液压缸的流量,从而改变活塞的工作速度。回路的各个主要参数存在如下关系:
p1A1?p2A2?F
p1?pP
qP?q1??q
q2?CdAT?pm
?p?p2
因此,有
v?q1q2??CdAT(pPA1?F)m/A2 A1A2从上式可以看出:节流阀出口节流调速回路的速度负载特性方程与节流阀进口节流调速回路性质相同,故其调速性能基本相同。
节流阀出口节流调速液压缸的两面都有油压,即具有两面刚性,当负载方向变化时或具有振动时,活塞能较好地保持平稳运动。因此,节流阀回流节流调速比较胜任于负载波动较大,平稳性要求较高的工作情况,特别是适合于低速工作情况。
3、采用节流阀的旁路节流调速系统
这种回路的活塞的运动速度的调节是借助节流阀的分流来实现的,调节节流阀的通流面积AT的大小,控制节流阀的流量qT,从而间接控制了进入液压缸的流量q1,达到调节液压缸运动速度的目的。
图5-3 节流阀的旁路节流调速回路
回路中溢流阀只起安全阀的作用,不溢流。液压泵的工作压力等于液压缸的工作压力
p1,亦即负载压力pL,液压缸的力平衡方程为:
p2?0
p1A1?p2A2?F
p1?pP
qP?q1?qT
qT?CdAT?pm ?p?p2
因此,有
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q1qP?CdAT(F/A1)m v??A1A1
回路只有节流损失而无溢流损失,故其效率比进口节流和出口节流调速要高,一般适用于功率较大的传动系统。
旁路节流调速液压缸的背压为零,故也只有一面刚性。 4、采用调速阀的进口调速节流调速回路
图5-4 调速阀的进口调速节流调速回路
它的工作情况与节流阀进口调速基本一致,定量泵输出的流量一定,一部分经调速阀进入液压缸,另一部分经溢流阀流回油箱。工作压力随负载的变化而变化,但调速阀中的减压阀使节流阀前后的压差基本不变。 因此活塞的运动速度不随负载变化而变化,运动的平稳性好。减压阀有个最小工作压力,对于中低压调速阀,最小的压差为0.5MPa,负载变化时,其减压阀自动调节使节流阀两端的压差?p节流保持不变。
q1?CdAT?p节流m?p节流?pm?p1
这里调速阀中的节流阀两端的压差是恒定的,但调速阀两端的压差是随负载变化而变化的,为
?p?pP?p1
由于这种调速回路既有溢流损失、节流损失,又有减压损失,所以功率损失更大。 根据各种节流调速的速度—负载特性方程可知,当节流阀的结构形式和液压缸的尺寸确定以后,液压缸活塞杆的工作速度与节流阀的通流截面积、溢流阀的调定压力(液压泵的供油压力)及负载有关。所以,
(1)在各种调速回路中,固定一个可调节流口的开度,改变负载的大小。同时测出相应的工作缸活塞杆的运动速度及有关测点的压力值,即可作出一条以工作速度v为纵坐标,负载F为横坐标的速度—负载特性曲线。改变节流阀的不同开度,即可得到一组速度—负载特性曲线族。
(2)液压缸活塞杆工作速度的测定
用钢皮尺测量活塞杆行程L,用秒表测出行程时间t,则活塞杆的工作速度为
v?L/t (m/s)
(3)加载方式
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采用加载液压缸与工作缸的活塞杆同轴对顶的加载方法,调节加载缸工作腔的不同负载压力,即可获得不同的负载值。
(4)各处压力值由压力表测出。 5、实验液压系统原理图
图5-5 采用节流阀的节流调速实验系统原理图
三、实验内容
1、测试采用节流阀的进口节流调速回路的速度-负载特性; 2、测试采用节流阀的出口节流调速回路的速度-负载特性; 3、测试采用节流阀的旁路节流调速回路的速度-负载特性; 4、测试采用调速阀的进口节流调速回路的速度-负载特性。
四、实验设备
液压实验台;秒表一块;300mm钢皮尺一把。
五、实验步骤
(一)节流阀的进油节流调速回路 1、实验前的准备 (1)加载系统的调整
a、电源控制板上的电磁阀处于中位。
b、全松溢流阀2、9,关闭节流阀10,接通实验台电源。
c、启动液压泵8,待运转正常后(约半分钟),逐渐旋紧溢流阀9,使系统压力p6达0.3~0.5MPa。通过三位四通电磁阀12的切换,使加载缸18往复运动3~5次,排出系统内的空气,检查系统工作是否正常,然后,使活塞杆退入缸内,电磁阀12回中位。
(2)调速回路的调整
a、将旁路节流阀7关闭、出口节流阀6全开,将进口节流阀5全开,启动液压泵1,调节溢流阀2,使系统压力p1处于低压0.3~0.5Mpa。
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b、通过电磁换向阀3,慢慢调节节流阀5的开度,使工作缸的运动速度适中,反复切换电磁阀3,使工作缸活塞往复运动,检查系统是否正常工作。然后使活塞杆退入缸内,电磁阀3处于中位。
c、通过电磁阀12使加载缸18的活塞杆伸出。 2、实验操作
分别取节流阀5的两个不同的节流口开度进行实验。
a、旋转节流阀5的手柄,先得到一个较大的节流口开度AT1。旋转溢流阀2的手柄,使液压泵1的供油压力p1为4MPa。(建议加载缸最大负载压力不超过4MPa)。
b、旋转溢流阀9旋钮,用溢流阀9调节加载缸的工作压力p6,使工作缸得到若干加载压力。采用逐级加载方法,在每级载荷下,操纵电磁阀3,使工作缸活塞杆伸出,测出工作缸顶出行程时所用的时间,并在其运动过程中分别按实验数据记录表5-1中的各项要求测定数据,填入表中。
c、然后计算出工作油缸的运动速度,负载应加到工作缸停止运动为止。
d、旋转节流阀5的手柄,再选择一个较小的节流口开度AT2进行实验,。分别重复步骤b和c,并将测定的各项实验数据填入5-1中。
e、测试完毕,应使工作缸的活塞杆退入缸内,加载缸的活塞杆伸出并将前者顶住。然后使电磁阀3和12均处于中位,全松溢流阀2和9的旋钮。
(二)节流阀的出口节流调速回路 1、实验装置调整 (1)加载系统调整同上; (2)调速回路调整
在电磁换向阀3处于中位情况下,将节流阀7全关,进油节流阀5全开,调节出口节流阀6的开度,通过电磁换向阀3,使工作缸的运动速度适中,其余做法同上。
2、实验操作
调节节流阀6的节流口开度,取一个较为适中的发口开度大小进行实验,其它操作均同进口节流调速回路实验,按表5-2的各项要求分别记录有关实验数据。
(三)节流阀的旁路节流调速回路 1、实验装置调整 (1)加载系统调整同上; (2)调速回路调整
在电磁换向阀3处于中位情况下,将进油节流阀5、回油节流阀6全开,调节旁路节流阀7的开度大小,通过电磁换向阀3,使工作缸的运动速度适中,其余做法同上。
2、实验操作
调节节流阀7的节流口开度,取一个较为适中的发口开度大小进行实验,其它操作均同进口节流调速回路实验,按表5-4的各项要求分别记录有关实验数据。
(四)调速阀的进口节流调速回路 1、实验装置调整
(1)加载系统调整,同上; (2)调速回路调整
将溢流阀2松开,关闭液压泵1,用调速阀代替节流阀5,连接好油路后再启动液压泵
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1。在电磁换向阀3处于中位情况下,将节流阀7关闭、回油节流阀6全开,调节调速阀的开度,通过电磁换向阀3,使工作缸的运动速度适中,其余做法同上。
2、实验操作
实验操作时,调速阀4的取两个不同节流口开度,为了与节流阀的进口节流调速回路性能比较,实验时调定负载压力数值最好相同。其它操作均与前相同。并按表5-4中各项要求分别记录有关实验数据。
实验结束后,全开调速阀4、节流阀5、6、7和10。全松溢流阀2、9和14。待系统完全卸荷后,关闭液压泵和实验台电源。
六、实验数据处理
液压缸无杆腔有效面积A1= cm 有杆腔有效面积A2 = cm活塞行程L= mm 1、节流阀的进油节流调速回路
待测参数 系统调力 (MPa) 开度 液压泵节流阀工作缸力p1 压力p2 力p4 (MPa) (MPa) (MPa) 定的压节流阀的工作压入口处进油压活塞运加载缸进动时间 油压力p7 t(s) (MPa) 计算结果 2
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负载 F(N) 活塞运动速度 v(mm/s) AT1 (稍大) AT2 (稍小) 绘制速度负载特性曲线。
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