液压系统-分流阀同步回路

分流阀同步回路是一种利用分流阀控制多个液压执行元件同步运动的液压回路，并通过分流阀对流量进行分配，从而保证系统中多个执行元件的运动速度保持一致。它是一种常见的液压系统同步控制方法，广泛应用于对多点负载运动具有严格要求的场合，如工程机械、农业机械或机械装置的多缸同步控制中。

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分流阀的原理

**分流阀（Flow Divider Valve）**是一种能将液压油的流量按一定比例分配的液压元件，常见的分流阀类型有定比分流阀和比例分流阀。

• 定比分流阀：将输入流量按照固定的比例分成两部分，比如1:1、2:1等比例。
• 比例分流阀：通过调节，可以对流量比例进行变化。

分流阀依靠液压压力、内部控制机构或滑阀动作来保证两路输出流量的比例一定，从而实现多执行元件之间的同步动作。

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分流阀同步回路的工作原理

在分流阀同步回路中，通过一个液压泵将液压油输入分流阀，分流阀将输入流量按照固定比例分配到多个输出支路，为多个液压执行元件（如液压缸或液压马达）供油。利用分流阀的流量分配特性，可以实现多个液压执行元件在流量上的平衡，从而同步运动。

基本工作流程：

1. 液压泵向分流阀提供油液，分流阀根据设定的流量比例将油液分配到多个分支通道；
2. 各分支通道分别连接到液压执行元件（例如液压缸）；
3. 通过分流阀的分配功能，确保各液压执行元件获得等量或者满足比例要求的流量；
4. 从而使多个液压缸或液压马达达到同步运动。

举例：

• 如果一个 1:1 的分流阀用于驱动两个液压缸，则它会将流量平分给两路输出，这样两个液压缸在相同负载的情况下可以同步伸缩。

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分流阀同步回路的特点

优点

1. 实现同步运动：
   • 利用分流阀的定比分配特性，可以有效控制流量分配，从而使多个执行元件速度一致。
2. 结构简单：
   • 相比于其他同步方法，如伺服控制等复杂系统，分流阀同步回路结构简单，成本较低。
3. 适应性强：
   • 可以适用于不同的液压执行器（液压缸、液压马达）和多点同步运行需求。
4. 多比例选择：
   • 分流阀可以设计多种分流比例，适应不同工况的同步需求。

缺点

1. 同步精度受负载影响：
   • 如果两个液压缸或液压马达的负载不均匀，分流阀的实际分流效果可能会受到影响，同步精度下降。
2. 压差敏感性：
   • 分流阀对压力差要求较高，分流精确性会随背压或负载压力差的增大而降低。
3. 能量损耗高：
   • 分流阀内部存在压力损失，尤其当负载变化较大时，可能导致回路效率下降。
4. 局限于固定比例控制：
   • 分流阀的比例设定不可随意调整，切换不同比例需求时需更换分流阀。

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分流阀同步回路的典型应用

1. 工程机械同步回路：
   • 多支撑臂或吊车多段油缸伸缩同步。例如：挖掘机的动臂或支腿控制需要多个液压缸保持同步动作。
2. 液压升降系统：
   • 多支点液压升降平台需要四个液压缸保持同步，避免升降不平衡造成倾覆。
3. 输送设备同步控制：
   • 在皮带输送机或传输设备上，两个液压马达驱动的传动轴需要同步运行以减少张力波动。
4. 农业设备：
   • 农用机械（如植保机或播种机）中的多点作业机构，需要多个液压缸同步动作。

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分流阀同步回路的设计方法

1. 选择分流阀类型

• 如果需要同步控制多个执行元件，选择带有较多分配通道的多路分流阀；
• 如果涉及不同输出比例（如2:1、3:1等），选择比例分流阀。

2. 执行元件的规格

• 液压缸或液压马达规格需统一，例如活塞面积、行程相同，以保证输出行程与角度一致。

3. 压力与流量设计

• 分流阀的最大输入流量和设定的输出压力需与液压泵和系统需求匹配。

4. 负载平衡性

• 在负载差别较大的情况下，可以在分流阀分支通道中增加调节器（如背压阀）进行压力补偿。

5. 增设补偿机构

• 在负载高度不均的场景中，增加同步调整阀、背压阀或液压平衡控制装置来提升同步精度。

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优化分流阀同步回路的措施

1. 加装节流阀进行局部调节：
   • 在分流阀的每个输出端增加节流阀，用于微调流量，从而提高同步精度。
2. 负载调整：
   • 确保每条分支回路的负载接近一致，避免因负载分布不均造成分流误差。
3. 使用补偿元件：
   • 使用负载补偿器、压力补偿阀，提高分流效率，降低因压差引起的同步误差。
4. 液压油清洁性管理：
   • 分流阀内的滑阀对油液清洁度要求较高，必要时增加高效过滤器，避免因堵塞造成动作迟缓或精度下降。

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分流阀同步回路的具体实例

1. 1:1 分流阀实现两液压缸同步

目标：控制两个相同液压缸在相同负载下同步伸缩。

回路设计：

• 液压泵连接分流阀，分流阀的两路输出分别连接两个液压缸；
• 分流阀将输入的总流量等分；
• 液压缸在相同速度下同步进给或回程。

2. 多缸升降回路

目标：控制一个平台的四角（四个液压缸）同步升降。

回路设计：

• 一个液压泵→多通道分流阀，将液压油分为四路；
• 四个液压缸分别安装在升降平台的四角，确保负载均匀布置；
• 每个分支通路增加一个背压调节器，调节局部流量。

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分流阀与其它同步方式的比较

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总结

分流阀同步回路是一种成本低、结构简单的同步控制方式，适用于对同步精度要求中等且负载变化较小的液压系统。通过选择恰当的分流阀类型并优化设计，可以进一步提升系统的同步性能。在要求较高的场合，如负载差异较大或精度需求高的系统，可以结合其他同步手段（如背压补偿）以达到更高的可靠性和准确性。