液壓缸性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的研制

田忠民 邵家路 王亮申

摘 要：現(xiàn)有的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的回路演示，對(duì)于各類調(diào)速方式以及系統(tǒng)性能等無(wú)法進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)證。本文設(shè)計(jì)了新的液壓系統(tǒng)回路，并在此回路上增添負(fù)載以及檢測(cè)儀器，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速等調(diào)速方式和在不同負(fù)載下的液壓缸速度和效率分析的功用。

關(guān)鍵詞：液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái);調(diào)速回路; 研制

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用可以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。現(xiàn)有液壓基本回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)一般只限于簡(jiǎn)單回路的構(gòu)成，以及簡(jiǎn)單測(cè)試壓力，流量等參數(shù)。因此，要想緊密的聯(lián)系理論與實(shí)踐，需要根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)研發(fā)與之相關(guān)的液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使之既可以發(fā)揮簡(jiǎn)單回路組成實(shí)驗(yàn)的作用，又能夠完成各類調(diào)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(cè)試。

1 節(jié)流調(diào)速回路的性能測(cè)試

節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速，如圖1所示。3種調(diào)速回路各具有不同的特性。如進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，當(dāng)負(fù)載非常大時(shí)，會(huì)使節(jié)流口前后壓差趨于零，此時(shí)將導(dǎo)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(yùn)動(dòng)。依據(jù)如公式（1），對(duì)于小孔液體流動(dòng)，流量q分別與通流系數(shù)C、通流截面AT、小孔前后的壓力差ΔP、指數(shù)m有關(guān)系。當(dāng)節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)確定后，其通流系數(shù)C、指數(shù)m就為定值，此時(shí)，流量q只與通流截面AT、小孔前后的壓力差ΔP有關(guān)系。

q=CAtΔpm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

因此，當(dāng)通流截面AT確定后，流量q就只與壓力差ΔP有關(guān)系。

利用本實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解3種節(jié)流調(diào)速方式的特點(diǎn)，采集到不同系統(tǒng)參數(shù)下（流量q、壓力P）的速度、推力大小。

2 液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理與組成

（1）液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成

液壓泵站是液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的重要組成部分。液壓泵站的作用為向液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供油液;實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的作用為安裝和固定各類液壓元器件和測(cè)試元件等;電氣控制系統(tǒng)的作用為操控液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電控設(shè)備和一些電氣元件，以此來(lái)控制液壓回路的進(jìn)退以及各類調(diào)速方式。

（2）液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案

按照此次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和需要完成的液壓實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖如圖2所示。

圖2中共有兩個(gè)回路，液壓缸8所在回路可作為調(diào)速回路，液壓缸9所在回路為調(diào)速回路提供負(fù)載。兩個(gè)液壓缸相向安裝。右側(cè)加載回路可以為左側(cè)液壓缸提供負(fù)載，左側(cè)調(diào)速回路的壓力由溢流閥16進(jìn)行調(diào)節(jié)，右側(cè)加載回路壓力由溢流閥23進(jìn)行調(diào)節(jié)。

①加載：液壓缸8啟動(dòng)之前首先讓二位二通閥11的7YA通電，使液控單向閥19導(dǎo)通。此時(shí)，液壓泵3為右側(cè)加載回路供油。當(dāng)右側(cè)加載回路壓力達(dá)到給定壓力值時(shí)，觸發(fā)壓力繼電器24，使二位二通閥11關(guān)閉，單向閥19關(guān)閉，此時(shí)系統(tǒng)停止向加載回路供油。

②進(jìn)口節(jié)流調(diào)速：按動(dòng)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(shí)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(dāng)液壓缸8頂?shù)揭簤焊?時(shí)，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(shí)液壓系統(tǒng)的油液經(jīng)流節(jié)流閥20使液壓缸8慢進(jìn)。此時(shí)液壓缸8的活塞運(yùn)動(dòng)速度由節(jié)流閥20進(jìn)行控制。當(dāng)達(dá)到最大行程時(shí)，觸動(dòng)行程開關(guān)18，三位四通閥4的1YA導(dǎo)通，使液壓缸快退，油液經(jīng)三位四通閥4快速返回油箱。根據(jù)壓力表13，14的壓力數(shù)值經(jīng)計(jì)算可知液壓缸的效率。

③出口節(jié)流調(diào)速：當(dāng)三位四通閥4的2YA得電，二位三通閥5、6的3YA，4YA得電時(shí)，此回路的速度由節(jié)流閥21控制。此時(shí)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(jù)負(fù)載的有無(wú)，由壓力控制器17進(jìn)行控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的快進(jìn)和工進(jìn)狀態(tài)。

④旁路節(jié)流調(diào)速回路：當(dāng)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(shí)，液壓系統(tǒng)的液壓缸8活塞桿的速度由節(jié)流閥22進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)二位二通閥7、25都因?yàn)榛芈凡煌ㄌ幱诓还ぷ鳡顟B(tài)。

⑤節(jié)流調(diào)速的速度與負(fù)載關(guān)系圖的確定：當(dāng)液壓缸8與液壓缸9頂住時(shí)，壓力繼電器17的信號(hào)使計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)快退時(shí)，壓力繼電器17的信號(hào)使計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。這段時(shí)間即為該液壓缸8的工進(jìn)時(shí)間，并以此求出液壓缸8的速率。在不同負(fù)載和不同節(jié)流閥開口的情況下多做幾組實(shí)驗(yàn)即可得出速度與負(fù)載圖。

液壓系統(tǒng)運(yùn)行電磁閥動(dòng)作表見表1。

表1 運(yùn)行電磁閥動(dòng)作表

電磁閥 1YA 2YA 5YA 6YA 7YA

動(dòng)作? ? — — — — —

快進(jìn) - + - - -

工進(jìn) - + + - -

快退 + - - - -

停止 - - — — -

加載 - - — — +

注 ：+代表得電? -代表斷電

液壓系統(tǒng)調(diào)速方式電磁閥動(dòng)作表見表2。

表2 調(diào)速方式電磁閥動(dòng)作表

電磁閥 3YA 4YA 6YA

調(diào)速方式 — — —

進(jìn)口節(jié)流調(diào)速 - - -

出口節(jié)流調(diào)速 + + -

旁路節(jié)流調(diào)速 + - +

注：+代表得電? -代表斷電

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