單泵多執行器控制回路

單泵多執行器工作回路主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第七章液壓基本回路2內容提要同步回路1順序動作回路2一、同步回路載荷大或尺寸大的部件在移動過程中，通常需要多個執行機構同時驅動。如果執行機構在驅動過程中出現不同步，就會造成機械結構卡死、運動部件傾覆等故障。因此，工業應用對同步精度的要求越來越高。同步系統是指多個執行機構在運動過程中保持位移、速度或力相同的系統。有位置同步和速度同步，實際上多采用速度同步。多采用速度同步。一、同步回路本頁空白，以便于腳本序號對應一、同步回路采用調速閥的單向同步回路回路使用兩個單向調速閥安裝在液壓缸的有桿腔。當換向閥右位工作時，液壓泵輸出的壓力油經調速閥進入兩個液壓缸的有桿腔，進口節流調速，活塞縮回；無桿腔的液壓油經換向閥回油箱；當換向閥左位工作時，液壓泵輸出的壓力油流入到兩個液壓缸的無桿腔推動活塞伸出，有桿腔的液壓油經單向閥后回油箱。在次過程中，只要調整兩個調速閥的開口使其通過的流量相同，既可以保證液壓缸的運動同步。由于上述過程只有在活塞桿縮回時在進油口上有調速閥，因此只能保證一個方向的同步。這種回路結構簡單，但由于兩個調速閥的調節比較麻煩，而且受油溫、泄漏等的影響很難調整兩個流量完全一致，同步精度較差。一、同步回路采用調速閥的雙向同步回路回路使用兩個普通調速閥并各自裝在由單向閥組成的橋式節流回路中，分別控制兩個液壓缸的運動，通過調整兩個調速閥的開口度，保證兩個活塞運動的同步。由于采用的是油單向閥組成的橋式節流回路，因此活塞在往復運動時均可以得到調速，從而實現雙向同步。該同步回路價格便宜、結構簡單，具有廣泛的應用，但由于調速閥的啟動階躍效應會導致不同的瞬時速度，最終導致累計誤差使得同步精度無法保證。同時，調速閥的精確調整也很復雜，難以保證流量完全一致。一、同步回路采用分流閥、分流集流閥的同步回路基于分流閥的同步回路適用于單方向同步要求的回路。分流閥的圖形符號如圖所示。當有反向流量要求時，需要配置單向閥。如圖所示。當換向閥左位工作時，液壓泵輸出的壓力油經分流閥后分為兩路進入兩液壓缸的無桿腔，有桿腔的液壓油經換向閥回油箱；當換向閥右位工作時，液壓泵輸出的壓力油進入液壓缸的有桿腔，無桿腔的液壓油經單向閥回油箱。遇到偏載時，同步作用靠分流閥自動調整，使用方便。但此回路壓力損失大，不宜用在低壓系統。分流閥一、同步回路采用分流閥、分流集流閥的同步回路如圖所示是采用分流集流閥的馬達同步回路示意圖用分流集流閥控制進入或流出液壓缸的流量，實現馬達正反向運轉的速度同步基于分流集流閥的同步回路可用于雙向有同步要求的回路。該同步回路簡單經濟，具有較強的抗偏載能力，但當執行機構較多時，隨著分流級數的增加，系統能耗增大且分流精度顯著降低，同樣不太適用于同步精度要求高、壓力較低的系統。需要注意的是兩個液壓缸不能機械剛性連接。一、同步回路同步缸同步回路該同步回路主要元件為同步缸，原理如圖所示。由于同步缸的缸筒上的每一部分容積都相同，通過移動相同的距離就能夠保證各支路流量相等，因此可以實現同步運動。同步缸的兩個活塞上裝有雙作用單向閥，可以在行程端點消除誤差。該液壓同步系統抗偏載能力較強、具有較高的同步精度，但結構體積較大，液壓缸的行程較小。一、同步回路同步液壓馬達同步回路該同步回路主要元件為同步液壓馬達，原理如圖所示。同步液壓馬達是由排量相同的幾個液壓馬達剛性聯接組成的，因此可以保證通過各個支路的流量都相同，從而實現同步。該同步回路在每條油路上都設有一個單向閥和溢流閥用于消除系統的累積誤差，即當液壓缸向上運動時，先到達終點的支路的油液可以通過溢流閥流回油箱，保證所有液壓缸均能到達終點；當液壓缸向下運動時，先到達終點的支路可以通過單向閥對該支路進行補油，避免馬達吸空現象的發生。采用同步液壓馬達的同步回路穩定性高，其發生故障時有一個參數的劣化過程，適用于同步穩定性要求較高的場合。一、同步回路并聯泵同步回路釆用并聯泵的液壓同步回路如圖所示。通過將排量相同的幾個液壓泵剛性聯接來保證各支路輸出流量相等，從而實現速度同步。這種同步方案釆用多個液壓泵聯合供油，能夠承受較大的偏載，但在多液壓缸同步運行過程中其同步誤差不可調，很難實現人為控制，因此需要另外加設其他裝置來消除系統的累積誤差，以達到更高的同步精度。

一、同步回路閉環控制的同步回路

當液壓系統要求很高的同步精度時，必須采用比例閥或伺服閥的同步回路。

圖中伺服閥A根據兩個位移傳感器B、C的反饋信號，持續不斷的調整閥口開度，控制兩個液壓缸的輸入或輸出流量，使它們獲得雙向同步運動。二、順序動作回路功用：使幾個執行元件嚴格按照預定順序動作。按控制方式不同，順序動作回路分為壓力控制和行程控制兩種方式。壓力控制：利用液壓系統工作過程中的壓力變化來使執行元件按順序先后動作。二、順序動作回路順序閥控制的順序動作回路回路具有兩個液壓缸：左側的工作缸，右側的夾緊缸當手動換向閥處于右位工作時，液壓泵輸出的液壓油經換向閥流出，分為兩個回路，由于左側要經過順序閥后才能流入工作缸，而右側直接可以流入夾緊缸推動活塞運動，因此右側活塞桿伸出，實現動作1（夾緊），當活塞運動到底，壓力逐漸升高，達到順序閥的設定壓力后，順序閥打開，液壓泵輸出的液壓油經順序閥進入工作缸的無桿腔，實現動作2（進給）；當工作缸運動結束后，手動換向閥左位工作；此時液壓泵輸出的液壓油也分為兩路，一路與夾緊缸的單向順序閥連通，一路直接進入工作缸的有桿腔，工作缸的活塞縮回，實現動作3（退回），當活塞運動到底壓力升高，高于夾緊缸順序閥的設定壓力時，順序閥打開，液壓油經順序閥進入夾緊缸有桿腔，活塞桿縮回，實現動作4（松開）。從而完成一個工作循環。回路適用于執行元件數目不多、負載變化不大的場合。優點：動作靈敏、安裝連接較方便；缺點：可靠性不高、位置精度低二、順序動作回路行程閥控制的順序動作回路如圖所示是行程閥控制的順序動作回路。當電磁換向閥右位工作時，液壓泵輸出的液壓油經換向閥進入左缸的無桿腔，推動活塞伸出，進行動作1；活塞運動過程中碰到行程閥使其換向，缸2的活塞伸出；當缸2運動到底后，電磁換向閥換向左位工作，缸1有桿腔進油，活塞縮回，進行動作3；同時慢慢釋放行程閥，使其回位，此時缸2有桿腔進油，活塞縮回，進行動作4。這種回路工作可靠，但動作順序一經確定，再改變就比較困難，同時管路長，布置較麻煩。二、順序動作回路行程開關和電磁換向閥控制的順序動作回路如圖所示是利用行程開關和電磁閥控制的順序動作回路。當電磁鐵1YA通電，左側換向閥的左位工作，缸1活塞伸出，進行動作1；當活塞桿碰到行程開關K2時，電磁鐵3YA通電，右側換向閥左位工作，缸2活塞伸出，進行動作2；當活塞桿碰到行程開關K4時，電磁鐵2YA通電，左側換向閥右位工作，缸1活塞縮回，進行動作3；當活塞桿碰到行程開關K1時，電磁鐵4YA通電，右側換向閥右位工作，缸2活塞縮回，進行動作4；當活塞桿碰到行程開關K3時，電磁鐵1YA通電，左側換向閥左位工作，缸1活塞伸出，進行動作1；如此往復運行二、順序動作回路壓力繼電器控制的順序動作回路如圖所示是利用壓力繼電器控制的順序動作回路。電磁鐵斷電時，液壓泵輸出的壓力油為缸A的無桿腔供油，推動活塞伸出；當缸A活塞運動到底時，壓力繼續升高，達到壓力繼電器設定壓力后，壓力繼電器發出信號使電磁閥換向上位工作，液壓泵輸出的壓力油進入缸B