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液压控制阀原理分析及基本回路组建3.doc

液压控制阀原理分析及基本回路组建3.doc

上传者: 曾子若 2017-12-22 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《液压控制阀原理分析及基本回路组建3doc》,可适用于高等教育领域,主题内容包含液压控制阀原理分析及基本回路组建项目三:液压控制阀原理分析及基本回路组建模块三组建速度控制回路项目介绍项目引出:如图所示CB型液压多刀半自动车床进给符等。

液压控制阀原理分析及基本回路组建项目三:液压控制阀原理分析及基本回路组建模块三组建速度控制回路项目介绍项目引出:如图所示CB型液压多刀半自动车床进给速度如何控制和调节,图CB型液压多刀半自动车床通过对节流阀、调速阀的拆装师生共同分析流量阀的工作原理、结构学生能组建基本速度控制回路。任务要求:、流量阀的拆装、速度控制回路的组建和工作原理分析项目执行过程一、流量阀的拆卸训练、节流阀的拆卸顺序先拆卸流量调节螺母取出推杆、阀芯、弹簧和阀体。观察阀芯的结构和阀体上的油口尺寸。、调速阀的拆卸顺序先拆卸调速阀中的节流阀再拆卸减压的螺钉取出弹簧和阀芯观察阀芯的结构和阀体上的油口尺寸。、流量阀的装配训练装配前清洗各零件将阀芯与阀体等配合表面涂润滑油然后按拆卸时的反向顺序装配。二、速度控制回路的组建在液压实训台上组装下列速度控制回路节流阀的双向进油路节流调速回路(图)节流阀的双向回油路节流调速回路(图)图图三、完成项目报告项目知识链接一、流量阀概述在液压系统中当执行元件的有效面积一定时执行元件的运动速度取决于输入执行无件的流量。用来控制油液流量的液压阀统称为流量控制阀简称流量阀。常用的流量阀有节流阀和调速阀等。流量控制阀是依靠改变节流口的大小来调节通过阀口的流量q。当流量阀的通流截面一定时通过阀口的流量q也应保持稳定使执行机构获得稳定的速度。但实际上当节流口的通流截面调定后还有许多因素影响着流量的稳定性。(一)节流阀图所示为一种节流阀的结构和图形符号。这种节流阀采用的是轴向三角槽式节流口压力油从进油口P流入孔道a和阀芯左端的三角槽而进入孔道b再从出油口P流出。调节手柄可通过推杆使阀芯作轴向移动改变节流口的过流断面积来调节节流量。阀芯在弹簧的作用下始终贴紧在推杆上。L型节流阀的额定压力为MPa最小稳定流量为Lmin。图节流阀的结构阀芯推杆手柄弹簧图为一典型高压筒式(LF型)节流阀的结构图它属于轴向三角槽式节流口结构。它由阀体、阀芯和螺母等零件组成。阀芯的一端有螺纹用来旋转阀芯。由于螺母的作用可使阀芯作轴向移动改变节流口的大小。此阀的最高工作压力为MPa。图LF型节流阀的结螺母阀体阀芯(二)调速阀图调速阀工作原理图定差减压阀节流阀调速阀的工作原理图见图。它是由一个节流阀和一个定差减压阀串联组合而成。设液压pp泵输出油液的压力为(由溢流阀调定并保持稳定)流经减压阀到节流阀前的压力为,节流阀后的p,p压力为减压阀阀口的压力损失为节流阀前后的压力油分别作用在减压阀阀芯的两端。若忽减pFp略摩擦力和液动力当阀芯在弹簧力、油液压力和作用下处于某一平衡位置时则有spppFAA=As式中A、A和A分别为b、c和d腔内的压力油作用于阀芯的有效面积且A=AA。ppF故(AA)=AsppFA–A=sppF–==A(),PsF因为弹簧刚度较低且工作过程中减压阀阀芯位移很小可认为基本保持不变故节流阀两端spp压力差=–也基本不变使通过节流阀的流量稳定。,P当调速阀的进、出油口压力差由于某种原因发生变化时节流阀两端的压差是如何变化的,P,Pp呢,当调速阀的出口压力由于负载增加而增加时作用在定差减压阀芯上端的液压力也增加阀芯pp失去平衡而向下移动减压阀口增大、液阻减小使增加直到阀芯达到新的平衡状态为止。故pp增加,增加,不变节流阀流量稳定反之当调速阀的出口压力由于负载减小而减小时,Pp作用在定差减压阀芯上端的液压力也减小阀芯失去平衡而向上移动减压阀口减小、液阻增加使p减小直到阀芯达到新的平衡状态为止。故减小,减小,不变节流阀流量稳定。p,Pp换言之将调速阀流量调定后无论出口压力还是进口油压力如何发生变化由于减压阀的p自动调节作用节流阀前后压力差总是保持稳定从而使通过调速阀的流量基本保持不变。图b、c为其职能符号图。q图d表示通过节流阀和调速阀的流量随阀进、出油口两端的压力差Δp的变化规律。从图上V可以看出节流阀的流量随压力差变化较大而调速阀在压力差大于一定数值后流量基本上保持恒定。当压力差很小时由于减压阀阀芯被弹簧推至最左端减压阀阀口全开不起减压作用故这时调速阀的性能与节流阀相同。因此为使调速阀正常工作就必须有一最小压力差在一般调速阀中为MPa高压调速阀中约为MPa。(三)流量控制阀的应用调速阀装在进油路、回油路或旁油路上都可以达到改善速度负载特性使速度稳定性提高的目的。使用调速阀后如图所示。图调速阀的应用二、速度控制回路速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路它包括调速回路、快速回路和速度换接回路众所周知液压系统用来传递运动和力的因而速度控制回路在基本回路中占重要地位。本节中分别对上述三种回路进行介绍。一、调速回路调速回路是用来调节执行元件工作行程速度的回路。从液压马达的工作原理可知液压马达的转速qnnv由输入流量和液压马达的排量V决定即=V液压缸的运动速度由输入流量和液压缸的MmVqv有效作用面积A决定即=A。Vnv通过上面的关系可以知道要想调节液压马达的转速或液压缸的运动速度可通过改变输入流q量、改变液压马达的排量V和改变缸的有效作用面积A等方法来实现。由于液压缸的有效面积AMVqq是定值只有改变流量的大小来调速而改变输入流量可以通过采用流量阀或变量泵来实现VV改变液压马达的排量V可通过采用变量液压马达来实现因此调速回路主要有以下三种方式:m()节流调速回路:由定量泵供油用流量控制阀调节进入或流出执行元件的流量来实现调速()容积调速回路:改变变量泵的供油流量和(或)改变变量马达的排量来实现调速()容积节流调速回路:采用变量泵和流量控制阀相配合调速方法又称联合调速。(一)节流调速回路节流调速回路是通过调节流量阀的通流截面积大小来改变进入执行机构的流量从而实现运动速度的调节。这种调速回路的优点是结构简单、工作可靠、造价低和使用维护方便因此在机床液压系统中得到广泛应用。其缺点是能量损失大、效率低、发热大故一般多用于小功率液压系统中如机床的进给系统。按流量控制阀在液压系统中设置位置的不同节流调速回路可分为进油节流调速、出油节流调速和旁路节流调速三种调速回路。(进油节流调速回路进油节流调速回路是将节流阀装在执行机构的进油路上调速原理如图所示。图进油节流调速回路由于节流阀串接在液压缸的进油路上而节流阀和溢流阀是并联的故通过调节节流阀阀的开口量(即通流面积)的大小便能控制进入液压缸的流量(多余油液经溢流阀溢回油箱)而达到调速的目的。根据进油节流调速回路的特点节流阀进油节流调速回路适用于低速、轻载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的场合。(回油节流调速回路图回油节流调速回路回油节流调速回路将节流阀安装在液压缸的回油路上其调速原理如图所示。通过调节从液压缸流出的流量的大小实现对液压缸的调速液压泵输出的多余油液同样经溢流阀溢回油箱。回油节流调速回路因为节流阀在回油路上可以产生背压相对进油调速而言运动比较平稳常用于负载变化较大要求运动平稳的液压系统中。进油节流调速回路和回油节流调速回路因液压缸的回油压力存在差异因此它们之间也存在不同之处现比较如下:对于回油节流调速回路由于液压缸的回油腔中存在一定背压因而能承受一定负值负载(即与活塞运动方向相同的负载如顺铣时的铣削力和垂直运动部件下行时的重力等)而进油节流调速回路在负值负载作用下活塞的运动会因失控而超速前冲。在回油节流调速回路中由于液压缸的回油腔中存在背压且活塞运动速度越快产生的背压力就越大故其运动平稳性较好而在进油节流调速回路中液压缸的回油腔中无此背压因此其运动平稳性较差若增加背压阀则运动平稳性也可以得到提高。在回油节流调速回路中经过节流阀发热后的油液能够直接流回油箱并得到冷却对液压缸泄漏的影响较小而进油节流调速回路通过节流阀发热后的油液直接进入液压缸会引起泄漏的增加。对于回油节流调速回路在停车后液压缸回油腔中的油液会由于泄漏而形成空隙再次起动时液压泵输出的流量将不受流量控制阀的限制而全部进入液压缸使活塞出现较大的起动超速前冲而对于进油节流调速回路因进入液压缸的流量总是受到节流阀的限制故起动冲击小。对于进油节流调速回路比较容易实现压力控制过程当运动部件碰到死挡铁后液压缸进油腔内的压力会上升到溢流阀的调定压力利用这种压力的上升变化可使压力继电器发出信号而回油节流调速回路液压缸进油腔内的压力变化很小难以利用即使在运动部件碰到死挡铁后液压缸回油腔内的压力会下降到利用这种压力下降变化也可使压力继电器必出电信号但实现这一过程所采用的电路结构复杂、可靠性低。此外对单活塞杆液压缸来说无杆腔进油节流调速可获得较有杆腔进油节流调速低的速度和大的调速范围有杆腔进油节流调速在轻载时回油腔内的背压力可能比进油腔内的压力要高出许多从而引起较大的泄漏。(旁路节流调速回路图旁路节流调速回路这种回路由定量泵、安全阀、液压缸和节流阀组成节流阀安装在与液压缸并联的旁油路上其调速原理如图所示。用节流阀来调节流回油箱的油液流量以实现间接控制进入液压缸的流量进而达到调速目的。溢流阀在这里起安全作用回路正常工作时溢流阀不打开当供油压力超过正常工作压力时溢流阀才打开以防过载。溢流阀的调节压力应大于回路正常工作压力在这种回路中缸的进油压力pp等于泵的供油压力溢流阀的调节压力一般为缸克服最大负载所需的工作压力的,倍。pmaxB旁路节流调速回路适用于负载变化小和对运动平稳性要求不高的大功率场合。应注意的是在这种调速回路中液压泵的泄漏对活塞运动的速度有较大影响而进油和回油节流调速回路中液压泵的泄漏对活塞运动的速度影响则较小因此这种调速回路的速度稳定性比前两种回路都低。(采用调速阀的节流调速回路前面介绍的三种基本回路其速度的稳定性均随负载的变化而变化对于一些负载变化较大对速度稳定性要求较高的液压系统可采用调速阀来改善速度负载特性。图调速阀进油节流调速回路采用调速阀也可按其安装位置不同分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基本调速回路。图为调速阀进油调速回路。其工作原理与采用节流阀的进油节流调速回路相似。在这里当负p载变化而使变化时由于调速阀中的定差输出减压阀的调节作用使调速阀中的节流阀的前后压Fqv,p差保持不变从而使流经调速阀的流量不变所以活塞的运动速度也不变。因此提高了节流调V速回路的速度稳定性和运动平稳性但工作性能的提高是以加大流量控制阀前、后压力差为代价的(调速阀前、后压力差一般最小应有MPa高压调速阀应有MPa)故功率损失较大效率较低。采用调速阀的节流调速回路的低速稳定性、回路刚度、调速范围等要比采用节流阀的节流调速回路都好所以它在机床及低压小功率液压系统中获得广泛的应用。(二)容积调速回路容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来实现调速的。其主要优点是功率损失小(没有溢流损失和节流损失)且其工作压力随负载变化所以效率高、油的温升小适用于高速、大功率系统。按油路循环方式不同容积调速回路有开式回路和闭式回路两种。开式回路中泵从油箱吸油执行机构的回油直接回到油箱油箱容积大油液能得到较充分冷却但空气和污物易进入回路。闭式回路中液压泵将油输出进入执行机构的进油腔又从执行机构的回油腔吸油。闭式回路结构紧凑只需很小的补油箱但冷却条件差。为了补偿工作中油液的泄漏一般设补油泵补油泵的流量为主泵流量的,。压力调节为,Pa。容积调速回路通常有三种基本形式:变量泵和液压缸或定量马达的容积调速回路定量泵和变量马达的容积调速回路变量泵和变量马达的容积调速回路。二、快速运动回路在工作部件的工作循环中往往只有部分工作时间要求有较高的速度。例如机床的快进工进快退的自动工作循环。在快进和快退时负载轻要求压力低流量大工作进给时负载大速度低要求压力高流量小。在这种情况下若用一个定量泵向系统供油则慢速运动时将使液压泵输出的大部分流量从溢流阀回油箱造成较大功率损失并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题又满足快速运动的要求可在系统中设置快速运动回路。快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。实现执行元件快速运动的方法主要有三种:增加输入执行元件中的流量减小执行元件在快速运动时的有效工作面积将以上两种方法联合使用。常见的快速运动回路有液压缸差动连接的快速运动回路、双泵供油的快速运动回路和采用蓄能器的快速运动回路。(液压缸差动连接的快速运动回路图所示回路阀和阀在左位工作时液压缸差动连接作快速运动当阀通电时差动连接即被切断液压缸回油经调速阀实现工进阀切换至右位后(液压缸有杆腔进油即快退。这种快速回路简单、经济可以在不增加液压泵流量的情况下提高液压执行元件的运动速度但要注意阀和管道应按差动时的较大流量来选择否则压力损失过大泵的供油压力过大致使泵的部分压力油从溢流阀溢回油箱而无法实现差动快进。另外快、慢速的转换不够平稳图液压缸差动连接的快速运动回路有时必须与双联泵或限压式变量泵等联合使用。、换向阀、单向调速阀(双泵供油的快速运动回路如图所示由低压大流量泵和高压小流量泵组成的双联泵作为动力源。外控顺序阀和溢流阀分别设定双泵供油和小泵单独供油时系统的最高工作压力。当换向阀处于图示位置并且由于外负载很小使系统压力低于顺序阀的调定压力时两个泵同时向系统供油活塞快速向右运动当换向阀的电磁铁通电左位工作液压缸有杆腔经节流阀回油箱当系统压力达到或超过顺序阀的调定压力大流量泵通过阀卸荷单向阀自动关闭只有小流量泵单独向系统供油活塞慢速向右运动小流量泵的最高工作压力由溢流阀调定。这里应注意顺序阀的调定压力至少应比溢流阀的调定压力低~。大流量泵的卸荷减少了动力消耗回路效率较高。双泵供油快速运动回路效率高功率利用合理快慢换接平稳常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合特别是在组合机床液压系统中得到了广泛的应用。图双泵供油的快速运动回路、泵、外控顺序阀、–单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀(采用蓄能器的快速运动回路在图所示回路中当用流量较小的液压泵供油而系统中短期需要大流量时换向阀处于左位或右位工作泵和蓄能器共同向液压缸供油使其实现快速运动。当阀处于中位系统停止工作时这时泵经单向阀向蓄能器供油蓄能器压力升高至液控顺序阀的调定压力时阀被打开使液压泵卸荷。这种快速回路可用较小流量的泵获得较高的运动速度但蓄能器充油时液压缸必须停止工作在时间上有些浪费。图采用蓄能器的快速运动回路泵、单向阀、液控顺序阀、蓄能器、换向阀、液压缸三、速度换接回路速度换接回路用来实现运动速度的变换即在原来设计或调节好的几种运动速度中从一种速度换成另一种速度。对这种回路的要求是速度换接要平稳即不允许在速度变换的过程中有前冲(速度突然增加)现象。下面介绍几种回路的换接方法及特点。快速与慢速的换接回路图所示是用二位二通电磁阀与调速阀并联的快慢速换接回路。这种回路可能实现快进,工进,快退,停止的工作循环当电磁铁lYA、YA通电时(液压泵的压力油经二位二通阀全部进人液压缸中工作部件实现快速运动。当YA断电切换油路则液压泵的压力油经调速阀进入液压缸将快进换接为工作进给当工进结束后运动部件碰到止挡块停留液压缸工作腔压力升高压力继电器发信号(使YA断电、YA、YA通电工作部件快速退回。图所示是用行程阀切换的速度换接回路。在图示状态下(液压缸快进当活寒上的挡块压下行程阀时行程阀关闭液压缸右腔的油液通过节流阀才能流回油箱液压缸则由快进转换为慢速。当换向阀左位接入油路时压力油经单向阀进入液压缸右腔活塞快速向左运动。在这种速度换接回路中因为行程阀的通油路是由液压缸活塞的行程控制阀芯移动而逐渐关闭的所以换接时的位置精度高冲出量小运动速度的变换也比较平稳。这种回路在机床液压系统中应用较多它的缺点是行程阀的安装位置受一定限制(要由挡铁压下)所以有时管路连接稍复杂。行程阀也可以用电磁换向阀来代替这时电磁阀的安装位置不受限制(挡铁只需要压下行程开关)但其换接精度及速度变换的平稳性较差。图用电磁阀的速度换接回路图用行程阀的速度换接回路两种工作进给速度的换接回路对于某些自动机床、注塑机等需要在自动工作循环中变换两种以上的工作进给速度这时需要采用两种(或多种)工作进给速度的换接回路。()调速阀并联的两种进给速度换接回路图两个调速阀并联的两种进给速度换接回路图是两个调速阀并联以实现两种工作进给速度换接的回路。在图(a)中液压泵输出的压力油经调速阀和电磁阀进人液压缸。当需要第二种工作进给速度时电磁阀通电其右位接入回路液压泵输出的压力油经调速阀和电磁阀进入液压缸。这种回路中两个调速阀的节流口可以单独调节互不影响即第一种工作进给速度和第二种工作进给速度互相之间没有什么限制。但一个调速阀工作时另一个调速阀中没有油液通过它的减压阀则处于完全打开的位置在速度换接开始的瞬间不能起减压作用容易出现部件突然前冲的现象。图(b)为另一种调速阀并联的速度换接回路。在这个回路中两个调速阀始终处于工作状态在由一种工作进给速度转换为另一种工作进给速度时不会出现工作部件突然前冲现象因而工作可靠。但是液压系统在工作中总有一定量的油液通过不起调速作用的那个调速阀流回油箱造成能量损失使系统发热。()调速阀串联的两种进给速度换接回路图所示回路液压泵输出的压力油经调速阀和电磁阀进入液压缸这时的流量由调速阀控制。当需要第二种工作进给速度时阀通电其右位接入回路则液压泵输出的压力油先经调速阀再经调速阀进入液压缸这时的流量应由调速阀控制调速阀的节流口应调得比调速阀小否则调速阀速度换接回路将不起作用。这种回路在工作时调速阀一直工作它限制着进入液压缸或调速阀的流量因此在速度换接时不会使液压缸产生前冲现象换接平稳性较好。在调速阀工作时油液需经两个调速阀故能量损失较大。系统发热也较大但却图两个调速阀串联的速度换接回路比图(b)所示的回路要小。项目总结通过本项目的学习使同学们掌握常用流量阀的结构和工作原理了解流量控制阀是利用调节阀内节流口的开口大小来改变通过阀内的流量从而满足液压系统中执行元件的速度调控功能的要求。扩展提高液压实训台上组装用用电磁阀控制的速度换接回路。思考练习、节流阀与调速阀有何区别,分别应用于什么场合,、简述节流调速回路的工作原理。、简述回油节流阀调速回路与进油节流阀调速回路的不同点。、常见的快速运动回路有几种,、快、慢速换接回路有哪几种形式各有何优缺点

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