一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置及调节方法

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，具体涉及一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置及调节方法。

背景技术

多个液压缸通常用于同步驱动负载做直线运动，以增强运行的稳定性和推进力。多级液压缸能够进行多段活塞运动，以延长作业行程，适用于安装空间受限而行程要求较高的场合。

但多个液压缸在空载作业时很容易发生较大的同步性误差，产生不正常的运动，甚至损坏结构零件。目前多个单级液压缸的同步性常常采用分流集流阀来保证同步性，但在液压缸的多次反复伸缩过程中，进油量与出油量的误差持续增大，尤其当分流集流阀应用于多个多级液压缸上时，同步性误差更大。

在多个液压缸空载运行时，可能由于制造误差、密封圈的间隙配合、磨损、流量差或压力差等情况，导致多个液压缸出缸不同步，即出缸的快慢不一致，同步性误差较大，难以做到同步驱动，从而使得多个液压缸的伸缩量不一致，易加剧设备磨损、损毁，影响设备使用寿命，同时也难以做到对负载的稳定推进或挤压，使用效果不佳。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置及调节方法，其解决了现有的多个多级液压缸作业时同步性误差较大的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的多个多级液压缸同步驱动的液压装置包括：

供油机构；

换向阀，所述换向阀与所述供油机构连通；

多个多级液压缸，多个所述多级液压缸的有杆腔油口与所述换向阀并联；

第一单向阀，多个所述多级液压缸的无杆腔油口与所述第一单向阀并联，所述第一单向阀与所述换向阀连通；

背压机构，所述背压机构与所述第一单向阀并联；所述背压机构包括并联的第一溢流阀和电磁阀；所述电磁阀闭阀时能够切断油路，使多个所述多级液压缸同时承受背压。

可选地，所述换向阀设置有A位进油口、A位出油口、B位进油口和B位出油口；

所述B位进油口与所述背压机构和所述第一单向阀连通；所述B位出油口和所述A位进油口均与所述供油机构连通；所述A位出油口与多个所述多级液压缸连通。

可选地，所述换向阀包括能够相互切换的第一工作状态和第二工作状态；

所述第一工作状态时，A位进油口和A位出油口连通，B位进油口和B位出油口连通；

所述第二工作状态时，A位进油口和B位进油口连通，A位出油口和B位出油口连通。

可选地，所述第一溢流阀能够是先导式溢流阀。

可选地，所述液压装置还包括第二溢流阀；

所述第二溢流阀设置于所述供油机构与所述换向阀之间。

可选地，所述液压装置还包括第二单向阀；

所述第二单向阀设置于所述供油机构与所述换向阀之间，并与所述第二溢流阀并联。

可选地，所述第二溢流阀与所述换向阀之间设置有正压压力表。

可选地，所述供油机构包括油箱、油泵和电机；

所述油泵和所述电机电连接；

所述油箱与所述油泵连通，所述油泵与所述换向阀连通。

可选地，所述背压机构与多个所述无杆腔油口之间设置有背压压力表。

此外，本发明还提供一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置的调节方法，所述多个多级液压缸同步驱动的液压装置的调节方法基于如上所述的多个多级液压缸同步驱动的液压装置实施，所述调节方法包括：

调节所述第一溢流阀的阀口阈值，所述电磁阀闭阀；

所述供油机构启动，油液从所述供油机构依次流向所述换向阀和多个所述有杆腔油口；同时多个无杆腔油口内的油液压力持续增大，直至等于或大于所述第一溢流阀的阀口阈值时，所述第一溢流阀导通，油液经所述换向阀流至所述供油机构；

预设时间后，所述电磁阀开阀，多个所述多级液压缸推进。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：多个多级液压缸的有杆腔油口与换向阀并联。多个多级液压缸同步驱动能够增强对负载的推进力及推进稳定性，能够应用于安装空间受限而行程要求较高的场合，适应性较高。通过设置换向阀配合供油机构就能够实现多个多级液压缸的伸长与回缩，无需再额外设置外部油泵抽油至无杆腔油口，节省了设备成本。

电磁阀闭阀时能够切断油路，使多个多级液压缸同时承受背压。电磁阀闭阀时，多个多级液压缸的无杆腔油口内的油液被堵塞于无杆腔油口与换向阀之间，随着供油机构的加压，无杆腔油口内油液的压力持续增大，也即背压持续增大，多个多级液压缸通过并联的方式能够同时承受大小一致、方向一致的背压力，通过施加的背压力使得多个多级液压缸能够同步出缸，大大降低了同步性误差。

第一溢流阀和电磁阀并联。当背压力等于或大于第一溢流阀设置的阀口阈值时，第一溢流阀导通，以调节无杆腔油口管道内的最大压力，有效地保护了管道和设备。通过设置第一溢流阀的阀口阈值，就能够对应设置背压大小，提高对多种类、多尺寸液压缸同步驱动的适应性。

多个多级液压缸的无杆腔油口与第一单向阀并联，第一单向阀与换向阀连通，背压机构与第一单向阀并联。第一单向阀在无杆腔油口排油时堵塞管道，使得油液只能流向背压机构；第一单向阀在无杆腔油口进油时打开管道，从而能够屏蔽背压机构，油液能够直接从供油机构流至换向阀、第一单向阀、无杆腔油口，使多个多级液压缸的回程不受背压机构的影响，无需再额外调控背压机构，降低了背压机构的设置成本。

附图说明

图1为本发明的多个多级液压缸同步驱动的液压装置的结构示意图；

图2为本发明的换向阀的结构示意图；

图3为本发明的背压机构的结构示意图。

【附图标记说明】

1：油泵；2：电机；3：第二溢流阀；4：正压压力表；5：油箱；6：换向阀；7：第一溢流阀；8：第一单向阀；9：背压压力表；10：多级液压缸；11：有杆腔油口；12：无杆腔油口；13：电磁阀；14：背压管；

A1：A位进油口；A2：A位出油口；B1：B位进油口；B2：B位出油口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明提供一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置，液压装置包括供油机构、换向阀6、多个多级液压缸10、第一单向阀8和背压机构。换向阀6与供油机构连通；多个多级液压缸10的有杆腔油口11与换向阀6并联；多个多级液压缸10的无杆腔油口12与第一单向阀8并联，第一单向阀8与换向阀6连通；背压机构与第一单向阀8并联；背压机构包括并联的第一溢流阀7和电磁阀13；电磁阀13闭阀时能够切断油路，使多个多级液压缸10同时承受背压。

多个多级液压缸10的有杆腔油口11与换向阀6并联。多个多级液压缸10同步驱动能够增强对负载的推进力及推进稳定性，能够应用于安装空间受限而行程要求较高的场合，适应性较高。通过设置换向阀6配合供油机构就能够实现多个多级液压缸10的伸长与回缩，无需再额外设置外部油泵抽油至无杆腔油口12，节省了设备成本。

电磁阀13闭阀时能够切断油路，使多个多级液压缸10同时承受背压。电磁阀13闭阀时，多个多级液压缸10的无杆腔油口12内的油液被堵塞于无杆腔油口12与换向阀6之间，随着供油机构的加压，无杆腔油口12内油液的压力持续增大，也即背压持续增大，多个多级液压缸10通过并联的方式能够同时承受大小一致、方向一致的背压力，通过施加的背压力使得多个多级液压缸10能够同步出缸，大大降低了同步性误差。

第一溢流阀7和电磁阀13并联。当背压力等于或大于第一溢流阀7设置的阀口阈值时，第一溢流阀7导通，以调节无杆腔油口12管道内的最大压力，有效地保护了管道和设备。通过设置第一溢流阀7的阀口阈值，就能够对应设置背压大小，提高对多种类、多尺寸液压缸同步驱动的适应性。

多个多级液压缸10的无杆腔油口12与第一单向阀8并联，第一单向阀8与换向阀6连通，背压机构与第一单向阀8并联。第一单向阀8在无杆腔油口12排油时堵塞管道，使得油液只能流向背压机构；第一单向阀8在无杆腔油口12进油时打开管道，从而能够屏蔽背压机构，油液能够直接从供油机构流至换向阀6、第一单向阀8、无杆腔油口12，使多个多级液压缸10的回程不受背压机构的影响，无需再额外调控背压机构，降低了背压机构的设置成本。

本实施方式中，电磁阀13选用二位二通阀，包括开阀和闭阀两个工作状态。背压机构是在多个多级液压缸10伸长前的初始阶段，将电磁阀13闭阀，无杆腔油口12的油液被堵塞于无杆腔油口12与背压机构之间，因此能够产生背压，背压作用于多个多级液压缸10，与供油机构作用于多个多级液压缸10的正压方向相反，且多个多级液压缸10采用并联的方式，因此多个多级液压缸10都能够受到大小一致、方向一致的背压力，可以理解为多个多级液压缸10的伸缩杆被一挡板限位，挡板与液压缸10的伸缩杆的轴向垂直，直至所有多级液压缸10的伸缩杆均与挡板抵接时，则完成了对多个多级液压缸10的同步性调节。当背压的大小等于或大于第一溢流阀7的阀口阈值时，第一溢流阀7导通，油液经第一溢流阀7、换向阀6流至供油机构，多个多级液压缸10开始推进。背压机构的设置，保证了多个多级液压缸10出缸的一致性，大大降低了同步性误差。

其中，供油机构、换向阀6、多个多级液压缸10和背压机构等设备可以通过人工手动调节，也可以通过自动化来调节。本实施方式中，液压装置还包括控制中心，控制中心对应与供油机构、换向阀6、多个多级液压缸10和背压机构电连接，以实现液压装置的高效作业。通过控制中心能够调节背压机构施加背压的时长和压力大小，背压力通过设置第一溢流阀7的阀口阈值来设定，时长通过调节供油机构的正压力来设定，根据实际需求对应设置即可，以便能够在多个多级液压缸10的初步启动阶段，给多级液压缸10施加一反作用力，使得多级液压缸10伸长过程中承受一定的背压，进而达到多个多级液压缸10同步出缸的目的。控制中心的电路连接及逻辑控制方式为现有技术，本发明不详细展开。

如图2所示，换向阀6包括A位进油口A1、A位出油口A2、B位进油口B1和B位出油口B2；B位进油口B1与背压机构连通述B位进油口B1与背压机构和第一单向阀8连通；B位出油口B2和A位进油口A1均与供油机构连通；A位出油口A2与多个多级液压缸10连通。换向阀6能够变换油路的流动方向，如换向前的A位出油口A2为出油端，换向后的A位出油口A2则为进油端，从而实现多级液压缸10的有杆腔(或无杆腔)的进油或排油，进而实现多级液压缸10的推进或回程。

进一步地，换向阀6包括能够相互切换的第一工作状态和第二工作状态；第一工作状态时，A位进油口A1和A位出油口A2连通，B位进油口B1和B位出油口B2连通；第二工作状态时，A位进油口A1和B位进油口B1连通，A位出油口A2和B位出油口B2连通。本实施例中，换向阀6选用三位四通换向阀，即换向阀6的阀芯共有三个工作工位，包括A工位、静止工位和B工位；第一工作状态对应A工位，第二工作状态对应B工位；静止工位为断路工位，静止工位下A位进油口A1、A位出油口A2、B位进油口B1和B位出油口B2互不导通，换向阀6断路，从而能够起到对多个多级液压缸10的保压作用。

参见图1和图3，当换向阀6处于A工位时，使第一单向阀8将支路堵塞，电磁阀13为常闭状态，第一溢流阀7的阀口未打开，因此无杆腔油口12处的油液无法流至供油机构，且无杆腔油口12内管道的压力随着供油机构的正压力的增加而增加，当无杆腔油口12内管道的压力增大至等于或大于第一溢流阀7的阀口阈值时，第一溢流阀7的阀口被冲开，第一溢流阀7导通，无杆腔油口12内的油液能够经第一溢流阀7的背压管14、换向阀6流至供油机构，多个多级液压缸10开始推进。并且，在多个多级液压缸10的推进过程中，由于持续受到背压作用，可能会影响到多级液压缸10对外部负载的推进或挤压，因此可以在推进过程中，使电磁阀13开阀，此时可以视为电磁阀13与供油机构连通，管道内压力为零，因此电磁阀13能够屏蔽第一溢流阀7，使多级液压缸10的推进过程不再受第一溢流阀7的影响，即不再承受背压，可以正常推进。第一溢流阀7开阀后到电磁阀13的开阀时间，可通过控制中心进行控制。

当换向阀6处于B工位时，油液从供油机构、B位进油口B1流向背压机构，此时第一单向阀8正常工作，打开支路，并能够屏蔽背压机构，油液能够经第一单向阀8流至无杆腔油口12。第一溢流阀7通常只在多级液压缸10伸长的初始阶段启用一定时间，一定时间后便断电停用，多级液压缸10仍继续伸长推进，因此第一溢流阀7在多级液压缸10回程时是不启用的。当然，对于多级液压缸10而言，由于其伸缩路径较长，因此可以多次启用背压机构并对应调节供油机构的正压力，即多次间断性的施加背压，保证多级液压缸10推进过程中的出缸一致性，大大降低同步性误差。

在一实施例中，液压装置内置于垃圾压缩腔，垃圾压缩腔内滑动连接有一推铲，多个多级液压缸10的伸缩杆与推铲连接，以同步驱动推铲移动，将垃圾压缩腔内的垃圾压缩成块，便于垃圾的后续运输。在压缩垃圾前，垃圾压缩腔内的垃圾较为分散，对推铲施加的压力分布不均，若直接启动多个多级液压缸10推进，则多个多级液压缸10之间可能存在出缸不同步的情况，最终会影响块状垃圾的压缩质量，导致垃圾各部位的压缩程度各异，容易松散，且非同步出缸也会大大影响设备的使用寿命。基于此，本发明在多个多级液压缸10启动的初始阶段，就先人工施加背压力，以和抽油机构、第二溢流阀3提供的正压力对冲，使得多个多级液压缸10承受大小、方向一致的背压，因此能够在多个多级液压缸10推进前，先保证多个多级液压缸10内部活塞或推杆位置的一致性，将推铲推至与多级液压缸10的轴向垂直的位置，最终能够保证块状垃圾的压缩质量。

另外，第一溢流阀7能够是先导式溢流阀。相较于普通溢流阀，先导式溢流阀能够承受更大的压力，以适应更大功率、更多数量的多级液压缸10。

进一步地，液压装置还包括第二溢流阀3；第二溢流阀3设置于供油机构与换向阀6之间。第二溢流阀3能够起到溢流作用，控制管道内的最大压力，即供油机构施加给多个多级液压缸10的最大正压力，能够有效地避免供油机构的开启功率过大，损坏管道或设备的情况。

优选地，液压装置还包括第二单向阀；第二单向阀设置于供油机构与换向阀6之间，并与第二溢流阀3并联。第二单向阀能够防止有杆腔油口11管道内的油液倒流，起到保压作用，为多个多级液压缸10提供稳定的正压。同时，将第二单向阀与第二溢流阀3并联，通过第二溢流阀3管控管道内的最大压力。

其次，第二溢流阀3与换向阀6之间设置有正压压力表4。正压压力表4可以采用现有的水压传感器测量，以能够实时显示A位进油口A1管道内的压力，并将测得压力值传输至控制中心，以对第二溢流阀3的调节进行反馈，提高对A位进油口A1管道内水压的监测精度。

另外，供油机构包括油箱5、油泵1和电机2；油泵1和电机2电连接；油箱5与油泵1连通，油泵1与换向阀6连通。电机2用于驱动油泵1作业，为液压装置提供动力。油液能够依次经油泵1、第二单向阀、换向阀6进入有杆腔油口11，以驱动多级液压缸10伸长，对外部负载进行推动或挤压。

进一步地，背压机构与多个无杆腔油口12之间设置有背压压力表9。同理，背压压力表9与正压压力表4一样，能够起到监测管道内水压的作用。背压压力表9用于监测无杆腔油口12的管道内压力，并将检测值传输至控制中心，以对第一溢流阀7的调节进行反馈，提高对无杆腔油口12管道内水压的监测精度，保证背压效果，进而保证多个多级液压缸10出缸速度的一致性。

此外，一种多个多级液压缸同步驱动的液压装置的调节方法，多个多级液压缸同步驱动的液压装置的调节方法基于如上所述的多个多级液压缸同步驱动的液压装置实施，调节方法包括：

调节第一溢流阀7的阀口阈值，进而对无杆腔油口12的压力进行管控；将电磁阀13闭阀；

电机2启动，油液从油箱5依次经油泵1、A位进油口A1、A位出油口A2流向多个有杆腔油口11；同时无杆腔油口12内的油液压力持续增大，直至等于或大于第一溢流阀7的阀口阈值时，第一溢流阀7导通，无杆腔油口12内的油液依次经第一溢流阀7、B位进油口B1、B位出油口B2流至油箱5；

预设时间后，电磁阀13开阀，无杆腔油口12内的油液依次经电磁阀13、B位进油口B1、B位出油口B2流至油箱5，多个多级液压缸10正常推进。

以上为液压机构的多个多级液压缸10伸长时的工作状态，当多个多级液压缸10回程时，换向阀6换位至B工位，此时油箱5中的油液依次经油泵1、第二单向阀(和第二溢流阀3)、A位进油口A1、B位进油口B1、第一单向阀8流向无杆腔油口12，以驱动多级液压缸10回缩；同时，有杆腔油口11的油液依次经A位出油口A2、B位出油口B2回流至油箱5。

在多级液压缸10的伸缩行程较长的实施例中，可通过控制中心控制电磁阀13按一定时间间隔通断，如经过T1秒施加一次背压，以使多个多级液压缸10在较长的行程上推进时，能够通过多次背压调节降低同步误差。

当多级液压缸10不需要背压调节时，可以将电磁阀13的阀口设置为常开状态，可以视为电磁阀13能够将第一溢流阀7屏蔽，无杆腔油口12内的油液能够经电磁阀13流至换向阀6和油箱5，不影响多个多级液压缸10的正常推进。

通过一次或多次对电磁阀13进行闭阀，就能够一次或多次对多个多级液压缸10的伸缩量进行调节，最终保证出缸的一致性，大大降低多个多级液压缸10的同步性误差。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。