液壓缸性能檢測實驗教學設備的研制

田忠民 邵家路 王亮申

摘 要：現有的液壓實驗臺只能進行簡單的回路演示，對于各類調速方式以及系統性能等無法進行詳細的驗證。本文設計了新的液壓系統回路，并在此回路上增添負載以及檢測儀器，可實現進出口節(jié)流調速、旁路節(jié)流調速等調速方式和在不同負載下的液壓缸速度和效率分析的功用。

關鍵詞：液壓綜合實驗臺;調速回路; 研制

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標志碼：A

液壓綜合實驗臺的應用可以增強學生的感性認識，提高學生的實踐動手能力。現有液壓基本回路實驗臺一般只限于簡單回路的構成，以及簡單測試壓力，流量等參數。因此，要想緊密的聯系理論與實踐，需要根據實際需要自行設計研發(fā)與之相關的液壓綜合實驗臺，使之既可以發(fā)揮簡單回路組成實驗的作用，又能夠完成各類調速方式的回路演示和液壓缸的推力、速度及效率隨壓力變化的性能測試。

1 節(jié)流調速回路的性能測試

節(jié)流調速回路分為進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速和旁路節(jié)流調速，如圖1所示。3種調速回路各具有不同的特性。如進油節(jié)流調速回路，當負載非常大時，會使節(jié)流口前后壓差趨于零，此時將導致通過節(jié)流口的油液流量趨于零，使得執(zhí)行元件停止運動。依據如公式（1），對于小孔液體流動，流量q分別與通流系數C、通流截面AT、小孔前后的壓力差ΔP、指數m有關系。當節(jié)流閥的結構確定后，其通流系數C、指數m就為定值，此時，流量q只與通流截面AT、小孔前后的壓力差ΔP有關系。

q=CAtΔpm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

因此，當通流截面AT確定后，流量q就只與壓力差ΔP有關系。

利用本實驗臺，可以讓學生通過實驗進一步了解3種節(jié)流調速方式的特點，采集到不同系統參數下（流量q、壓力P）的速度、推力大小。

2 液壓綜合實驗臺原理與組成

（1）液壓綜合實驗臺的組成

液壓泵站是液壓綜合實驗臺的重要組成部分。液壓泵站的作用為向液壓綜合實驗臺提供油液;實驗操作臺的作用為安裝和固定各類液壓元器件和測試元件等;電氣控制系統的作用為操控液壓實驗臺的電控設備和一些電氣元件，以此來控制液壓回路的進退以及各類調速方式。

（2）液壓綜合實驗臺的設計方案

按照此次液壓系統設計的要求和需要完成的液壓實驗項目，液壓綜合實驗臺原理圖如圖2所示。

圖2中共有兩個回路，液壓缸8所在回路可作為調速回路，液壓缸9所在回路為調速回路提供負載。兩個液壓缸相向安裝。右側加載回路可以為左側液壓缸提供負載，左側調速回路的壓力由溢流閥16進行調節(jié)，右側加載回路壓力由溢流閥23進行調節(jié)。

①加載：液壓缸8啟動之前首先讓二位二通閥11的7YA通電，使液控單向閥19導通。此時，液壓泵3為右側加載回路供油。當右側加載回路壓力達到給定壓力值時，觸發(fā)壓力繼電器24，使二位二通閥11關閉，單向閥19關閉，此時系統停止向加載回路供油。

②進口節(jié)流調速：按動控制器使三位四通閥4的2YA得電，兩位三通閥5，兩位三通閥6的3YA和4YA不得電，兩位兩通閥15保持常閉狀態(tài)。此時液壓泵3快速向液壓缸8供油，液壓缸8活塞桿快速向外伸出頂上液壓缸9。當液壓缸8頂到液壓缸9時，壓力的升高使壓力繼電器17控制二位二通閥7的5YA得電，此時液壓系統的油液經流節(jié)流閥20使液壓缸8慢進。此時液壓缸8的活塞運動速度由節(jié)流閥20進行控制。當達到最大行程時，觸動行程開關18，三位四通閥4的1YA導通，使液壓缸快退，油液經三位四通閥4快速返回油箱。根據壓力表13，14的壓力數值經計算可知液壓缸的效率。

③出口節(jié)流調速：當三位四通閥4的2YA得電，二位三通閥5、6的3YA，4YA得電時，此回路的速度由節(jié)流閥21控制。此時二位二兩通閥7因回路不通處于不工作狀態(tài)，二位二通閥25可根據負載的有無，由壓力控制器17進行控制調節(jié)系統的快進和工進狀態(tài)。

④旁路節(jié)流調速回路：當三位四通閥4的2YA得電、兩位三通閥5的3YA得電、兩位三通閥4YA斷電、二位二通閥15的6YA得電時，液壓系統的液壓缸8活塞桿的速度由節(jié)流閥22進行調節(jié)。此時二位二通閥7、25都因為回路不通處于不工作狀態(tài)。

⑤節(jié)流調速的速度與負載關系圖的確定：當液壓缸8與液壓缸9頂住時，壓力繼電器17的信號使計時器開始計時，當系統快退時，壓力繼電器17的信號使計時器停止計時。這段時間即為該液壓缸8的工進時間，并以此求出液壓缸8的速率。在不同負載和不同節(jié)流閥開口的情況下多做幾組實驗即可得出速度與負載圖。

液壓系統運行電磁閥動作表見表1。

表1 運行電磁閥動作表

電磁閥 1YA 2YA 5YA 6YA 7YA

動作? ? — — — — —

快進 - + - - -

工進 - + + - -

快退 + - - - -

停止 - - — — -

加載 - - — — +

注 ：+代表得電? -代表斷電

液壓系統調速方式電磁閥動作表見表2。

表2 調速方式電磁閥動作表

電磁閥 3YA 4YA 6YA

調速方式 — — —

進口節(jié)流調速 - - -

出口節(jié)流調速 + + -

旁路節(jié)流調速 + - +

注：+代表得電? -代表斷電

參考文獻

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