同步马达推进系统的设计

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某液压推进装置由于工作行程长、载荷大、工作环境场地有限，要求推进平稳、快速、准确。而 目前主要采用两种方式，-种是多级油缸推进，但由于工作行程长，采用五级油缸其缸体至少也得需要 5 m多长，体积笨重，占用空问长，工作场地不允许，再者就是多级油缸连续推进过程中，特别是换级时，也就是-级油缸到位，下-级油缸伸出时，由于两级缸筒内径不同，需要油量突然变化会产生震荡冲击，对推进的对象和液压系统伤害较大，往往需要在每次换级时平稳减速，给控制带来了-定困难，同时也影响了工作效率。第二种方式是步进式推进，采用-个较短的油缸-步-步推进，这样虽解决了油缸的长度问题，但控制复杂，首先缸体定位，推进-步，然后收缸重新定位，再推进-步，这样反复步进数十次，严重影响工作效率。在此充分利用液压马达体积小，能连续工作的特点，对液压推进系统进行革新设计。

1 推进装置的方案设计该装置采用同轴液压马达同步、齿轮传动连续推进方案，主要包括操纵台、液压系统、变速箱、齿轮、柱销导轨及推进框等，如图 1所示。通过控制台控制液压系统的两个同轴液压马达同步转动，分别经过变速箱减速，输出齿轮转动与两侧柱销导轨的柱销啮合，导向轮配合导向，驱动框架运动，推框推动对象运动。

2 液压系统设计该液压系统主要由电液比例阀 1、单向锁2、3、液压马达4、5、变速箱6、7及溢流阀8、9组成，如图2所示。

图 1 推进装置的方案设计上JU1.电液比例阀 2、3.单向锁 4、5.液压马达6、7.变速箱 8、9.溢流阀图2 液压系统为了保证两个马达的同步、平稳运行，系统选用了大扭矩低速同轴液压马达，排量完全相同，并采用了并联的方式。两马达输出轴分别与两个完全相同的变速箱输入轴连接，为了提高减速比，变速箱采用行星齿轮减速器。

控制阀采用电液比例阀，便于控制推进的速度，保证工作效率，同时减小冲击，为了保证系统安全，设置收稿 日期：2012-11-21作者简介 ：沈亮远(1973-)，男，山东莱芜人，讲师，学士 ，主要从事机电液压设备及控制技术的教学及科研工作。

工作原理：推进时，电液比例阀 1的 a端通电，控制方向和速度，液压油打开两个单向锁，分两路分别驱动两个同轴液压马达同步转动，输出扭矩通过行星齿轮减速器同步减速，输出齿轮与与两侧柱销导轨的柱销啮合，导向轮配合导向，驱动框架、推框向前运动。

当其中-侧阻力大时，在公共轴的作用下，另-侧马达助力，保证两测的同步，如果阻力过大由溢流阀溢流，起到安全作用。运动到位后由两个单向锁止动；退回时，电液比例阀 1的b端通电，两个同轴液压马达反向转动，框架、推框向后运动。

3 电气控制电气控制系统采用可编程控制器 PLC控制技术，主要通过控制电液比例阀的阀芯方向和开度来控制液压系统的方向及流量。为了适应各种工作情况，在PLC开关输入口设置有推进”、退回”、快速”、慢速”、自动”、手动”控制按钮，在 PLC模拟输入 口设置电位计旋钮，见图3。

自动”、手动”、快速”、l 开关 PLC 慢速”、推进”、退回”r 量 控模 制叵 拟 器 量图 3 基本控制框 图首先设置自动”、手动”控制状态，如图4所示，自动”时设定快速”、慢速”，最后选择推进”、退回”，PLC读取状态信号后，控制电液比例阀的阀芯方向和开度，不论在推进还是退回，起步时 PLC控制电液比例阀的阀芯开度逐渐增大，从低速连续增速到预定速度，到位前20 mm逐渐减速，达到运动平稳、减少冲击的目的。手动”时，选择推进”或退回”后，通过调整电位计和 PLC控制电液比例阀的阀芯开度逐渐增大或减小来实现手控调速，实现平稳推进。

图 4 基本控 制流程框图4 结论该装置结构采用同轴液压马达同步、齿轮传动连续推进方案，在结构上采用对称式行星齿轮减速、齿轮导向柱销传动、传动同步可靠；在液压系统采用并联式同轴液压马达驱动，同步性好，采用电液比例阀实现稳定调速；在控制上采用可靠性强、接线简便、编程简单的 PLC控制器，实现 自动和手控的平稳控制，适应各种使用状况，大大提高工作效率和工作平稳性。