液压传动技术的重要性以及溢流阀在液压系统中的重要地位毕业设计.doc

引 言 在信息多元科技高速发展的时代 溢流阀已算不上是高科技产品 但 溢 流阀国民经济发展中却一直发挥着十分重要的作用 仅在关系到国家经济和国 防安全的能源 石化 航空 航天 钢铁 军工等重要领域就有大量应用 溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量 从而改变阀口的通 流面积和系统的溢流量来达到定压目的的 将原动机输出的机械能换为液压能 的转换装置 在低压液压系统中作为提供一定流量 压力的液压能源 它结构 简单 工作可靠 自吸能力好 在低压液压系统中被广泛采用 适用于塑料橡 胶加工工业 纺织印染工业 涂料工业 木材加工工业 食品工业 造纸印刷等液态 热载体加热等各种工业 然而就是这样广泛应用的重要的工业部件 在我国却同国外先进水平有着很 大的差距 高端产品的设计与制造水平不能满足国内需求 致使很多企业是从 国外进口溢流阀 但其价格较高 对于中小型企业是不容易接受的 因此 很 多企业是在买来国外成品再进行拆分 制造 已满足生产需求 同时由节省资 金 深入理解溢流阀稳定工作时静态特性 着重了解测试静态特性中的调压范 围及压力稳定性 卸荷压力及压力损失和启闭特性 从而对被测阀的静态特性 作出适当分析 本文内容上主要包括以下几个方面 1 液压传动技术的重要性以及溢流 阀在液压系统中的重要地位 讨论其测试的必要性 2 介绍了溢流阀的分类 原理 性能及应用等特点 3 详细介绍了测试系统的硬件组成和软件设计 4 确定溢流阀的测试方案 进行了测试 5 对整个测试结果作出分析 得出结论 2 正文 一 液压传动系统的起源和发展 液压传动相对于机械传动来说是一门新技术 但如从 17 世纪中叶巴斯卡提 出了静压传递原理 18 世纪末英国制成世界第一台水压机算起 也有二三百年 历史了 近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事 至 于它和微电子技术密切结合 得以在尽可能小的空间传递尽可能大的功率并加 以精确控制 更是十年内出现的新事物 由于要使用原油炼制品来作为传动介质 近代液压传动和汽车及飞机一样 是由十九世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动器来的 最早实践成功的液压传 动装置是舰艇上的炮塔转位器 其后才出现液压六角床和磨床 由于缺乏成熟 的液压元件 一些通用机床到本世纪三十年代才用上液压传动 而且还因为个 搞一套而无法进行经验交流 第二次世界大战期间 在一些兵器上用上了功率 大 反应快 动作准的液压传动和控制装置 它大大地提高了兵器的性能 也 大大地促进液压技术的发展 战后 液压技术迅速转向民用 并随着各种标准 的不断定制和完善 各类元件的标准化 规格化 系列化而在机械制造 工程 机械 农业机械 汽车制造等行业推广开来 本世纪的 60 年代后 原子能技术 空间技术 计算机技术等的发展再次将液压技术推想前进 使它发展成为包括 传动 控制 检测在内的一门完整的自动化技术 使它在国民经济的各个方面 都得到了应用 液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势 例如 国外 今日生产的 95 的工程机械 90 的数控加工中心 95 以上的自动线都采用了 液压传动 当前 液压技术在实现高压 高速 大功率 高效率 低噪声 经久耐用 高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展 在完善比例控制 伺服控制 数字控制等技术也有了许多新的成就 此外 在液压元件和液压系统的计算机 辅助设计 计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面 更日以显示出 显著的成绩 我国的液压工业开始于本世纪 50 年代 其产品最初只用于机床和锻压设备 后来才用到拖拉机和工程机械上 自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术 同时进行自行设计液压产品以来 我国的液压元件生产已从低压到高压形成系 列 并在各种机械设备上得到了广泛的使用 80 年代起更加速了对西方先进液 压产品和技术的有计划引进 消化 吸收和国产化工作 以确保我国的液压技 术能在产品质量 经济效益 人才培训 研究开发等各个方面全方位地赶上世 界水平 与其他传动控制方式相比 液压传动与控制具有能量大 结构简单 紧凑 动态响应快 便于大范围无极调速 易于自动控制与机电一体化 易于实现过 载保护 标准化 系列化 通用化程度高等技术优势 已成为现代机械装备传 动与控制的重要技术手段及关键技术之一 其应用领域几乎囊括了国民经济各 个部门和领域 应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标 志之一 众所周之 液压系统一般有能源部分 液压泵和原动机的统称 控制调节 部分 方向控制阀 压力控制阀及流量控制阀等各类液压控制阀的统称 执行 器 液压缸 液压马达及摆动液压马达的统称 和辅助部分 蓄能器 油箱 过滤器 压力表及开关 管件等的统称 四个部分组成 压力控制阀 简称液压阀 在液压系统中的功用是通过控制液压系统中油 液的流向 压力 流量 使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动方向 推力 转矩 及运动速度等 任何一个液压系统 不论如何简单 都不能缺少 液压阀 同一工艺的液压机械设备 通过液压阀的不同组合使用 可以组成油 路截然不同的多种液压系统方案 因此 液压阀是液压技术中品种与规格最多 应用最广泛 最活跃的部分 一个新设计或正在运转的液压系统 能否按照既 定的要求正常可靠地运行 在很大程度上取决于所采用的各种液压阀的性能优 劣及参数匹配是否合理 几乎任何一个液压系统都要用到溢流阀 溢流阀的主要用途是通过阀口的 溢流 使被控系统或回路的压力维持恒定 实现调压 稳压或限压的作用 二 溢流阀简介 1 用途及分类 几乎任何一个液压系统都要用到溢流阀 溢流阀的主要用途是通过阀口的 溢流 是被控系统或回路的压力恒定 实现调压 稳压或限压 防止过载 作 用 4 溢流阀的种类繁多 基本工作原理是可变节流和压力反馈 阀的受控进口 压力来自液体流经阀口时产生的节流压差 按照结构类型及工作原理的不同 溢流阀可以分为直动式和先导式两大类 统称为普通溢流阀 将先导式溢流阀 与电磁换向阀或者单向阀等液压阀进行组合 还可以构成电磁溢流阀和卸荷溢 流阀等复合阀 2 工作原理及图形符号 1 直动式溢流阀 从控制理论角度而言 直动式溢流阀是一个闭环自动控制元件 其输入量 为弹簧预调力 输出量为被控压力 进口压力 被控压力反馈和弹簧压力比 较 自动调节溢流阀口德节流面积 从而使被控压力基本恒定 直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡 以控制阀芯的启闭动作 图 2 1 a 所示是一种低压直动式溢流阀 P 是进油口 T 是回油口 进口压力油经阀芯 4 中间的阻尼孔 g 作用在阀芯的底部端面上 当进油压力较小时 阀芯在弹簧 2 的作用下处于下端位置 将 P 和 T 两油口隔 开 当油压力升高 在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力 F 此时 阀芯上升 阀口被打开 将多余的油液排回油箱 阀芯上的阻尼孔 g 用来对阀 芯的动作产生阻尼 以提高阀的工作平衡性 调整螺帽 1 可以改变弹簧的压紧 力 这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力 p 溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量 从而改变阀口的通 流面积和系统的溢流量来达到定压目的的 当系统压力升高时 阀芯上升 阀 口通流面积增加 溢流量增大 进而使系统压力下降 溢流阀内部通过阀芯的 平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理 也是所有定压阀 的基本工作原理 弹簧力的大小与控制压力成正比 因此如果提高被控压力 一方面可用减小阀芯的面积来达到 另一方面则需增大弹簧力 因受结构限制 需采用大刚度的弹簧 这样 在阀芯相同位移的情况下 弹簧力变化较大 因 而该阀的定压精度就低 所以 这种低压直动式溢流阀一般用于压力小于 2 5MPa 的小流量场合 图 2 1 b 所示为直动式溢流阀的图形符号 由图 2 1 a 还 可看出 在常位状态下 溢流阀进 出油口之间是不相通的 而且作用在阀芯 上的液压力是由进口油液压力产生的 经溢流阀芯的泄漏油液经内泄漏通道进 入回油口 T 直动式溢流阀采取适当的措施也可用于高压大流量 例如 德国 Rexroth 公司开发的通径为 6 20mm 的压力为 40 63MPa 通径为 25 30mm 的压力为 31 5MPa 的直动式溢流阀 最大流量可达到 330L min 其中较为典型 的锥阀式结构如图 2 2 所示 图 2 2 为锥阀式结构的局部放大图 在锥 a 图 2 1 低压直动式溢流阀 a 结构图 b 职能符号图 1 螺帽 2 调压弹簧 3 上盖 4 阀芯 5 阀体 阀的下部有一阻尼活塞 3 活塞的侧面铣扁 以便将压力油引到活塞底部 该 活塞除了能增加运动阻尼以提高阀的工作稳定性外 还可以使锥阀导向而在开 启后不会倾斜 此外 锥阀上部有一个偏流盘 1 盘上的环形槽用来改变液流 方向 一方面以补 6 图 2 2 直动式锥型溢流阀 1 偏流盘 2 锥阀 3 活塞 偿锥阀 2 的液动力 另一方面由于液流方向的改变 产生一个与弹簧力相反方 向的射流力 当通过溢流阀的流量增加时 虽然因锥阀阀口增大引起弹簧力增 加 但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加 结果抵消了弹簧力的增量 有利于提高阀的通流流量和工作压力 2 先导式溢流阀 图 2 3 所示为先导式溢流阀的结构示意图 在图中压力油从 P 口进入 通 过阻尼孔后作用在导阀 4 上 当进油口压力较低 导阀上的液压作用力不足以 克服导阀右边的弹簧 5 的作用力时 导阀关闭 没有油液流过阻尼孔 所以主 阀芯 2 两端压力相等 在较软的主阀弹簧 1 作用下主阀芯 2 处于最下端位置 溢流阀阀口 P 和 T 隔断 没有溢流 当进油口压力升高到作用在导阀上的液压 力大于导阀弹簧作用力时 导阀打开 压力油就可通过阻尼孔 经导阀流回油 箱 由于阻尼孔的作用 使主阀芯上端的液压力 p2小于下端压力 p1 当这个压 力差作用在面积为 AB 的主阀芯上的力等于或超过主阀弹簧力 Fs 轴向稳态液动 力 Fbs 摩擦力 Ff和主阀芯自重 G 时 主阀芯开启 油液从 P 口流入 经主阀 阀口由 T 流回油箱 实现溢流 即有 p p1 p2 Fs Fbs G Ff AB 1 图 2 3 先导式溢流阀 1 主阀弹簧 2 主阀芯 3 阻尼孔 4 导阀阀芯 5 导阀弹簧 由式 1 可知 由于油液通过阻尼孔而产生的 p1与 p2之间的压差值不太大 所以主阀芯只需一个小刚度的软弹簧即可 而作用在导阀 4 上的液压力 p2与其 导阀阀芯面积的乘积即为导阀弹簧 5 的调压弹簧力 由于导阀阀芯一般为锥阀 受压面积较小 所以用一个刚度不太大的弹簧即可调整较高的开启压力 P2 用 螺钉调节导阀弹簧的预紧力 就可调节溢流阀的溢流压力 先导式溢流阀有一个远程控制口 K 如果将 K 口用油管接到另一个远程调 压阀 远程调压阀的结构和溢流阀的先导控制部分一样 调节远程调压阀的弹 簧力 即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力 从而对溢流阀的溢流压力实现远 程调压 但是 远程调压阀所能调节的最高压力不得超过溢流阀本身导阀的调 整压力 当远程控制口 K 通过二位二通阀接通油箱时 主阀芯上端的压力接近 于零 主阀芯上移到最高位置 阀口开得很大 由于主阀弹簧较软 这时溢流 阀 P 口处压力很低 系统的油液在低压下通过溢流阀流回油箱 实现卸荷 3 溢流阀的性能 溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能 在此作一简单的介绍 1 静态性能 1 压力调节范围 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时 系统压力能平稳地上升或下降 且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定 压力 溢流阀的最大允许流量为其额定流量 在额定流量下工作时 溢流阀应 无噪声 溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求 一般规定为额定 流量的 15 2 启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中 被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系 它是衡量溢流阀定压精度的一个 重要指标 一般用溢流阀处于额定流量 调定压力 ps时 开始溢流的开启压力 pk及停止溢流的闭合压力 pB分别与 p1的百分比来衡量 前者称为开启比 pk 后 者称为闭合比 ps 即 100 s k k p p p 2 100 s b b p p p 3 式中 ps可以是溢流阀调压范围内的任何一个值 显然上述两个百分比越大 则两者越接近 溢流阀的启闭特性就越好 一般应使 k p 90 b p 85 直 8 动式和先导式溢流阀的启闭特性曲线如图 2 4 所示 3 卸荷压力 当溢流阀的远程控制口 K 与油箱相连时 额定流量下的压 力损失称为卸荷压力 图 2 4 溢流阀的启闭特性曲线 图 2 5 流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应 特性曲线 2 动态性能 当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时 它的进口压力 也 就是它所控制的系统压力 将如图 2 5 所示的那样迅速升高并超过额定压力的 调定值 然后逐步衰减到最终稳定压力 从而完成其动态过渡过程 定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值 ps的差值为压力超调量 p 则 压力超调率 p 为 100 s p p p 4 它是衡量溢流阀动态定压误差的一个性能指标 一个性能良好的溢流阀 其 p 10 30 图 2 5 中所示 t1称之为响应时间 t2称之为过渡过程时间 显然 t1越小 溢流阀的响应越快 t2越小 溢流阀的动态过渡过程 4 应用场合 1 定压溢流 定压溢流是溢流阀的最主要的用途 在定量液压泵与流量阀 节流阀或调 速阀 组成的串联 进油或回油 节流调速液压系统中 将溢流阀并联在泵的 出口处 作为主油路的旁路 与泵一起组成恒压液压源 例如进口节流调速液 压系统 当执行器在快速工况 即液压泵的压力油通过二位二通换向阀进入液 压缸 且负载产生的系统压力低于溢流阀的开启压力时 溢流阀关闭 此时系 统压力取决于负载 直至执行器转为慢速工况 即液压泵的压力油通过节流阀 进入液压缸 系统压力达到溢流阀的调压值时 溢流阀常开 并限定系统压力 当执行器的负载速度变化引起流量变化时 溢流阀的调节作用使系统压力保持 基本恒定 并将多余的油液溢回油箱 从而实现定压溢流 2 安全保护 在定量泵供油的并联节流调速 变量泵 定量马达 或定量泵 变量马达 变量泵 变量马达 容积调速以及变量泵供油的容积节流调速液压回路等场合 溢流阀常用作安全阀 以防系统过载 正常情况下 溢流阀常闭 当系统由于 故障 载荷异常等原因导致系统压力过高时 溢流阀打开溢流 保护整个液压 系统安全 3 作背压阀 将溢流阀接在执行器的回油路上 造成一定的回油阻力 以改善执行器的 运动平稳性 但将引起附加能量损失 4 远程调压 用管路直接将直动溢流阀与先导式溢流阀的遥控口连接 通过调节直动溢 流阀 便能对先导式溢流阀在设定的压力范围内进行远程调压 5 多级压力控制 通过独立的电磁换向阀将多个直动式溢流阀与先导式溢流阀的遥控口连接 利用电磁换向阀不同位置的切换 可以实现液压系统的多级压力控制 也可以 通过管路将多个直动式溢流阀和电磁溢流阀的换向阀连接 利用电磁阀不同工 作位置的切换 实现液压系统的多级压力控制 6 系统卸荷 将电磁换向阀接至先导式溢流阀的遥控口 可以实现液压系统卸荷 以使 系统在等待期间节约能量 减少发热 5 注意事项 1 应根据液压系统的工况特点和具体要求选择溢流阀的类型 通常直动 式溢流阀响应较快 宜作安全保护阀使用 而先导式溢流阀启闭特性好 宜作 调压和定压阀使用 2 应尽量选用启闭特性好的溢流阀 以提高执行器的速度负载特性和回 10 路效率 就动态特性而言 所选择的溢流阀应在响应速度较快的同时 稳定性 好 3 正确使用溢流阀的连接方式 正确选用连接件 安装底板或管接头 并注意连接处的密封 阀的各个油口应正确接入系统 外部卸油口必须直接回 油箱 4 根据系统的工作压力和流量合理选定溢流阀的额定压力和流量规格 对于作远程调压阀的溢流阀 其通过流量一般为遥控口所在的溢流阀通过流量 的 0 5 1 5 应根据溢流阀在系统中的用途和作用确定和调节调定压力 特别是对 于作安全阀使用的溢流阀 起始调定压力不得超过液压系统的最高压力 6 调压时应注意以正确的旋转方向调节调压机构 调压结束时应将锁紧 螺母固定 7 如果需通过先导式溢流阀的遥控口对系统进行远程调压 卸荷或多级 压力控制 则应将遥控口的螺堵拧下 接入控制油路 否则应将遥控口严密封 堵 8 如需改变溢流阀的调压范围 可以通过更换溢流阀的调压弹簧实现 但同时应注意弹簧的设定压力可能改变阀的启闭特性 9 对于电磁溢流阀 其使用电压 电流及接线形式必须正确 10 卸荷溢流阀的回油腔应直接接油箱 以减少背压 11 溢流阀出现调压失灵或噪声较大等故障时 可参考维修方法进行诊 断 拆洗过的溢流阀组成零件应正确安装 并注意防止二次污染 三 实验方案拟定与测试 1 实验方案 溢流阀静态特性是指溢流阀稳定工作时的静态特性 着重测试静态特性中 的调压范围及压力的稳定性 卸荷压力损失和启闭特性三项 从而对被测阀的 静态特性作适当分析 1 调压范围及压力稳定性 1 调压范围 应能达到规定的调节范围 并且压力上升与下降应平稳 不 得有尖叫声 这个值在实验过程中设定为输入值 由操作者在操作界面上相应 的位置手动输入 2 至调压范围最高值时的压力振摆 在稳定状态下调定压力的波动值 是表 示调压稳定的主要指标 此时压力表不准装阻尼 压力振摆应不超过规定值 在实验过程中 当调压至调压范围最高值时 采集一组压力数值 取出其中的 最大值和最小值 然后运算两个数值之差就可以得到压力振摆 3 至调压范围最高值时压力偏移值 一分钟内应不超过规定值 在实验过程中 当调压至调压范围最高值时 采集一组压力数值 取出其 中的最大值和最小值 计算出平均值 然后分别运算最大值与平均值以及最小 值与平均值之差 这两个差值中较大的一个即为压力偏移 2 卸荷压力及压力损失 1 卸荷压力 被测阀的远程控制口与油箱直通 阀处在卸荷状态 此时通 过实验流量下的压力损失称为卸荷压力 卸荷压力应不超过规定值 实验中可 用二位二通电磁阀 是被测阀处于卸荷状态 2 压力损失 被测阀的调压手轮至全开位置 在实验流量下被测阀进出油 口的压力差即为压力损失 其值应不超过规定值 在测控系统中 压力损失可 以直接采集到 3 启闭特性 1 开启压力 被测阀调至调压范围最高值 且系统供油量为实验流量时 调节系统压力逐渐升压 当通过被测阀的溢流量为实验流量l 时的系统压力成 为被测阀的开启压力 2 闭合压力 被测阀调至调压范围最高值 且系统供油量为实验流量时 调节系统压力逐渐降压 当通过被测阀的溢流量为实验流量1 的系统压力值被 称为被测阀的闭合压力 3 根据测试开启压力与闭合压力的数据 拟合出被测阀的启闭特性曲线 12 2 溢流阀动态特性实验方案 图 3 1 溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程 溢流阀的动态特性是指溢流阀前管道中压力有阶跃变化 溢流量突然变化 时 溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程品质 通常用三项指标衡量 见图 3 1 所示 1 压力回升时间 t 从被时阀初始压力 P 开始升压至调定压力 P 稳 212 定时的时间 t 是从被试阀第一次到调定压力 P 开始至稳定时的时间 t 22 是从电信号给出开始到调定压力稳定的时间 2 2 卸荷时间 t 从被试阀调定压力 P 开始卸荷至卸荷压力 P 稳定的 121 时间 t 是从电信号组出开始至卸荷压力稳定时的时间 1 3 压力超调量 P 最大压力冲击峰值 P 与调定压力 P 的差值 32 溢流阀性能实验液压系统原理图如图 3 2 所示 图 3 2 溢流阀性能实验液压系统原理图 1 油箱 2 滤油器 3 定量液压泵 4 溢流阀 5 二位三通电磁换向阀 6 压力传感器 7 溢 流阀 被测阀 8 二位二通电磁换向阀 9 流量计 3 实验步骤 实验测试对象为上海立新液压件厂生产的 DB10 1 50 10U 的先导式溢流阀 它是先导式溢流阀 5X 系列 不带换向阀 通经是 10mm 底板安装 手轮调节 调节压力至 10Mpa 4 溢流阀静态特性实验 1 调压范围与压力稳定性 将溢流阀 4 调制安全阀压力 应比被试阀的最高调节压力高 10 左右 迅 速将电磁阀 5 通电 此时由阀 7 控制泵压不超过额定值 实验中通过阀 7 的流 量应为额定流量 1 调压范围 调节阀 7 的调压手柄从全开到额定压力值 再回至全开 观察压力升 降 是否均匀 是否有突变或滞后现象 2 压力振摆 在阀 7 的调压范围内设定 4 个压力值 读出压力振摆值 并记录最大值 3 压力偏移 将阀 7 调至 10Mpa 测一分钟内的压力偏移值 14 2 卸荷压力与压力损失 1 卸荷压力 将阀 7 的远程控制口 K 直接通邮箱 通过额定流量时 测出阀前后的压差 即为卸荷压力 由于阀后的阻力很小 可忽略不计 此时读出的即为卸荷压力 如图 3 3 2 压力损失 将阀 7 的调压手柄调至全开位置 通过额定流量 测出阀前后的压力差即 为压力损失 如上图 3 4 即为压力损失图 3 启闭特性 被试阀 7 按两个不同工况设定其调定压力值 设定为 4Mpa 和 8Mpa 将被试阀 7 调至 4Mpa 通过额定流量 然后调节溢流阀 1 使被试阀压力 从高到低变化 直至流量变为零 在反向调节 直至被试阀压力达调定值 流 量达到额定值 调定压力为 8Mpa 时 操作与此类同 5 溢流阀动态特性实验 溢流阀 4 的调定压力为额定值 起安全阀作用 被试阀 7 的调定压力为 6Mpa 将电磁阀 5 通电 被试阀 7 进油路流量阶跃变化 阀处于升压状态 紧接 着电磁阀 5 断电 被试阀处于卸压过程 这样得到一种情况的压力变化图 再 使电磁阀 5 通电 被试阀处于调定压力状态下 将电磁阀 8 通电 使阀 7 处于 卸压过 程 紧接着电磁阀 8 断电 阀 7 处于升压过程 得到另一种情况的压力变 化图 如图 3 5 所示 图 3 3 卸荷压力测试图 图 3 4 压力损失实验图 16 图 3 5 溢流阀动态性能实验图 6 实验数据分析 1 溢流阀静态实验数据分析 1 调压范围 压力稳定性 卸荷压力和压力损失 见表 3 6 实验项 目观测到的数据 MPa 压力调节范围1 1 10 Mpa 设定参数2467 压 力 振 摆 待测参数1 94 2 02 3 98 4 076 03 6 156 98 7 16 设定参数10 压力稳定性 压 力 偏 移 待测参数10 27 9 95 卸荷压力0 5 压力损失0 8 可以看出 随着压力的增大 压力振摆的幅度不断增大 从 0 08 0 09 0 12 到 0 18 压力偏移大概在 0 3 左右 最初压力比较大 随着 时间的延长 压力逐渐趋于稳定 并有稍微降低变化 压力损失要大于卸荷压 力 可能是由于先导式溢流阀先导阀弹簧的预紧力造成的 压力稳定性指标是 控制溢流阀在某调定压力下长期工作时 它的压力不发生不规则变化的极限值 这种不规则变化与下列因素有关 阀芯结构 阻尼大小 加工精度 油液品质 油温变化等等 2 启闭特性 如图 3 7 为 8Mpa 时的启闭特性图 溢流阀启闭特性曲线 6 6 5 7 7 5 8 012345 q p 闭合 开启 图 3 7 溢流阀启闭特性图 实验数据如表 3 8 所示 调定压力 P 4MPa调定压力 P 8MPa 开启过程闭合过程开启过程闭合过程 压力流量压力流量压力流量压力流量 2 780 0454 004 326 680 0298 004 32 2 920 153 873 756 880 0657 683 13 3 120 273 773 337 080 2877 321 60 3 210 793 652 947 200 9487 200 98 3 301 403 552 567 281 4407 090 48 3 432 123 452 147 361 9177 000 25 3 613 063 261 157 452 3316 850 13 3 773 703 100 337 603 0006 620 036 3 934 282 860 117 864 225 4 004 312 760 037 924 316 开启 压力 2 78 闭合 压力 2 77 开启 压力 6 75 闭合 压力 6 64 开启比 70 闭合比 69 开启比 84 闭合比 83 18 可以得出 压力较低时溢流阀的启闭特性较差 随着压力增大启闭特性越来 越好 2 溢流阀动态实验数据分析 实验项目实验数据 压力超调量 P MPa 0 150 17 卸荷时间 t s 1 0 150 12 压力回升时间 t s 2 0 280 23 可以得到压力超调率大概是 2 卸荷时间 压力回升时间和压力超调量越 短越好 否则会影响系统的工作性能 溢流阀的动态性能与阀的结构尺寸 弹 簧 阻尼孔以及压力 流量等参数有关 也同系统中的液体性质 流动状态 管路特性 元件泄露等有关 结结 语语 溢流阀的特性分为静态特性和动态特性 溢流阀的静态特性有四个指标 压力和流量的调节范围 工作稳定性 卸 荷压力 启闭特性 动态特性性能指标包括 卸荷时间 压力回升时间 压力稳定性等 卸荷时间 卸荷信号发出后 溢流阀从额定压力降至卸荷压力所需的时间 一般卸荷时间为 0 03 0 09 秒 压力回升时间 停止卸荷信号发出后 溢流阀 从卸荷压力回升到额定压力所需的时间为 0 5 1 秒 压力稳定性 当溢流阀作为定压阀使用时 由于泵的压力波动及负载波动 溢流阀所控制的压力并不能维持不变 而是随着外界干扰而在调定压力附近相 应波动 此称压力摆 振摆大的溢流阀压力稳定性差 反之为好 一般压力振 摆限制在小于 1 2 10 兆帕 通过本次设计 让我更深的领会到不论做什么事不仅要有自己独特的想象 力和大胆的创新精神 而且一定要一丝不苟并且要有条不紊 实际上任何的设 计都不是一蹴而就的 往往要经过多次的修改 积极听取辅导老师和同学的宝 贵意见 这也很重要的 这样既能设计出完美的物品 还能真正体会到设计过 程中的乐趣和设计完成后的成就感 20 参考文献参考文献 1 雷天觉 新编液压工程手册 北京 北京理工大学出版社 1998 12 2 章宏甲 黄谊 液压传动 北京 机械工业出版社 2000 9 3 张利平 现代液压技术应用 220 例 北京 化学工业出版社 2004 8 4 张利平 液压阀原理 使用与维护 北京 化学工业出版社 2005 4 5 刘延俊 液压元件使用指南 北京 化学工业出版社 2007 10 6 吴良宝 倪善生 液压测试技术 上海 上海交通大学出版社 1995 6 7 陆望龙 实用液压机械故障排除与修理大全 长沙 湖南科学技术出版社 1999 8 8 王子延 热能与动力工程测试技术 西安 西安交通大学出版社 1998 10 致致 谢谢 首先感谢学校为我们创造这么好的学习机会 使我们在即将毕业时又上了 生动的一课 让我们又学到了不少有用的知识 为以后的工作打下了良好的基 础 其次感谢我的指导老师吕晓杰吕老师 她总是在百忙之中抽出时间来指导 我们是学习 并询问我们的进展情况 多次到实验室指导讲解如何学习分析 还有其他老师 虽然不是我们的指导老师 但是几次在实验室帮我们解答疑问 借此 感谢三年来在滨海学院所有教导过我的老师 没有您的辛勤教诲 就不会我的今天的成长 他们孜孜不倦的教诲 不但让我学到了很多的理论知 识 而且更重要的是让我懂得了怎样做一名优秀的大学生 在此表示深深的感 谢 22 目录 引 1 正文 2 一 液压传动系统的起源和发展 2 二 溢流阀简介 3 1 用途及分类 3 2 工作原理及图形符号 4 3 溢流阀的性能 7 4 应用场合 8 5 注意事项 9 三 实验方案拟定与测试 10 1 实验方案 10 2 溢流阀动态特性实验方案 11 3 实验步骤 12 4 溢流阀静态特性实验 13 5 溢流阀动态特性实验 13 6 实验数据分析 15 结 语 18 致 谢 19 参考文献 20 青岛滨海学院青岛滨海学院 毕业设计评阅 评审意见表毕业设计评阅 评审意见表 专 业 机电一体化 学生姓名 左文晶 题 目 典型液压系统原理与性能分析 指导教师评语 成绩 指导教师 签字 年 月 日 24 答辩委员会 或答辩小组 评审意见 成绩 组长 签字 年 月 日 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃 蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃 袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆 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