方向控制回路设计的分析介绍

图7-22是同步分配器液压缸的结构图。实际上它是叠加装配而成的方向控制回路。其结构是一种单杆多活塞液压缸，所有活塞共用一个缸筒，一个活塞杆，所以其环行截面积相等，是多活塞串联形式。该液压回路的功用是控制油路中液流的通、断或流向，实现的方法是采用方向控制阀分配液压系统的能量。

图7-22 同步分配器液压缸结构图

1.液压缸同步的原理

图7-23是UF系列同步分配器液压缸（以下简称UF缸）同步原理图。由于所有活塞共用一个缸筒，一个活塞杆，所以其环行截面积相等，当活塞运动时，所有活塞的行程、速度都相同，因此其输出输入的压力介质（油）的流量、体积都完全相同。UF缸最大的优点是其同步精度不受系统压力、流量和负载等各种因素的影响。从理论上讲，UF缸是可以实现绝对同步的一种分配器。这种功能是调速阀、同步阀或同步马达不能够实现的。

图7-23 同步分配器液压缸同步原理图

由于UF缸不存在同步误差，因此无需使用各种位移传感器进行跟踪检测和比较，也无需使用昂贵的伺服或比例系统，可大大地降低故障率（无故障周期一般都在10⁶～10⁷m），进而降低成本和维修费用。

2.UF缸的工作原理

同步缸的同步系统有许多种，下面仅通过两个常用例子来说明UF缸的工作原理。

（1）四柱塞缸同步液压系统原理图 如图7-24所示，其工作原理如下：

当1YA得电时三位四通电磁换向阀换向，液压油进入同步缸的下腔，推动四个活塞向上运动，将等量介质（油）分别输入四个柱塞缸，四个柱塞缸同步升起。当电磁铁1YA失电，换向阀复位，柱塞缸停止运行。UF缸下腔油被液控单向阀锁定，柱塞缸不会下沉。当2YA得电，换向阀换向，液控单向阀打开，由自重形成的压力使UF缸活塞向下运动，介质（油）经节流阀后回油箱，四柱塞缸同步下降。为防意外，每个同步缸都安装了一个补油用的两位两通阀，该阀必须为无泄漏阀。该阀由安装在同步缸上升终端前（具体数值，根据同步误差要求确定）的行程或接近开关操纵。例如，当要求同步精度不低于2mm时，则在柱塞缸行程终端前1.5mm处各安装一个行程开关，当有的缸已到达行程终点，而有的缸尚未触动行程开关时，便由系统发出声光报警并使两通阀电磁铁得电，两通阀换向，液压油直接进入该液压缸，使其达到行程终点。

当出现报警信号时应及时排除故障，故障可能由以下原因造成：管路、接头外泄漏；同步缸内外泄漏；补油阀内外泄漏；UF缸内外泄漏等。

（2）四活塞缸同步液压系统原理图 如图7-25所示，其工作原理如下：

当1YA得电，换向阀换向，液压油进入UF缸下腔推动活塞，将上腔油输入同步缸有杆腔，活塞杆同步缩回。1YA失电，换向阀复中位，液控单向阀将所有液压缸锁定。当2YA得电，压力油进入同步缸无杆腔，同时将液控单向阀开启，同步缸活塞运动将有杆腔介质（油）输入UF缸上腔，推动活塞向下运动，四活塞杆同步伸出。补油操作与同步柱塞缸基本相同，只是行程开关此时应放在活塞杆全部缩回的终点位置前。

图7-24 四柱塞缸同步液压系统原理图(www.xing528.com)

图7-25 四活塞缸同步液压系统原理图

活塞式同步缸有杆腔、无杆腔都可以与UF缸相连，可以任选。一般应选择容积小、工作压力低的一腔与UF相连。容积小，UF缸造价低；工作压力低，UF缸无故障周期长。

3.UF缸的性能参数

1）压力：工作压力为0～25MPa；最低起动压力≤0.3MPa；耐压实验压力为32MPa。

2）使用工作介质：常规UF缸可使用各种矿物油；特殊UF缸可使用水、水乙二醇、乳化液、磷酸酯以及各种弱酸碱。

3）工作温度：常规UF缸为-35～80℃；高温UF缸为-35～220℃。

4）工作速度：常规UF缸为500mm/s；高速UF缸为2000mm/s以上。

5）最大输出容积：双活塞UF缸为2×240L；四活塞UF缸为4×120L。

4.UF缸的用途

可实现以下液压缸的同步：

1）柱塞直径和行程相同的单作用柱塞缸、单作用多级缸和齿轮齿条摆动液压马达。

2）活塞直径、活塞杆直径、行程相同的双作用液压缸和双作用多级缸。

3）活塞直径和行程相同、活塞杆直径不同的双作用活塞缸。

4）双作用活塞缸的直径和行程与单作用柱塞缸的柱塞直径和行程相同时，也可实现两种不同类型液压缸的同步运行。

5）各种类型不同、缸径、杆径、行程不同，负载和工作压力不同的各种液压缸，只要其容积相同，可实现其同时完成动作的要求。若容积不同，可根据需要提供非等容积UFT缸。