液压基本回路实验项目的研究开发（二）

液压基本回路实验项目的研究开发（二）摘要:压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路3。这类回路包括调压，减压，增压，卸荷和平衡等多种回路。本毕业设计主要在液压基本回路实验项目的研究开发的基础上对液压基本回路中压力控制回路进行了深入的研究与分析1。我的毕业设计就是围绕液压压力控制回路进行的，对它的液压元件，工作原理以及特点进行了设计2。关键词：液压，基本回路，元件Basicresearchanddevelopmentofthehydrauliccircuitpilotproject（two）Abstract:Thepressurecontrolloopiscontrolledbythepressurecontrolvalveorapartofthetotalpressureofthesystemtomeetthehydraulicactuatortotheforceortorquerequiredbythecircuit.Suchcircuitsincludevoltage,pressure,pressure,unloadingandbalanceavarietyofcircuits.Thegraduationprojectismainlybasedonthebasiccircuitofhydraulicexperimentalresearchanddevelopmentprojectonbasiccircuitofthehydraulicpressurecontrolloopin-depthresearchandanalysis.Igraduatedfromthedesignofthehydraulicpressurecontrolloopiscarriedaround,anditshydrauliccomponents,workingprincipleandcharacteristicsofthedesign.Keywords：Hydraulic,basiccircuitelements目录1前言.12实验台.22.1液压技术的发展趋势.32.2元件.42.2.1单向阀.42.2.2溢流阀.42.2.3换向阀.52.2.4减压阀.63单级调压回路.73.1溢流阀单级调压回路.73.1.1实验目的.73.1.3实验液压原理图.73.1.4实验步骤.94二级减压回路.104.1实验目的.104.2实验器材.104.3实验原理.105液压保压回路.135.1液压保压回路.135.1.1实验目的.135.1.2实验器材.135.1.3实验原理.135.1.4实验步骤.15结论.16参考文献.17致谢.1801前言随着科学技术的发展，液压传动作为一种可以传递动力和控制的传动方式，已日益广泛应用到医疗、科技、军事、工业自动化生产、起重、运输、矿山、建筑、航空等各个领域。为了满足高等院校、中等专业学校及职业技工学校的学生对进行液压传动课程的实验教学要求，很多学校开设了液压系统回路的实验教学。液压基本回路实验的开设是为了让学生在液压传动课程的学习过程中，通过实验能对液压系统的基本工作原理有更深层次的理解，熟悉典型的液压回路各自的运行特点及原理。因而熟悉和掌握液压基本回路的功能，有助于更好地分析、使用和设计各种液压传动系统。机械设备的液压传动系统为完成各种不同的控制功能有不同的组成形式，有些液压传动系统甚至更复杂。但是无论何种机械设备的液压传动系统，都是由一些液压基本回路组成的4。所谓基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道的组合。方向控制回路是指控制执行元件方向变化和动停的，包括变化方向的换向回路和使缸停止不窜动的锁紧回路压力控制回路是指控制整个回路或部分的压力的，包括调定压力的调压回路、减小辅助元件所在支路压力的减压回路、增加压力的增压回路、使泵压力为0的卸荷回路等。速度控制回路改变执行元件速度的，包括使用流量阀变化速度的节流调速回路、使用泵和马达变速的容积调速回路和通过换接的方式变速的换接回路等。多缸动作回路是指包括让几个缸按顺序动作的顺序动作回路、多个缸同步动作的同步回路等。12实验台液压实验台是机械专业学生学习液压系统知识的重要实验设备,是学生在学习液压理论知识时进行实践论证和综合应用开发的主要手段5。这个液压综合实验台能够比较容易的对常见液压回路和液压元性能进行实验，并且能够对压力、温度、流量、位移、转速等参数进行测量。多功能液压实验台能全面模拟液压系统常见的各类故障,并可运用嵌入在其中的加速度、压力、流量、温度、液位、污染度、位移等多种传感器检测液压系统在正常或异常状态下的各种信息,可为液压系统、元件的故障机理分析、状态监测及故障诊断技术积累信息,提供数据6。多功能液压实验台用来模拟液压系统及液压元件在工作中发生的常见故障,并对其运行的状态信息、故障征兆进行检测。液压原理：在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化8。液压回路的基本机能在于以液体压力能的形式进行容易控制的能量传递。从能量传递方面看：液压技术大致处于机械式能量传递和电气式能量传递之中间位置7。从传动特性方面看：机械传动和液压传动装置可以说有固定的特性，与此相反，液压传动装置和电气传动装置相同，具有无级变速装置的特性，除了恒功率外，还容易实现恒速和恒转矩等特性10。液压技术的特点，一般可以归纳如下：（1）容易进行无级变速，变速范围广，即能在很宽的范围内很容易地调节力与转矩；（2）控制性能好，即力、速度、位置等能以很高的响应速度正确地进行控制。另外，对于电气，机械等其它的控制方式具有很好地适应性，特别是和电气信号处理相结合，可得到优良的响应特性；（3）动作可靠，操作性能好；（4）结构和特性上具有适度的柔性；（5）可以用标准元件构成实现任意复杂机能的回路。形成这些特点的原因：在于用容积式元件作能力转换器即液压泵和液压执行器，用富有润滑性的油作为工作介质。液压技术的一般缺点也与液压油有关29。2.1液压技术的发展趋势由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高15。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：减少能耗,充分利用能量-液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高13。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：（1）减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。（2）减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。（3）采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。（4）发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。（5）改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。（6）为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。主动维护-液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。机电一体化-电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，3充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点12。2.2元件2.2.1单向阀单向阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀、和背压阀。单向阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。单向阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。单向阀主要可分为旋启式单向阀（依重心旋转）与升降式单向阀（沿轴线移动）。单向阀的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动11。2.2.2溢流阀溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，起到稳压、调压或限压的作用。溢流阀按其结构原理分为直动式溢流阀和先导式溢流阀两种。对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。直动式溢流阀因压力油直接作用于阀芯，故称直动式溢流阀。直动式溢流阀一般只能用于低压小流量的场合，因控制较高压力或较大流量时，需要安装刚度较大的硬弹簧或阀芯开启的距离较大，不但手动调压困难，而且阀口开度（弹簧压缩量）略有变化便引起较大的压力波动，压力不能稳定。系统压力较高时宜采用先导式溢流阀。4图2.2二位四通换向阀溢流阀的作用：定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）14。作卸荷阀用作高低压多级控制阀作顺序阀：用于产生背压（串在回油路上）。2.2.3换向阀换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀。是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。换向阀可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使5工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而从右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。换向阀的选择：选择换向阀时应根据系统的动作循环和性能要求,结合不同元件的具体特点,适用场合来选取。（1）根据系统的性能要求,选择滑阀的中位机能及位数和通数。（2）考虑换向阀的操纵要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式；可靠性要求较高的用机动式。（3）根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取(查表)。最大工作压力和流量一般应在所选定阀的范围之内,最高流量不得超过所选阀额定流量的120%,否则压力损失过大,引起发热和噪声。若没有合适的,压力和流量大一些也可用,只是经济性差一些。（4）除注意最高工作压力外,还要注意最小控制压力是否满足要求(对于液动阀和电液动换向阀)。（5）选择元件的联接方式一一管式(螺纹联接)、板式和法兰式,要根据流量、压力及元件安装机构的形式来确定。（6）流量超过63L/min时,不能选用电磁阀,否则电磁力太小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀,如液动、电液动换向阀。2.2.4减压阀减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口油压低于进口油压的压力控制阀，以满足执行机构的需要。减压阀有直动式和先导式两种，一般采用先导式。减压阀的作用：减压阀的作用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节。63单级调压回路调压回路的功用是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。定量泵系统中，液压泵的供油压力通过溢流阀来调节；在变量泵系统中，用安全阀来限定系统的最高压力，防止系统过载。下图为溢流阀单级调压回路。溢流阀，泵（液压源）组合构成溢流阀单级调压系统。溢流阀起溢流稳压作用以保持系统压力稳定，且不受负载变化的影响。调节溢流阀可调整系统压力并保持恒定，限制系统最高压力，泵提供的多余的油经溢流阀流回油箱。3.1溢流阀单级调压回路3.1.1实验目的（1）了解直动式溢流阀的工作原理和内部结构；（2）学习掌握直动式溢流阀的工业应用领域。3.1.2实验器材：实验台1台泵站1台液压缸1只直动式溢流阀1个二位二通电磁换向阀1个油管，压力表若干3.1.3实验液压原理图7图3.10单级调压回路油路图3.11单级调压回路电路图8图3.12实物图图3.13实物图图3.14实物图图3.15实物图3.1.4实验步骤(1)依据液压实验回路准备好相关器材；(2)按照实验回路连接好液压回路；(3)检查溢流阀是否全部打开和连接回路是否完全正确，在确认无误的情况下开启系统，调节直动式溢流阀调节系统工作压力，注意电磁换向阀工作位置，采用继电器按钮使电磁换向阀换向；(4)实验完毕后完全松开溢流阀，拆卸液压系统，清理相关的实验器材保持清洁和归位。94二级减压回路4.1实验目的（1）了解减压阀的内部结构，工作原理；掌握并应用减压阀的二级调压及多级调压。（2）了解减压回路在实际生产中的应用范围。4.2实验器材液压实验台1台液压泵站1套先导式减压阀1只二位三通电磁换向阀1只调压阀2只压力表2只油管若干4.3实验原理图4.31二级减压回路油路图10图4.32二级减压回路电路图图4.33二级减压回路实物图4.4实验步骤（1）依据实验原理回路图准备好液压元器件；（2）按照液压回路准确无误的连接液压回路，并把溢流阀全部松开；（3）启动泵站电机，调节溢流阀开口，调定系统压力；11（4）调节先导式减压阀1至系统要求的二级压力；（5）使二位三通电磁阀接通，调节溢流阀3至一级压力。注意：这里的压力不能比二级压力大；（6）实验完毕后，应先旋松溢流阀手柄，然后停止油泵工作。经确认回路中压力为零后，取下连接油管和元件，归类放入规定的抽屉中或规定地方，并保持系统的清洁。125液压保压回路执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，需要采用保压回路。保压回路的作用是在执行元件停止工作时，或仅有工作变形所产生的微小位移的情况下，使系统压力基本保持不变。常用的保压回路有液控单向阀保压回路、蓄能器保压回路、高压补油泵保压回路。5.1液压保压回路5.1.1实验目的（1）了解保压回路在工业领域的应用场合。(2)熟悉并掌握液压保压回路的应用。5.1.2实验器材液压实验台1台泵站1套三位四通电磁换向阀1只二位四通电磁换向阀1只单向阀1只溢流阀1只油缸1只压力表2只油管及导线若干5.1.3实验原理当系统开启时，液压缸开始工作，当运行到达工作压力时，断开二位四通电磁阀及三位四通电磁阀，系统保持工作压力；回油时，只要接通二位四通电磁阀及三位四通电磁阀即可，从而达到实验要求。13图5.11液压保压回路油路图图5.12液压保压回路电路图14图5.13液压保压回路实物图5.1.4实验步骤（1）根据液压回路原理图准备好相关器材；（2）根据实验回路连接好液压回路；（3）实验完毕后拆卸实验系统，清理相关实验器材，并保持清洁和归位。15结论历时十几周的毕业设计在紧张有序中即将结束，回忆这个过程这段经历，感觉收益颇多。当我初涉设计时，主、客观问题层出不穷，按着设计计划，设计思路有序地进行，围绕液压回路设计，既了解了液压机系统的有关规范，又涉及到了专业知识，加强了自己的专业，拓宽了知识面。在设计过程中遇到困难我就及时和指导老师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，我顺利完成了毕业设计。这次毕业设计的说明书写作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次毕业设计过程中获得的最大收益。我想这是