实验报告6：两缸起重设备液压系统装调
一、实验描述
通过对典型液压系统——两缸起重设备液压系统装调分析实验，学会根据控制要求进行液压系统图的设计，合理选择液压元器件并进行组装，对液压系统进行分析，并通过虚拟实验培养学生的计算机操作能力。
二、实验目标
（1）正确选取液压元器件；
（2）准确进行元件的连接、回路的组建，组装两缸起重设备液压系统；
（3）对两缸起重设备液压系统运行进行分析。
三、实验分析
在两缸起重设备液压系统中，在运动中两个工作液压缸必须保证严格相同的位移量，即组建一个同步回路。可以利用一个分流阀和两个单向阀来设计液压回路，如下图所示：
图1 两缸起重设备液压系统原理图
1—液压泵站 2—二位四通手动换向阀 3，5—单向阀 4—分流阀 6，7—液压缸
分流阀4又称同步阀，其作用是使液压系统中由同一油源向两个以上执行元件供应相同的流量（等量分流），或按一定比例向两个以上执行元件供应相同的流量（比例分流），以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。
? 当二位四通手动换向阀2工作于左位时，压力油从分流阀的P口进入阀，由阀芯保证的分别从A口、B口流出的油液进入液压缸2的无杆腔(缸的底部)，由于流量相同、液压缸结构相同，从使两个液压缸的工作速度相同、位移量相同，直至液压缸升到最上端；
? 当二位四通手动换向阀2工作于右位时，压力油直接进入两个液压缸的有杆腔(缸的上部)，回油分别经过两个单向阀直接回到油箱。
四、实验实施
实验室操作演示
五、实验总结
本次实验的特点主要是利用分流阀保证两个液压缸的同步工作，仔细观察可以发现两个液压缸的上升速度是同步的，但下降速度及位移就不再是同步的。这主要是分流阀特性所保证的，若要求回程也必须同步，则应该使用分流集流阀。
（一） 分流集流阀也称速度同步阀，是 液压阀中分流阀，集流阀，单向分流阀，单向集流阀和比例分流阀的总称.同步阀主要是应用于双缸及多缸同步控制液压系统中。通常实现同步运动的方法很多，但其中以采用分流集流阀－同步阀的同步控制液压系统具有结构简单、成本低、制造容易、可靠性强等许多优点，因而同步阀在液压系统中得到了广泛的应用。分流集流阀的同步是速度同步，当两油缸或多个油缸分别承受不同的负载时，分流集流阀仍能保证其同步运动。
（二）作用
分流阀的作用是使 液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量(等量分流)，或按一定比例向两个执行元件供应流量(比例分流)，以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。
集流阀的作用，则是从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量，以实现其间的速度同步或定比关系。分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。它们的 图形符号如图所示。
（三）原理
1、分流阀(flow divider)
图（a）所示为等量分流阀的结构原理图，它可以看作是由两个串联减压式流量 控制阀结合为一体构成的。该阀采用“流量-压差-力” 负反馈，用两个面积相等的固定节流孔1、2作为流量一次 传感器，作用是将两路负载流量Q1、Q2分别转化为对应的压差值ΔP1和ΔP2。代表两路负载流量Q1和Q2大小的压差值ΔP1和ΔP2同时反馈到公共的 减压阀芯6上，相互比较后驱动减压 阀芯来调节Q1和Q2大小，使之趋于相等。
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图为分流阀的工作原理
(a)分流阀的结构原理图；(b)节流边设计在侧的分流阀；(c)节流边设计在外侧的分流阀
1、2-固定节流孔；3、4-减压阀的可变节流口；5- 阀体；6-减压阀；7-弹簧
工作时，设阀的进口油液压力为P0，流量为Q0，进入阀后分两路分别通过两个面积相等的固定节流孔1、2，分别进入减压阀芯环形槽a和b，然后由两减压阀口（可变节流口）3、4经 出油口I和Ⅱ通往两个执行元件，两执行元件的负载流量分别为Q1、Q2，负载压力分别为P3、P4。如果两执行元件的负载相等，则分流阀的出口压力P3＝ P4，因为阀中两支 流道的尺寸完全对称，所以输出流量亦对称，Q1=Q2=Q0/2，且P1=P2。当由于负载不对称而出现P3≠P4，且设P3>P4时，Q1必定小于Q2，导致固定节流孔1、2的压差ΔP1<ΔP2，P1>P2，此压差反馈至减压阀芯6的两端后使阀芯在不对称液压力的作用下左移，使可变节流口3增大，节流口4减小，从而使Q1增大，Q2减小，直到Q1≈Q2为止，阀芯才在一个新的平衡位置上稳定下来。即输往两个执行元件的流量相等，当两执行元件尺寸完全相同时，运动速度将同步。
根据节流边及反馈测压面的不同布置，分流阀有图7.12(b)、(c)所示两种不同的结构。
2、集流阀(flow combiner)
图所示为等量集流阀的原理图，它与分流阀的反馈方式基本相同，不同之处为：
（1）集流阀装在两执行元件的回油路上，将两路负载的回油流量汇集在一起回油；
（2）分流阀的两 流量传感器共进口压力P0，流量传感器的通过流量Q1（或Q2）越大，其出口压力P1（或P2）反而越低；集流阀的两流量传感器共出口O，流量传感器的通过流量Q1（或Q2）越大，其进口压力P1（或P2）则越高。因此集流阀的压力反馈方向正好与分流阀相反；
（3）集流阀只能保证执行元件回油时同步。
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3、分流集流阀(flow divider and combiner)
分流集流阀又称同步阀，它同时具有分流阀和集流阀两者的功能，能保证执行元件进油、回油时均能同步。
图为挂钩式分流集流阀的结构原理图。分流时，因P0＞P1（或P0＞P2），此压力差将两挂钩阀芯1、2推开，处于分流工况，此时的分流可变节流口是由挂钩阀芯1、2的棱边和阀套5、6的外棱边组成；集流时，因P0＜P1（或P0＜P2），此压力差将挂钩阀芯1、2合拢，处于集流工况，此时的集流可变节流口是由挂钩阀芯1、2的外棱边和阀套5、6的棱边组成。
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（四）分类
按调整方式分为：固定式分流集流阀，自调式分流集流阀，可调式分流集流阀，以及自调和可调式组合的组合调式式分流集流阀.以上系列液压阀可设计为小流量分流集流阀.其中固定式结构同步阀又可分为换向活塞式和勾头式两种结构.该系列液压阀按流量分配方式还可分为：等流量式分流阀和比例流量式分流阀，并且常采用的比例是2:1.也可按要求的比例设计为小流量同步阀.
（五）区别
集流阀和分流阀的区别：
1）集流阀装在两执行元件的回油路上，将两路负载的回油流量汇集在一起回油；
2）分流阀的两流量传感器共进口压力，流量传感器的通过流量越大，其出口压力反而越低；集流阀的两流量传感器共出口，流量传感器的通过流量越大，其进口压力越高。因此，集流阀的压力反馈方向正好与分流阀相反；
3）集流阀只能保证执行元件回油时 同步。