液压传动教学中的液压控制阀性能实验.pdf

字木交i 理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造 液 压传动教学中的 液压控制阀 性能实验 姜继海， 于斌， 李晨光， 靳军 哈尔滨工业大学 机 电工程学院 ， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 摘要 液压控制阀在液压传动系统中是对液压油液实 现控制调节的元件 它使得液压系统可以进行操纵控带 4 以完成 ． 一 。 一定的任务， 因此在液压传动系统占有重要地位。 在液压传动系 统 中液压控制阀的性能将直接影响到系统功能的实现。 ≯ 鉴于此 ， 在本科液压传动课程的教学工作中开设了液压控制阀性能实验誊文中对该实验进行了介绍， 对实验中的主要性 i能参数进行7讨论， 并通过对 0 6 级一个班同学随机调查的结果表明达到7开设本实验的目的。 - - 觏詹压 常／ 叼 膨 荬验 | | - | j | | 锄 势 分类 号 删 3 7 , 5 2 - 13 玛 | j j 誊缛乎 ， ∞ ∞ 一 ∞ 。 -- 液压传动是一种用液体压力能来传递动力的传动方 式 ， 它具有功率密度大， T作平稳 、 便于实现频繁换向 ， 易 于实现过载保护 、 自润滑 、 寿命长 ， 易于实现兀级调速 ， 易 于实现 自动化和元件的标准化及系列化等优点。因此在 机床 、 飞机 、 船舶 、 程机械 、 军事装备和钢铁T业机械 中 有着_r 泛的臆用。目前【 内的很多工科院校都设有 液压 传动 课 ， 这 是 一 门应用性很强的课程 ， 因此实验课在这 门课程的教学中起着非常重要的作用 。 在液压传动授课过程中， 液 控制阀足重点内容。 大 多数学生彳 F 液压传动的澡堂学习中对液 控制 阀的性能 有了初步的认识 ，他们知道液压控 制阀足 液J 1i 传动系 统中对液 油液实现控制调节的元件 ，它 的lf 牛 能直接影 响到液压传动系统功能 的实现 。但是对于机诚设计制造 及其 r i 动化 专业 的本科生来讲 ， 仪仅知道这些是不够 的， 因此有必要加深学 对液J j 控制阀性能的理解 ，使学生 掌握液 制阀相关性能的测 试方法 ，培养学生解 决与 液 控制阀桕关 的实际问题 的能力。 f _l{ 此 ， 哈尔滨 l 业大 学存 液 传动 课程中开设 r 液乐控制阀悱能实验 。从 学牛反馈 的信息来看，此实验的开 设达到了升设之 卡 』 J 的 目的 ， 】 。 1 液压控 制阀性能实验 ， ． ， 实验 名 称及 目的 小实验名称为液压控制阀性能实验 。开 没此实验的 目的在丁 1 使学 了解液压阀在 系统 中的作用及 调 整方法； 2 使学生掌握测定 流阀流量特性的力‘ 法 ； 3 使学生 了解 溢流 阀 、 调速阀的特性 ； 4 使学生熟悉对液 阀进行 验的方法和过程 ， 培养学生的动于能力。 J ． 2实验 内容 、 装置及原理 1 ． 2 ． 1 丰要实验内容 测试被试 流 阀某开口时的流量特性方程式 ；溢流 阀的调整及特性观察 ； 训速阀的流量特性 察 ； 了解先导 式溢流阀卸荷 、 远程凋压和双级调压功能。 1 ． 2 ． 2 实验装置及原珲 本实验采用 的实验装置为液压泵／ 阀性能试验台 ， 其 4 4 u 机械工程师 2 0 1 0 年第4 期 液压系统原理冈如图 1 所示。 1 流阀流量一 压差特性实验 实验 时按下 试 验台电控箱上的“ 节 调 ” 按钮 ， 并关 闭调 速阀 Q ， 从 而构成了 节 流 阀流 量 一压 差 特性实验原理图， 如 图 2所示 。 节 流 阀阀前 的 压力 由压力表 P 渎 ，节流 阀阀后 力由压力表 P 读 ，用溢流阀 Y 调节节流阀两端 的压差 流经节流 阀 L的流量 q由流量计 L c测 ， 共测 5 7点。 油液流经节流阀 口时 ， 其流量公式为 q K △ f 】 式中 K 一 与阀F I 过流断面面积 、 阀口形状和油液性质等有 关的系数 ； 一 与阀口过流断面形状有关的指数。 由于 K与过流断面面积有关 ，即开 口量变化时 K也 变化 ， 因此 ， 须将节流阀的旋钮调整到一定值时进行实验。 将流量特性方程式取对数 l g q l g K l g A p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 这足一 个线性 方 程 ， 方程的曲线 如图 3 所 永 。‘ D是直 线 的斜 率 ， t a n ； l g △ 『 J I 0即 △ ， J 1 时 ， q 值等于 。 2 调速 阀流量 一 压差特性观察实验 调速阀流量一 压差 特性观察 实验 的实验 原理图如图 4所示。 调 速 阀中的差压式 减压 阀 的作 用是稳定 节流 阀两端压差不变 ， 从而 稳定流量不变 。 实验时 按下试验 台 电控 柜 的“ 节调” 按钮 ， 关闭节流 阀 L ， 从而构成 丫凋速 阀流量一 压差特性实验系统 ， 如图 4所示。用溢流阀 Y。 调整调速 阀 Q的阀前压力。 用溢流阀 Y l 改变调速阀 Q前 的压力 ， 观察节流阀两 端的压力差及通过调速阀 Q的流量是台变化。 3 溢流阀性能观察实验 溢流阀性能观察实 验原理 图如 图 5所 示 。 实验时按下试验台电控 箱 上 的“ 泉溢 ” 按钮 ， 关 闭节 流 阀 L和调 速 阀 Q ，调节溢流阀 Y 的旋 钮 ，使溢 流阀的T作J F , 力 P ．； 等于 所需 要 凋整 压 力 溢流阀调整 关闭节流阀， 调节 Y 使 P ， 达到调整值 ， J l 。 溢流阀特性观察 在溢流阀处于一定 的测整 力状 态下 ，先将节流阀全开 ， 使 溢流阀兀流量通过 ， 之后冉 逐渐减小节流阀开 f _ _】 ， 观察 溢流阀的开启压力 p ， 溢流 量刚要 明 显增人 时的压力 p ， 先导式溢流 阀的流量特 性如冈 6所示 。 溢流阀正常 作时， 要 求有一定 的最小溢流量 ， 因而工作压 力大致在 p 与 p 。 之 间。调压偏差 p 广 p 数值 的大小 ， 可代 表溢流阀的定 压能力。T作压力为 p 时全部溢流 ， 起安全阀作用。 4 溢流阀的卸荷 、 远程调压和双级调压实验原理 图 如图 5 所示 ， 实验时按下试验台电控箱上的“ 泵溢” 按钮 ， 关闭节流阀 L 和调速阀 Q 。实验主要操作过程 ①溢流 阀的卸荷实验 关闭 K 开关 ， 调节溢流阀 Y ， 的旋钮使系统压力达到某一压力值 时，然后打开卸荷开 关 K ， 观察压力表 P 。 近似为零 ， 这时液压泵 Y B处于卸荷 理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造 字木交 i 赢 状 态 。 ②溢流 阀远程调压实验 将溢流 阀 Y 调到某一较高 的压力值 ，然后 打开 K 开关 ，这时调节溢流 阀 Y 的压 力 ， 使它低于溢流 阀 Y 的压力值 ， 此时 ， 用溢流阀 Y 即 可调节系统压力 ，如果将阀 Y 安装在较远的位置上 ， 则 可实现远程调压。 ③溢流 阀双级调压实验 先关闭 K ， 将溢流 阀 Y ， 设 置在较高压力值 ； 然后再 打开开关 K ， 溢流 阀 Y 将压力 调 在较低 力值上。 这时若关闭开关 K ， 系统压力 南溢 流阀 Y 设定的较高值 ，当打开 K 开关时则系统压力为 溢流阀 Y 设定的较低值 。这样通过 K 的开和关 ， 可实现 溢流阀的双级调压。 注 此项实验为观察实验 ， 不必记录实验数据。 1 ． 2 3思考题 为深化学生对本次试验 的理解 ，在实验报告里安排 J ， 4个问题供学生思考 1 溢流阀卸荷时 ， 油液输 ， 油液从哪个管道排出 ， 为什么卸荷时压力表 P 还有点压力 2 为什 么要将节流 阀关 闭来调 整溢流阀的T作压 力 3 若将溢流 阀调整 为 1 MP a ， 将此 阀用作 安全 阀或溢流阀时系统工作压力各是多少 4 怎么才能保证通过 1 I 流阀的流量稳定不变 2 学生信息反馈 通过在 2 0 0 6级本科生 中随机抽 取了一 一个班的同学 进行 了调查 ， 调杏结果如 图 7所示。 其中 9 0 ％的学生认为 通过奉 实验对 液压控 制 阀 的性 能有 了更深 入 的了解 ， 8 7 ％的学生认为通过液压阀性能实验能更好地把课堂学 习到的理论知识与实践联系起来 ， 7 7 ％的学生认为通过 本 实验掌握 了液压控制 阀性能实验 的基本方法 ， 8 0 ％的 学生认为从该 实验中获益匪浅 。 95 ％ 90 ％ 85 ％ 80 ％ 75 ％ 70 ％ 幂 蛊 尉 幽 幡 础 一 婆 蜒 醐 林 堡 蛊 ≤ 燃 蓝 琏 虫 寸 Ⅱ 赠 磊 燃 哥 蕊 匿 姆 料 牝 禽 图 7 学生反馈信息 其实 ，此实验 的教学 日的不仅是 i 上 学生学会做一个 实验 ， 同时也代表了利用实验的手段来解决实际问题 、 深 化对知识的理解 的一种方法 ，这才是更重要的和更高层 次的 目的 ， 也是我们开设这章实验课 的初衷 。 在我们的实 验教学 中， 有相 当一部分学生领会到了这点 ， 而且绝大 部分学生按要求完成 了实验任务。因此该实验达到了开 设之初的 目的。 3 结论 本文首先对开设液压控制阀性能实验的必要性进行 机械工程师 2 0 1 0 年第4 期 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 字木交i j ； i 理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造 用于液 压支架的十 功能电 液换向阀 组 任瑁 ， 姚金声 ， 段 超 1 ． 解放军蚌埠坦克学院 机械教研室 ， 安徽 蚌埠 2 3 2 0 5 0 ； 2 ． 淮南矿业集团 潘 二矿机 电修配 中心 ， 安徽 淮南 2 3 3 0 0 0 种电液控制十功能换向阀组， 并阐 2 0 i O O 4 一 o 0 4 6 一 o 2 Th e De c a d e Fu nc t i o n El e c t r o hy dr a u l i c Ch a n g e Va l v e Gr o up Us e d i n t h e Hy d r a ul i c S u p po r t REN J u n ， YAO J i n s h e n g ， DUAN Ch a o 1 ．Me c h a n i s m S t a f f R o o m ， B e n g b u T a n k I n s t i t u t e o f P L A ， B e n g b u 2 3 3 0 5 0 C h i n a ； 2 ． E l e c t r 0 n 1 e c h a n i c a l Ma i n t e n a n c e C e n t e r ． P a n e r C o a l Mi n e i n Hu a i n a n Mi n i n g G r o u p ， Hu a i n a n 2 3 3 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e h y d r a u l i c s u p p o r t v a l v e c o n t r o l s y s t e m o r g a n i z a t i o n i n t r i c a c y a m1 me s s y ，s h a ft WO 1 ’ k e n v i r o n me n t s c u r v i n e s s p o i n t s ， a s o r t o f e l e c t r ， h y d r a u l j c c o n t r o l d e c a d e f u n c t i o n c h a n g e v a ] v e , F O 1／ p i s p r e s e n t e d ．T h e p a p e r e x p o u n d s t h i s v a l v e g r o u p’ S b a s i s s t r u c t u r e ， a n d a n a l y s e s wo r k t h e o r y o f i t s f i v e t mi l d i n g b l o c k s ． Ke y wo r d s e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m； n o n r e t u r n v a l v e ； v a l v e p l u g s u b a s s e mb l y 1 前言 一 液压系统中液压元件的配置形式 目前多采甩集成化 配置， 将液压阀集成在液压阀块的表面 ， 其组合体就是液 压阀组 。这种电液十功能换 向阀组作为液压支架阀拧 系 统的核心之～ 一 ，其 1 作原理是利用 电动的先导 阀所产生 的压力使液动主阀动作 的控制方式 ， 用较弱的电磁信号 控制主阀的动作 ， 从 而实现液 支架的各种动作。 像支架 这样复杂的液压系统， 使用的液压控制阀种类繁多 ， 将部 分液压阀集成化 ， 组成一些阀组是十分必要的。 又 由于矿 井下 作恶劣 ，自动控制是现代矿用机械液压系统常用 的控制方式 。此 电液十功能换向阀组就是一种 自动控制 液压阀组。 2 结构特征及工作原理 该阀组取代了传统 手动操作 液压系统中的操纵 阀 ， r h 电控系统控制 ， 也可以手动直接控制 ， 是 电控系统 执 元件。阀组具有 1 1 个工作 口， 5 个电磁先 导阀 相当 于 6片操纵阀 。 十功能电液换向阀组进液胶管直径 D N 2 5 ， 回液胶管 直径 D N 2 5 。控制 柱升 、 降 、 拉架 、 推溜的 5 个功能 口为 D N 2 0 ， 采用 5 - D N 2 0阀芯 ； 其余 6 个功 能 口为 D N l 0 ， 均 采用 I N1 2阀芯。 每个功能 口由一个 丌关电磁阀 、一个两位 - | 通先 导 阀和一个液控两位 i 通换 向阀组成 ，电液换 向阀组 n 丁 以 同时动作 ， 1 片阀的两个功能 口同时供液。 “ 零 ” 位 ， 电磁阀无 电脉 冲， 无输出力 ， 此时先导阀丁 作 口 X与 高 液体 P隔开 ， 与 阿液 口 R相通处于“ 零” 位 ， 同时主换 向阀 弹簧力的作用下也处 f“ 零” 位 ， _ _[ 作 L ] 与高压液体 I 隔开， 与 回液 口 R相通 ； 1 作位置 ， 电磁 阀接受到电脉冲信号 ， 输 f 压 力信号 或手动输f H 压力信 号 ， 打开先 导阎， 先导 阀进入 r 作状态 ， 此时先导阀 作 口 x与回液 厂 1 R隔开 ， 与高 液 P相通 ， 进入 作位置 ， 输出高压液体信号。该高 信号将 丰换向阀的‘ I 作 口 A 与回液 门R隔开 ， 与高 液体 P相通 ， 1 _ 作 口输 高压液 体 ， 进入工作状态。 2 ． ， 过滤器及 回液单向阀 过滤器 的主要作用是保护先 导阀。先 导阀液流通径 很小 ， 阀口采用硬对硬密封形式 ， 整个允导阀对乳化液清 洁度要求非常高 ， 需要特殊保护措施。 液 向阀， 丰要 了讨 沦，重点介绍 了哈尔滨工业大学开设的液压控制 阀 性能实验 ， 并对实验的效果进行了调查 ， 反馈信息表明该 实验达到了预期的 目的。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 姜继海． 液 传动 第 4 版 [ M] ． 喻尔滨 哈尔滨 1 业大学出版 丰 1 ． ， 2 0 0 9 1 5 ． 【 2 ] 李勇军， 李 明， 尹 新． 构建创新， 实践教学体系的几点思考 [ J j ． 验技术 与管 ， 2 0 0 7 9 2l 一 2 3 ． [ 3 ] 韩海军， 陈立新磁 压传动实验教学改革实践与探索[ J I _ 实验室 4 6 机械工程师 2 0 1 0 年第4 期 科学 ， 2 0 0 8 6 3 2 3 4 ． [ 4 ] 李晨光 ， 靳军． 液压传 动实验指导 _} 5 l M] ． 哈尔滨 哈尔滨 【、 【 大 学 ， 2 0 0 8 1 1 0 ． 编辑 立明 作者 简介 姜继海 ， 男， 工学博士学位 ， 教授 ， 博士 生导师 ， 研 究领域 为 液压传动基础理论及应用 、 液压流体能量存储与转换 关键 技 术 、 液压混合动 力驱动理论及应 用 、 新型液压 元件 及装 置研 究等。 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m