一种双液压缸同步控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体为一种用于就地热再生机组加热墙翻转的双液压缸同步控制系统及控制方法。


背景技术：

2.目前，起重机、登高消防车、旋挖钻机等领域经常采用双液压缸实现臂架变幅动作，在双缸变幅的液压回路上，不同领域的机械其解决方案各有特点。但对就地热再生加热机组而言，追求极致的安全性、良好的同步性与低成本相兼备。
3.加热墙是路面热再生设备最重要的工作装置，结构宽大，其变幅机构采用一组对称布置的油缸。加热墙非作业状态时，处于收拢状态，收拢过程对应双缸变幅回缩动作。加热墙作业状态时，加热墙处于展开状态，展开过程对应油缸变幅伸出动作。
4.双缸的缸筒与车架连接，活塞杆与加热墙连接，即所谓的双缸机械刚性强制同步。即便如此，单纯的刚性连接因油缸与臂架连接处的变形引起的刚性不足、双缸偏载以及左右两个平衡阀参数差异等的影响，双缸变幅下降的同步性也很难理想。诸如起重机、旋挖钻机、消防车等臂架采用双缸变幅的结构都存在这种问题。
5.加热墙双缸变幅落时的同步特性与其变幅动作的平稳性及整机的安全性有密切关系，现有的双缸液压同步控制系统存在加热墙翻下降动作双缸同步性差，动作过程中出现抖动的问题需要解决。


技术实现要素：

6.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种双液压缸同步控制系统及控制方法，快速消除双缸偏载，提高双缸变幅的同步性。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双液压缸同步控制系统，包括多路阀、控制器、第一油缸、第二油缸，还包括第一平衡阀、第二平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、伸缩长度监测单元和压力调节单元；第一平衡阀的b口与多路阀的b口连接、a口分别与第一电磁阀的b口和第二电磁阀的b口连接；第一电磁阀的a口、第二电磁阀的a口分别与第一油缸、第二油缸的小腔连接；所述伸缩长度监测单元配置有两个，分别固定在第一油缸、第二油缸的侧面，用于实时监测第一油缸、第二油缸的伸缩长度；所述压力调节单元配置有两个，包括压力传感器、第三电磁阀、第四电磁阀和电磁减压阀；两个压力调节单元的第三电磁阀的b口分别与第一油缸的大腔、第二油缸的大腔连接，a口与第二平衡阀的a口连接；两个电磁减压阀的b口、两个压力传感器分别第一油缸的大腔、第二油缸的大腔连接；第四电磁阀的b口与电磁减压阀的a口连接、a口与第二平衡阀的a口连接；第二平衡阀的b口与多路阀的a口连接；所述第一平衡阀连接有液压半桥，液压半桥的另一端与多路阀的a口连接；所述第一电磁阀、第二电磁阀、伸缩长度监测单元、压力传感器、第三电磁阀、第四
电磁阀和电磁减压阀分别与所述控制器电连接。
8.优选地，所述伸缩长度监测单元包括壳体、麻花杆、导向块、套环、连杆、主动齿轮、从动齿轮和编码器；两个伸缩长度监测单元的套环固定在对应的第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆上，壳体固定在对应的第一油缸、第二油缸的侧面；连杆的一端固定在套环的外侧；导向块可滑动的置于壳体的内部，麻花杆的一端置于壳体内并与导向块固定连接，另一端穿过壳体并与连杆固定连接；壳体内设置有两个相互平行的限位环，限位环的外圈与壳体固定连接，麻花杆穿过限位环；主动齿轮上设置有容纳麻花杆穿过的圆孔，麻花杆穿过所述圆孔；主动齿轮设置在两个限位环之间，两侧分别与两个限位环的侧面摩擦接触；主动齿轮上一体设置有半球凸起，半球凸起位于圆孔内，且半球凸起卡接在麻花杆的螺旋纹内；编码器固定在壳体的外部；从动齿轮连接在编码器的转轴上；壳体上设置有容纳从动齿轮的长条孔，从动齿轮与主动齿轮啮合传动；编码器与控制器电连接。
9.优选地，所述壳体为内部中空的圆柱形；壳体的内部一体设置有至少一根沿其轴向方向延伸的导向条；所述导向块上设置有与导向条相适配的导向槽。
10.优选地，所述主动齿轮的两侧固定设置有摩擦片，摩擦片与所述限位环摩擦接触。
11.优选地，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀均为两位两通阀。
12.优选地，所述液压半桥配置有两个阻尼。
13.一种双液压缸同步控制系统的控制方法，包括：s1、同步回缩动作执行连接负载的第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆同步执行回缩动作时，在时序控制上，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀先于多路阀开启，第四电磁阀关闭，第一油缸的小腔和第二油缸的小腔通过第一电磁阀、第二电磁阀连通进行均压，消除双缸偏载；多路阀开启，液压油自多路阀的b口经第一平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀分别进入到第一油缸的小腔、第二油缸的小腔，第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆同步回缩；s2、同步伸出动作执行第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀开启，第四电磁阀关闭，第一油缸的小腔和第二油缸的小腔通过第一电磁阀、第二电磁阀连通进行均压，消除双缸偏载，编码器传输到控制器的数据清零；多路阀开启，液压油自多路阀的a口经第二平衡阀、第三电磁阀分别进入到第一油缸的大腔和第二油缸的大腔，第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆同步伸出；编码器实时监测伸长数据、压力传感器实时监测对应的大腔内的压力并传输至控制器；当第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆受到负载的反作用力存在差异时，两活塞杆伸出长度不同，两编码器的数据出现差别，控制器根据两编码器的数据，将活塞杆伸出长度较长处的压力传感器的数据记录下来、并将对应的第四电磁阀打开、第三电磁阀关闭，电磁减压阀进入工作状态，该处的液压油自第四电磁阀、电磁减压阀进入到对应的大腔内，电磁减压阀动态控制该处大腔内的压力值与控制器记录的数据相等；多路阀增大a口输出的液压油压力，受到负载反作用力较大处的大腔内压力增大，克服负载的反作用力使其活塞杆继续伸长至与另一活塞杆同样长度；处于工作状态的电磁减压阀动态调整输入到与其相对应的大腔内的液压油压力，使第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆于动态调节状态
下同步伸长；s3、伸出长度保持多路阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀同时关闭，第一油缸、第二油缸的小腔、大腔内的压力固定，两活塞杆的伸出长度保持。
14.相比于现有设计，本发明能够快速消除双液压缸的偏载，保证双缸变幅回缩动作的同步性；实时监测双液压缸的活塞杆伸出长度，动态调节两液压缸大腔的输入压力，使两液压缸受到不同大小的阻力时也能够保证伸出长度相同，双缸变幅的同步性更高。
附图说明
15.图1为本发明的液压系统的结构图；图2为本发明中伸缩长度检测单元的结构示意图；图3为图2中a处的局部放大图；图4为本发明中壳体的结构示意图；图5为图4中a-a向的剖面图；图6为本发明中导向块的结构示意图；图7为本发明中主动齿轮的结构示意图。
16.其中：1、多路阀；2、控制器；3、第一平衡阀；4、第一电磁阀；5、第一油缸；6、伸缩长度监测单元；601、壳体；602、套环；603、连杆；604、麻花杆；605、导向条；606、导向块；6061、导向槽；607、主动齿轮；608、半球凸起；609、限位环；610、摩擦片；611、从动齿轮；612、编码器；613、长条孔；7、压力传感器；8、第三电磁阀；9、电磁减压阀；10、压力调节单元；11、第四电磁阀；12、第二油缸；13、第二电磁阀；14、第二平衡阀；15、液压半桥。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步说明。
18.如图1所示，一种双液压缸同步控制系统，包括多路阀1、控制器2、第一油缸5、第二油缸12，还包括第一平衡阀3、第二平衡阀14、第一电磁阀4、第二电磁阀13、伸缩长度监测单元6和压力调节单元10；第一平衡阀3的b口与多路阀1的b口连接、a口分别与第一电磁阀4的b口和第二电磁阀13的b口连接；第一电磁阀4的a口、第二电磁阀13的a口分别与第一油缸5、第二油缸12的小腔连接；第一油缸5、第二油缸12共用一个第一平衡阀3，可以减小普通技术方案中双平衡阀参数差异引起的同步差异；如图2所示，伸缩长度监测单元6配置有两个，分别固定在第一油缸5、第二油缸12的侧面，用于实时监测第一油缸5、第二油缸12的伸缩长度，监测到的伸缩数据反馈给控制器2；压力调节单元10配置有两个，对应第一油缸5、第二油缸12设置；包括压力传感器7、第三电磁阀8、第四电磁阀11和电磁减压阀9；两个压力调节单元10的第三电磁阀8的b口分别与第一油缸5的大腔、第二油缸12的大腔连接，第三电磁阀8的a口与第二平衡阀14的a口连接；两个电磁减压阀9的b口、两个压力传感器7分别第一油缸5的大腔、第二油缸12的大腔连接；第四电磁阀11的b口与电磁减压阀9的a口连接、第四电磁阀11的a口与第二平衡阀
14的a口连接；第二平衡阀14的b口与多路阀1的a口连接；第一平衡阀3连接有液压半桥15，液压半桥15的另一端与多路阀1的a口连接；液压半桥15用于抑制压力波动，提高第一油缸5、第二油缸12伸缩过程中的平顺性；第一电磁阀4、第二电磁阀13、伸缩长度监测单元6、压力传感器7、第三电磁阀8、第四电磁阀11和电磁减压阀9分别与控制器2电连接。
19.进一步的，如图2至图4所示，伸缩长度监测单元6包括壳体601、麻花杆604、导向块606、套环602、连杆603、主动齿轮607、从动齿轮611和编码器612；两个伸缩长度监测单元6的套环602固定在对应的第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆上；壳体601固定在对应的第一油缸5、第二油缸12的侧面；连杆603的一端固定在套环602的外侧；导向块606可滑动的置于壳体601的内部，麻花杆604的一端置于壳体601内并与导向块606固定连接，另一端穿过壳体601并与连杆603固定连接，第一油缸5、第二油缸12的活塞杆伸缩时能够带动麻花杆604一起运动，导向块606的设置能够提高麻花杆604运动的稳定性；壳体601内设置有两个相互平行的限位环609，限位环609的外圈与壳体601固定连接，限位环609中部的孔的直径大于麻花杆604的直径，麻花杆604穿过限位环609；主动齿轮607上设置有容纳麻花杆604穿过的圆孔，麻花杆604穿过圆孔，麻花杆604的轴线与主动齿轮607的轴线相重合；主动齿轮607设置在两个限位环609之间，主动齿轮607的两侧分别与两个限位环609的侧面摩擦接触，通过两个限位环609将主动齿轮607夹在中间，使主动齿轮607只能以其轴线为中心旋转，而不会在其轴线方向上移动；如图3、图7所示，主动齿轮607上一体设置有半球凸起608，半球凸起608位于圆孔内，且半球凸起608卡接在麻花杆604的螺旋纹内，当麻花杆604在壳体601内做伸缩运动时，主动齿轮607的半球凸起608沿着麻花杆604的螺旋纹运动，使主动齿轮607产生旋转；编码器612固定在壳体601的外部；从动齿轮611连接在编码器612的转轴上；壳体601上设置有容纳从动齿轮611的长条孔613，从动齿轮611与主动齿轮607啮合传动，麻花杆604运动时能够通过主动齿轮607和从动齿轮611的啮合带动编码器612的转轴转动；编码器612与控制器2电连接，第一油缸5、第二油缸12的活塞杆伸缩时，编码器612记录伸缩变化的数据信息，传递到控制器2中。
20.进一步的，如图5、图6所示，壳体601为内部中空的圆柱形；壳体601的内部一体设置有至少一根沿其轴向方向延伸的导向条605，导向条605平行于麻花杆604的轴线；导向块606上设置有与导向条605相适配的导向槽6061；导向条605用于对导向块606起到运动导向作用，防止主动齿轮607在麻花杆604上转动时导向块606跟随麻花杆604产生扭转或振动，提高麻花杆604运动的稳定性。
21.进一步的，如图7所示，主动齿轮607的两侧固定设置有摩擦片610，摩擦片610与限位环609摩擦接触，保护主动齿轮607与限位环609。
22.进一步的，第一电磁阀4、第二电磁阀13、第三电磁阀8、第四电磁阀11均为两位两通阀。
23.进一步的，液压半桥15配置有两个阻尼。
24.一种双液压缸同步控制系统的控制方法，包括：s1、同步回缩动作执行连接负载的第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆同步执行回缩动作时，在时序控制上，第一电磁阀4、第二电磁阀13、第三电磁阀8先于多路阀1开启，第四电磁阀11关
闭，第一油缸5的小腔和第二油缸12的小腔通过第一电磁阀4、第二电磁阀13连通；此时因多路阀1处于关闭状态，两小腔连通，两大腔连通；当第一油缸5、第二油缸12应用在就地热再生加热机组连接加热墙时，第一油缸5、第二油缸12的活塞杆朝向下设置，两活塞杆连接同一块加热墙上，负载大小相同，在加热墙的重力作用下，两活塞杆伸出长度相同，两小腔内的液压油连通使小腔内的压力相同，两大腔内的液压油连通使大腔内的压力相同，实现均压，消除双缸偏载；多路阀1开启，液压油自多路阀1的b口经第一平衡阀3、第一电磁阀4、第二电磁阀13分别进入到第一油缸5的小腔、第二油缸12的小腔，第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆同步回缩，实现加热墙变幅起的控制，类似于起重机、登高消防车、旋挖钻机等设备，变幅起时一般不存在同步性问题；s2、同步伸出动作执行第一电磁阀4、第二电磁阀13、第三电磁阀8开启，第四电磁阀11关闭，第一油缸5的小腔和第二油缸12的小腔通过第一电磁阀4、第二电磁阀13连通进行均压，消除双缸偏载，编码器612传输到控制器2的数据清零；多路阀1开启，液压油自多路阀1的a口经第二平衡阀14的单向阀、第三电磁阀8分别进入到第一油缸5的大腔和第二油缸12的大腔，两小腔内的液压油经过第一电磁阀4、第二电磁阀13、第一平衡阀3的主体部件流回到多路阀1的b口，第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆同步伸出；编码器612实时监测伸长数据、压力传感器7实时监测对应的大腔内的压力并传输至控制器2；当第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆受到负载的反作用力存在差异时，例如在加热墙变幅落时，因路边不平整，一侧高一侧低时，使加热墙底面的一侧先接触底面，另一个处于悬空状态，第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆受到的阻力大小不同，因液压油的输入压力相同，随着液压油的持续输送，两活塞杆伸出长度不同，两编码器612的数据出现差别，控制器2根据两编码器612的数据，将活塞杆伸出长度较长处（下称较长的油缸，另一活塞杆伸出长度较短处称为较短的油缸）的压力传感器7的数值记录下来、并将较长的油缸对应的第四电磁阀11打开、第三电磁阀8关闭，电磁减压阀9进入工作状态，该较长的油缸处的液压油自第四电磁阀11、电磁减压阀9进入到较长的油缸的大腔内，电磁减压阀9动态控制该较长的油缸处大腔内的压力值与控制器2记录的数值相等，使该大腔内的压力值保持固定，进而维持住该较长的油缸的活塞杆的伸出长度，此时该处的电磁减压阀9处于完全开放状态，即该电磁减压阀9两侧的压力相等，均等于多路阀1输入的压力；然后多路阀1增大a口输出的液压油压力，随着输入压力增大，较长的油缸对应的电磁减压阀9逐渐增大减压值，使通过该电磁减压阀9减压后的压力保持稳定状态，较短的油缸的大腔内压力增大，克服负载的反作用力使其活塞杆继续伸长至与另一活塞杆同样长度，两编码器612传输到控制器2内的数据相同时，控制器2判断两活塞杆伸出长度相同；较长的油缸的电磁减压阀9动态调整输入到与其相对应的大腔内的液压油压力（即逐渐减小减压值，使较长的油缸的大腔内的液压逐渐增大，较长的油缸的活塞杆同步伸长，由编码器612反馈到控制器2的数据来控制较长的油缸的电磁减压阀9的状态，动态调节较长的油缸的活塞杆伸长长度等于较短的油缸的活塞杆伸长长度），使第一油缸5的活塞杆、第二油缸12的活塞杆于动态调节状态下同步伸长；
s3、伸出长度保持多路阀1、第一电磁阀4、第二电磁阀13、第三电磁阀8、第四电磁阀11同时关闭，第一油缸5、第二油缸12的小腔、大腔内的压力固定实现闭锁，两活塞杆的伸出长度保持。