043] 进行两油缸的同步控制时，进入油缸的液压油分别通过一级控制元件和二级控制元件进行流量调节。

[0044] 控制两个二位四通换向阀2都得电，此时液压油分成两路分别从第一换向阀和第二换向阀的油口P进入，从各自的油口B流出，再一起进入分流集流阀1的进油口并通过该阀后，从分流集流阀出油口出来分成两路分别流向第一换向阀和第二换向阀，再分别从第一换向阀和第二换向阀的油口A流出，如此实现流量的一级粗调。液压油通过分流集流阀后，两路流向油缸的液压油大致相同。

[0045] 通过同时控制第三换向阀和第四换向阀同一工作位的电磁铁得电，切换到两油缸联合同步动作，实现两油缸同时上升或下降动作。如图1所示，同时控制第三换向阀和第四换向阀右工作位的电磁铁得电，系统开始建压，压力达到平衡阀4开启压力该阀打开，液压油分别从第三换向阀和第四换向阀的油口A流出进入到对应油缸的无杆腔，实现两油缸的下降动作。

[0046] 分别位于两个油缸5输出端的两个位移传感器6分别实时检测两油缸5的位移。若下降过程中第一油缸的下降速度快导致第一油缸和第二油缸的同步误差超过控制器的设定值时，控制器对反馈信号进行运算并处理，控制比例换向阀7左位打开，使比例换向阀7的油口A与比例换向阀7的油口T相通，液压油从比例换向阀7的油口T流入到油箱，减少第三换向阀的进油量，实现对速度稍快的第一油缸放掉一部分进油，从而达到降低第一油缸的下降速度的目的。比例换向阀7根据位移传感器6的反馈信号，连续地控制比例换向阀7的阀口开度，使第一油缸位移与第二油缸位移趋于一致；待位移传感器6检测到两油缸同步精度到误差范围内后，控制器控制比例换向阀7切换到中位，停止工作。如此实现同步回路的闭环控制，达到二级精调的目的。待误差再次超出范围进入下一工作循环。

[0047] 以上只是两油缸下降，第一油缸速度稍快的情形的描述，其它工况发生时原理类似，只是控制方向换向阀得电的不同，不再敷述。

[0048] 本实施例同时提供一种设置有上述同步液压系统的起重机。

[0049] 实施例2

[0050] 实施例2与实施例1的不同之处在于，两个比例换向阀7的连接方式以及同步元件的不同。如图2所示，比例换向阀7的工作油口分别与第三换向阀的进油口、第四换向阀的进油口连接，油口T截止，油口P接补油泵；本实施例中同步元件为同步马达（图中未画出）。

[0051] 在进行油缸的同步控制时，本实施例与实施例1不同之处在于二级流量的精调方式，本实施例通过补油的方式对同步误差进行补偿。

[0052] 以下以两油缸下降时，第一油缸速度稍快的情形为例进行说明补油控制原理。若下降过程中第一油缸的下降速度快导致第一油缸和第二油缸的同步误差超过控制器的设定值时，控制器对反馈信号进行运算并处理，控制比例换向阀7左位打开，使比例换向阀7的油口B与比例换向阀7的油口P相通，补油泵通过油口P、油口B对第四换向阀补充液压油，增加了第四换向阀的进油量，实现对速度稍慢的第二油缸补充一部分进油，从而达到提高第二油缸的下降速度的目的。

[0053] 比例换向阀7根据位移传感器6的反馈信号，连续地控制比例换向阀7的阀口开度，使第二油缸位移与第一油缸位移趋于一致；待位移传感器6检测到两油缸同步精度到误差范围内后，控制器控制比例换向阀7切换到中位，停止工作。如此实现同步回路的闭环控制，达到二级精调的目的。待误差再次超出范围进入下一工作循环。

[0054] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。