2002年第2期2002年 4月
铸造设备研究
RESEARCH STUDIES ON FOUNDR Y EQU IPMEN T
Apr. 2002 №2
・应用研究・
液阻在液压系统中的应用分析
张文杰1, 杨桂莲2
(1. 太原重型机械学院, 太原030024;2. 山西省乡镇企业学校, 太原)
摘 要:本文推导得出了液阻的计算公式, 应用, 关键词:液阻; :A:1004-6178(2002) 02-0021-02
Analysis and Application of H ydraulic Damper in H ydraulic System
ZHAN G Wen 2jie 1, YAN G Gui 2lian 2
(1. Taiyuan heavy m achinery institute , Taiyuan 030024, China ;
2. The tow nship enterprises school of S hanxi province , Taiyuan 030024, China )
Abstract :The paper infers the calculating formula , analyses all kinds of factors which can influence the amount of hydraulic damper and the specific application of hydraulic damper in hydraulic system. The paper points out the importance of hydraulic damper to the design analysis of hydraulic system.
K ey Words :hydraulic damper ;hydraulic system
液压系统中, 液流流经小孔和阀口的现象是普
遍存在的, 流体力学将阀口以及类似结构(如细长孔、短孔、缝隙等) 称之为液阻。通过分析液压控制阀的工作原理不难看出:液压控制阀是通过阀口的开启与关闭实现液流压力、流量和方向控制的。这些阀口因局部改变液流的通液面积使液流产生压力损失或在压力差一定的情况下, 分配调节流量。
液阻被定义为液体流动的压力降的变化与与通流量变化的比值, 即:
R =
dq
(1)
=0. 5; 对细长孔或缝隙流动, m =1; 其它介
于二者之间, 0. 5
q ———液阻的通流量, m /s ;
3
Δp ———液阻的压力降, Pa 比较以上两式可知:
R =
m kA Δp
m -1
=
m q
(3)
公式(3) 是在稳态流动的情况下液阻的计算式, 等于压力降与通流量的比值乘以一个系数, 该公式
类似于电工学中的欧姆定律。其中压力降Δp 和流量q 都较容易测量, 通过这一公式可以测得某个液阻的大小。
由公式(3) 知, 通流截面的大小与液阻成反比, 如阀口关闭时液阻为无穷大, 阀口全开时液阻很小, 阀口开启并稳定工作在某一位置时, 阀口的压力差、通流量与通流面积满足压力流量方程, 此时液阻为一定值。另外, 液阻的大小还与流体的流动状态、液阻的结构形式有关。 由式(3) 得:
各类液阻的通流量与压力差的关系通式(压力
流量方程) 为:
q =kA Δp
m
(2)
式中:k ———系数, 与液体性质(层流, 紊流) 和液阻
的结构形式有关, 一般视其为常数;
A ———液阻的通流截面, m , 不同型式的液阻
2
表达式不同;
m ———指数, 与液阻型式有关。对薄刃型m
收稿日期:2001-12-02
作者简介:张文杰(1969-) , 男, 山西平遥人, 讲师。
22
铸 造 设 备 研 究 2002年第2期
Δp =m qR
Δq =
m R
(4) (5)
开启主阀阀口, 宜选用较大的液阻, 故液阻一般为细长孔, 若工作油液不干净, 则易堵塞, 导致溢流阀不能正常工作。1. 2 定值减压阀
液阻在液压控制阀中的作用表现在两个方面,
即阻力特性和控制特性。阻力特性是指液阻(通流截面) 与其压力差之间的函数关系, 用于形成压力差和检测压力差反馈作用使阀心运动并稳定在某一位置。由式(4) 知, 液流流过液阻的压力降Δp 与液阻R 成正比, 若要求液阻两端压力降较大, 则选用较大的液阻。控制特性是指压力差一定, 改变液阻调节流经液阻的流量。由式(5) 知, 液流流过液阻的流量q 与液阻R 成反比, , 变通流面积A 。1 1. 1 溢流阀
图2所示的定值减压阀是一种先导型阀, 用来
控制出口压力, 保证出口压力低于进口压力且为定值。因为是控制出口压力, 因此经固定液阻引到先导阀前腔和主阀上腔的压力为阀的出口压力p 2。当出口压力p 2p 3时, 先, , 起阻尼减压作,
。
图1所示的溢流阀是一种先导型溢流阀, 分主阀和先导阀两部分。被控的进口压力油除作用在主阀芯的下腔外, 还经固定液阻2、4到先导阀的前腔, 经固定液阻3到主阀心的上腔。当阀的进口压力升高, 作用在先导阀阀芯上的液压力等于调压弹簧力时, 先导阀阀芯将离开阀座, 开启阀口, 于是阀内的油液经先导阀阀口到主阀回油口, 流回油箱, 主阀进口的压力油经固定液阻2、4补充至先导阀阀口, 因油液流经固定液阻时存在局部压力损失, 因此先导阀的进口压力p 1低于主阀进口压力p , 即主阀芯上腔压力低于下腔压力, 主阀芯在两腔压力差的作用下克服复位弹簧力向上位移, 开启主阀口, 主阀进口的压力油经主阀口溢流回油箱。经先导阀阀口流过的流量很小, 先导阀流过的流量就是流经固定液阻的流量, 由公式(4) 知,
为使液阻产生的压力差足以
12主阀心;22阀套;32主阀体;42先导阀座; 52先导阀心;62调压弹簧;72复位弹簧;82固定液阻
图2 定值减压阀(板式)
2 控制特性的应用2. 1 节调阀
节流阀的典型结构如图3所示, 通过螺纹调节
机构可使阀芯轴向位移、改变阀口通流面(开口) , 即改变式(5) 中的液阻R , 在节流阀的进出口压力差一定时, 液经阀的流量与阀的开口面积成正比, 调节阀的开口面积可以调节流量。2. 2 调速阀
调速阀是一种节流阀与定差减压阀串联组成的流量控制阀。因为有定差减压阀的压力补偿作用, 可以保证节流阀的进出口压力差不变, 从而在节流阀的开口面积一定时, 流经调速阀的流量不变。这是一种压差(或压力) 反馈控制系统。3 结束语
12主阀心;2、3、42固定液阻;52先导阀座;62先导阀体; 72先导阀心;82调压弹簧;92调节螺栓;102复位弹簧;112主阀体
本文推导得出了液阻的计算公式, 分析了影响
(下转第33页)
图1 先导型溢流阀(板式)
2002年第2期 王海东:铝活塞余热淬火和自然时效的应用研究 33
表1 开型时间与试件表面温度测量
淬火温度/活塞顶面温度/℃
开型时间/50～55>55
其有关数据列于表2。
表2 自然实效时间(天) 与机械性能的相关数据
10机械性能抗拉强度/MPa 18mm ×
试块硬度/HB
活塞裙部温度/℃
试棒温度/℃
活塞顶面硬度/HB
490492 482485 484486 479480
[1**********]6
491485
自然时效/0816243240
[***********][***********][***********][***********][1**********]104
[***********][1**********]00
[**************]3
由表1所列数据可以看出, 在开型时间为50
s
) ～55s 时, 其试件表面温度(分别为492℃和491℃与510℃固溶处理后的出炉温度接近, 能满足余热
淬火的工艺要求。开型时间大于55s 时, 其试件表
) 面温度(分别为486℃和485℃
淬火的工艺要求。而型时间小于有完全凝固时, s , 开, 不再测量表面温度。1. 3 余热淬火
把上述熔炼合格的铝合金溶液, 按上述工艺规范分别浇入活塞金属型和拉力试棒金属型。并立即开型淬火。先分别各浇10型。由于活塞金属型每型只有1件, 所以再浇10型活塞。完成余热淬火后, 去除活塞和拉力试棒上的浇冒口。这样就为自然时效准备了20件活塞和20根试棒。从拉力试棒上切取
, 在没有进行自然时效时,
其机械性能较低, 离技术要求相差甚远。在经过8天的自然时效之后, 其机械性能增长较快。在经过16天后, 其机械性能基本上达到了技术要求。在经过24天后, 机械性能完全达到并超过了技术要求。在32天至40天时, 机械性能处于完全稳定状态, 已没有什么大的变化。3 结束语
采用余热淬火和自然时效新工艺, 可以节约设备投资, 可减少能源消耗, 可减少毛坯件的运输周围周转量。从而提高了经济效益, 改善了劳动条件, 有广泛的应用前景。
参考文献:
[1]大连工学院《金属学及热处理》编写组, 金属学及热处理[M ].北
从上述试件中各选取16件无缺陷试件, 分成
16组进行自然时效试验。测量其抗拉强度和硬度。
京:科学出版社.
(上接第22页)
液阻大小的各种因素及液阻在液压系统中的具体应用, 液阻的实际应用远不止以上这些实例, 在液压系统中还有着更广泛的应用, 对液阻类型、大小的选择十分重要, 把握好液阻的应用对液压系统的设计分析具有重要的现实意义。
参考文献
[1] 李壮云, 葛宜远, 陈尧明. 液压元件与系统[M ].北京:
机械工业出版社,1999,5.
[2] 章宏甲, 黄谊1液压传动[M ].北京:机械工业出版社,
1999,10.
12螺纹调节机构;22阀体;32阀心
图3 节流阀(板式)