串联液压缸同步回路与机械式液压缸同步相结合的利弊分析

赵启焱 罗明生 黄 超 张亚坤

(郑州大学 机械工程学院，河南 郑州 450001)

在液压系统中，保证两个或两个以上的执行元件在运动中具有相同的速度或者相同的位移时，有机械式同步和液压同步回路两种方式，;在由同一动力源的提供动力的多执行元件的系统中，虽然可以保证这些执行元件的有效工作面积相等，但由于它们在工作时可能会承受不同的负载，由于不同的摩擦阻力和泄漏量的不同，还有制造上的误差，很难实现多个执行元件的同步动作。同步回路和机械式的同步连接就是为了克服或减小上述因素的影响儿童设置的回路。

图示为采用补偿措施的串联液压缸同步回路及采用机械连接的液压缸活塞杆，在理想的情况下，只要保证两个液压缸的串联油腔活塞的有效工作面积相等，那么当第一个液压缸回油腔排出的油液进入第二个液压缸的进油腔时，由于流量相等，工作面积相等，那么油液推动两个液压缸活塞的运动速度就会相等，从而实现同步运动。

但由于制造中存在的误差和回路中的油液泄露，会严重影响串联液压缸的同步回路的精度，而且当液压缸经过长时间工作后，由于活塞的磨损会产生严重的失调现象，所以图中加入了补偿装置。在活塞下行的过程中，若出现不同步的情况，先运动到底的液压缸活塞将触动相应的行程开关，发出信号使对应的电磁铁通电，此时压力油便经过相应的二位三通电磁换向阀和液控单向阀想另一液压缸的对应油腔内补油，使其运动到底，从而实现液压缸同步运动的补偿。

机械式同步的方式主要有两种:

1.两个气缸，用安装在两边机架上的两根同模数齿条和活动台上一根轴上两端与齿条啮合的两个同齿数齿轮同步。

2.两个油缸，把两根活塞杆与活动工作台用机械方式连接为一个刚性整体，保证了同步。

这两种方式的同步在液压缸内部压力不同是会产生对液压缸推杆刚性的弯矩，当弯矩过大时会对液压缸的推杆造成不可逆的损坏。

机械式同步的优点就在于结构简单，故障率低，并且同步精确度比较高，但是在两液压缸的压力差较大时产生的不平衡力会对机械连接装置产生较大损伤;而采用补偿措施的串联液压缸同步回路可以使误差控制在较小的范围，但是它不适用于大负载的液压系统;下面就针对两种方式相结合的利弊进行分析:

两种同步方式的结合可以使其应用在较大负载的液压系统下，机械的连接可以承担大部分的负载，在大部分的情况下，机械连接会单独起作用，这样可以使同步回路中的换向阀和单向阀保持休息状态，从而延长整个系统的寿命;还同时在两液压缸的压力差值突然增大时可以启动同步回路的作用，来保护机械连接部分不出现失效情况。

但是在这种协同作用下，机械式同步的高精度和采用补偿措施的串联液压缸同步回路的高精度不免会有一定的浪费，而且两者的结合使得整个系统过于复杂，失去了机械同步连接的简洁性;同时系统的初始成本将增高，但由于系统的有效工作寿命得到延长，可以一定程度上对系统的成本进行补偿。

在液压系统中，将机械式同步和液压同步回路相结合的方法是一种新颖的执行元件同步的思路，这种思路同步了两种方法的优点，有效提高了系统同步的精度，极大地延长了系统的使用寿命，同时也减少了系统的故障率，不失为一种值得深入探讨的液压系统同步的思路。

［1］马胜刚，李延民，马泳涛，冯静，张建立，刘能宏.液压与气压传动［M］.北京:机械工业出版社，2011:147-150.

［2］左键民，韩屋谷.液压与气压传动［M］.北京:机械工业出版社，2005:154-157.