减压阀在单活塞杆液压缸调速回路中的应用.pdf

第 3期 总第 1 6 6期 2 0 1 1 年 6月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUTOMAT I ON No ． 3 J u n ． 文章编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 1 O 3 ． O 1 8 4 一 o 3 减压 阀在单活塞杆液压缸调速 回路 中的应用 杨 小辉 宜 昌测试技术研 究所 ，湖北 宜昌4 4 3 0 0 3 摘要 针对回油节流调速 回路 活塞杆侧容易压力偏高 ，对液压 密封件造成较大损害的情况 ，通过对有减压 阀 的回路与无减压 阀的回路对 比，发现使用减压 阀来控制这个压 力可延长该系统的使用寿命。 关键词 减压 闯；回油节流调速 ；活塞杆 中图分类号 T H 1 3 7 ． 5 2 1 文献标识码 B 0 引 言 节流调 速 回路 通过 流量 控制元 件来调 节流人或 流 出液压 缸 的流量 ，根据 流量 控制元件 的放 置位置 ，节 流调速 回路可 分 为进油 路节 流凋速 、 回油路节 流凋 速 和旁油路节流调速。进 油节流调速回路适用于轻载、 低速 、负载变化 不 大和对 速度稳 定性要求 不高 的小功 率液压系统；旁油路节流调速回路一般用于高速、重 载和对速度稳定性要求不高的液压系统 ；回油节流调 速 回路一 般也用 于轻 载 、低 速 回路 。 由于节流 阀的存 在 而使液 压缸 的 回油腔 具有 一定 背压 ，回油节流 调速 回路 不仅提 高 了液压缸 的平稳 性 ，并 且使 它能承受 负 方 向的负 载 负值 负 载 指 与 液 压 缸运 动 方 向相 同 的 负载力 。但对于单出杆液压缸而言，在 回油节流调 l a 无轩腔回油节流回路 速 回路 中，当负载为零 或为 负值 时 ，液压缸 的背 压将 会升得很高 ，这样就会使密封件寿命降低而导致泄漏 增 加 ，效 率降低 。 1 常用 的回油节 流调速 回路 如 图 l 所 示 ，常用 的回油节 流调 速 回路 主要有 3 种 。图 1 a 只 能对 活塞 杆 伸 出进行 调 速 ； 图 1 b 能 对活塞杆的伸出和缩回分别调速； 图 1 e 对活塞杆的 伸出和缩回均能调速， 但伸出和缩回的速度不能分别 调整 ， 且 二者速 度不一样 。由于图 1 b 可转化 为另外 两 图，将其右侧 的节流 阀开 口全 开不起节 流作用 时就 与图 1 a 原理一样 ， 将两侧 节流 阀开 口调 成一样 大小 时就与 图 1 c 原 理 一样 ，因此本 文 以此 图进 行 展开 叙 述 。 b 双向单独调节回油节流回路 f c 双向回油节流匾略 图 l 常用 的 回 油 节 流调 速 回 路 收稿 日期 2 0 1 0 ． 1 2 1 6；修回 日期2 0 1 1 - 0 2 ． 2 7 作者简介 杨小辉 1 9 7 8 ． ， 男 ， 四J I l 射洪人 ， 工程师 ， 本科 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 3期 杨 小辉 减压 阀在 单活塞杆液压缸调速 回路 中的应 用 1 8 5 1 ． 1 无减 压 阀的 活塞伸 出回路 图 2为无 减压 阀 的回油 节流 调整 回路 。 当 电磁 换 向阀换 向到 图 2 a 中 回路 时 ， 活 塞 伸 出 ， 回油腔 压 力 P 目 P l ， P 2P ， 由 F P 2 A 2一P l A l 可得 P A2一 F p目 。⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 暑 K A p p A 2 一 F ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 2 其 中 P 。 为有 杆腔 油压 ； P 为无 杆 腔油 压 ； P 为油 源压 力 ； A 。 为有 杆 腔面 积 ； A 为 无杆 腔面 积 ； 为 活塞 运动 速 度 ； F为负载 ； K为节 流 系数 ； m 为节 流孔 长径 比系 数 ； A 。 为有 杆腔节 流 阀开 口面 积 ； q为 回油流量 。 1 ． 2 无减 压 阀的 活塞缩 回 回路 当 电磁 换 向 阀换 向到 图 2 b 中 回路 时 ，活 塞 缩 回 ，回油腔 压力 P 目 P 2， P iP ，由 F p l A l P 2 A 2可 得 P 目 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 目 一o ⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯ j 二 ⋯ A ； “ 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 其 中 A 为无 杆腔节 流 阀开 V I 面 积 。 a 估 譬伸 出 b 沽 垂缩 Ⅻ 图 2无减压阀的回油节流调速 回路 2带减 压 阀的 回油节 流调 速 回路 带 减压 阀 的 回 油 节 流 调 速 回 路 见 图 3， 其 中 ， P 。 为减压 阀控 制 口压 力 ， p 为 减 压 阀输 出 压 力 。 ，将 减 压 阀接 在 高压 回路上 ，减 压 阀的控 制油 口接 在液 压缸 的 回油 口与 回油 节 流阀之 间 。 2 ． 1 带减 压 阀的 活塞 伸 出回路 如 图 3所示 ，当 电磁 换 向 阀换 向 到左 侧 位 置 时 ， 则 F P 2 A2 一Pl Al， q KAnp r1n T。 2 ． 1 ． 1 小 负载 时 的压力 和速度 当负 载 较 小 甚 至 为 负 负 载 时 ，减 压 阀 起 减 压 作 用 ，液压 缸 回油腔 压 力 达 到减 压 阀设 定 值 ，即 P 目 P lP ，此 时 P 2P j≤ P ，一p 。 A1F ≤ p P A2一 p A。，可得 KA _ n P 。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 一。 ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯L P 目 P 。。 ⋯ ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ 6 由此 可 以看 出 ，当负载 较小 时速 度不 受负载 变化 的影 响 ，且 回油 腔压力 稳定 受控 ，优 于不 带减压 阀的 回路 。 图 3 带 减 压 阀 的 回 油 节 流 调 速 回 路 2 ． 1 ． 2大负 载 时的压 力 和速度 当负 载较 大时 ，减 压 阀不起 作 用 ，液压缸 进油 侧 压力 为油 源 压力 ，即 P P P 。此 时 0 P 目 Pl≤ p 。，p A2一 P 。Al≤ F p p A2，可 得 m。⋯⋯⋯⋯⋯ 7 』 l 、 A 1 P 回 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 回 ～o ⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ，1 1 2 ． 2 带减压 阀的 活塞 缩回 回路 如 图 3所 示 ，当 电磁 换 向 阀换 向 到 右侧 位 置 时 ， 相 当于在 高 压 回路 上 接 了设 定 压 力 为 P 。的减 压 阀 。 由于 该处 使 用 减 压 阀 的 目的 是 为 了 控 制 有 杆 腔 的 压 力 ，因此 ，一 般 P ≥ P 。，减 压 阀不起 作 用 ，其 活塞 运动 速度 和 回油腔 油压 与式 3 和 式 4 一致 。 当然 ， 倘若 P 。≤ P 也 可 ，只是 此时 相 当于油 源 供油 压力 减 小到 了 P 而 已。 3有 减压 阀 的 回路与 无减压 阀 的 回路 对 比 3 ． 1 活 塞 伸 出 假 设 系统 能 承 受 的 安 全 压 力 为 P 允 许 ，无 减 压 阀 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 6 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 1年第 3期 时有 一 p p A 2 ≤ F p pA2。 _ l_ p A ‘ 2一p 允许 。 ≤ ， P pA 2。 广 p 一p允许A1 ≤ ， o t i ， r p 一p Al F ≤ p ,A2一p 。 A l ， P 。 ≤ p允许 { 。 fTKA TlPcmo p oA t F p A 2 - P ooA , 【 l_ A 一 p 。 ≤ F P A O 、 L A ‘ “ 一 。 ⋯ P “ 在相同条 件下 ，负载较 小时一p A F ≤ A一 p 。A 。 ，有 减 压 阀 的 回路 不 仅 回 油 腔 压 力 较 小 ，而且 液压 缸速度稳 定 ，回路性 能明显优 于无 减压 阀的回路。另外 ，在相同回油腔压力允许 的条件下， 有减压阀的回路能承受负值负载的能力更强。 3 ． 2 活 塞 缩 回 当活塞缩 回时 ，此种减 压 回路 的 回油 腔压力 、活 塞速度 与无减 压 阀的 回路 的大小一样 。 4 结束 语 由于无杆 腔的面 积大于有杆 腔 ，本 文并未对无 杆 腔作 为 回油腔时 的压力进行 限制 ，实际上无 杆腔 的压 力也 可 以控 制 ，只需 要再 连接一个 减压阀 ，其控 制 回 路接 到液压缸 的无杆 腔 即可。 参 考 文 献 [ 1 ] 王文 斌 ．机械 设 计手册 [ M] ． 北 京 机械 工业 出版社 ， 2 0 04 ． Ap p l i c a t i o n o f Pr e s s u r e Re d u c i n g Va l v e s i n Tr o t t l i n g S p e e d Co n t r o l S y s t e m YA NG Xi a o ． hui Y i e h a n g T e s t i n g T e c h n i q u e R e s e a r c h I n s t i t u t e ，Y i c h a n g 4 4 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Me t e r o u t s y s t e m ma k e s t he p r e s s ur e o n t h e s i d e o f p i s t o n r o d i n h y d r a u l i c c y l i n d e r mo r e t ha n o u r e x pe c t a t i o n， i t h a r ms t h e s e a l c o mpo ne n t s ．By c o mpa r i n g t h e hy dr a u l i c c i r c u i t s wi t h p r e s s u r e r e d uc i n g v a ] v e a n d wi t h o u t pr e s s u r e r e d uc i n g v a l v e s，t h e a r t i c l e p o i nt s o u t c o n t rol l i n g t h e p r e s s ur e t h r o u g h p r e s s ur e r e du c i ng v a l v e c a n pr o l o n g t h e l i f e o f t h e s y s t e m． Ke y wor d spr e s s u r e r e d uc i n g v a l v e s；flo w c o n t r o l i n o u t l et l i n e；pi s t o n r o d 上接 第 1 8 3页 4结束语 改造后 的 四象 限 电牵引采 煤机 于 2 0 0 9年 1 1 月 份 在大 屯煤 电公 司姚 桥 矿 7 5 3 9综 放 工 作 面使 用 。经 过 近一年时间的使用和跟踪 ， 该机组运行正常， 爬下坡效 果 良好 ， 基 本达 到 了改造 的 目的 。在 7 5 3 9工作 面生产 过程中， 该面共出原煤 1 0 4万吨， 牵引电控系统未出现 各类故障。改造后的四象限机组结构简单、 操作方便、 控制 灵活 、 速度调节 可靠 ， 比较适合 在环 境复 杂并且倾 角较大的工作面使用。 参考文献 [ 1 ] 胡崇 岳 ．现 代 交 流 调 整 技 术 [ M] ． 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 石树君 ．浅谈四象限变频器在采煤机上的应用[ J ] ． 山西 煤 焦 科 技 ， 2 0 0 6 1 0 2 1 2 2 ． Re f o r m f r o m 2 - q u a d r a n t t o 4一 q u a d r a n t o f El e c t r i c a l Ha u l a g e S h e a r e r N1 Qi a n g J i a n g s u P e i x i a a D a t u n C o a l - e l e c tr i c i t y C o m p a n y ， P e i x i a n 2 2 1 6 1 t ，C h i n a Abs t r ac t W h e n r un n i n g u p t he l a r g e i n c l i n e d a n g l e f a c e，t h e t r a c t i v e f o r c e o f s h e a r e r wi t h 2一 qu a d r a n te qu c n e y c o nv e r t e r c o u l d g ua r a n t e e t h e s h e a r e r t o o v e r c o me t h e u p wa r d r e s i s t a n c e a n d c ut t i n g r e s i s t a n c e ．Bu t wh e n t h e s h e a r e r r u n do wn．i t wo u l d b e o u t o f c o n t r o l u nd e r d e a d- we i g h t a nd t he g l i de f o r c e ．Thi s p ap d r i n t r o c uc e d t h e r e f o r m o f a n MGT Y 一2 5 0／ 6 0 01． 1 D e l e c t r i c a l h a u l a g e s he a r e r f _r 0 m 2- q u a d r a n t t o 4‘ qu a d r a n t ． Th e mo di f i e d s h e a r e r wi t h 4一 q ua d r a n t f r e q u e n c y c o n v e r t e r c o u l d b e c o n t r o l l e d e f f e c t i v e l y i n t h e l a r g e i n c l i n e d a n g l e f a c e，a n d t h e r e l i a bl e p e r f o r ma nc e c o u l d be a c h i e v e d． K e y wor d se l e c t r i c a l ha ul a g e s he a r e r ；4- q u a dr a n te qu e n c y c o nv e r t e r；r e f o r m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m