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  • 气弹簧的工作原理及知识点
  • 2017-07-19 阅读次数:[1367]
  • 工作原理 : 卸荷溢流阀由溢流阀和单向阀组成。当系统压力达到溢流阀的开启压力时,溢流阀开启,泵卸荷;当系统压力降至溢流阀的关闭压力时,溢流阀关闭,泵向系统加载。使泵卸荷时的压力称为卸荷压力,使泵处于加载状态的压力称为加载压力。

      功能及应用:卸荷溢流阀的主要功能是自动控制泵的卸荷或加载。鉴于卸荷溢流阀的功用,要求卸荷压力与加载压力之间存在一定差别。差值过小,则泵的卸荷与加载动作过于频繁;差值过大,则系统压力变化太大。

      加载压力与卸荷压力的差值是卸荷溢流阀的重要性能指标,一般加载压力为卸荷压力的85%左右。其性能与溢流阀相同。

      卸荷溢流阀的主要用途:

      a.蓄能器系统中泵的自动卸荷及加载;

      b.高低压泵组合中大流量低压泵的卸荷。

      生产产品厂家:国内主要是榆次液压集团宝岛彩票注册、北京华德液压集团宝岛彩票注册、上海立新液压件厂等。国外有美国Vickers、德国力士乐等厂家。

      卸荷溢流阀德选用:卸荷溢流阀主要用于装有蓄能器德液压回路中,当蓄能器充液压力达到阀德设定压力时自动地使液压泵卸荷。阀中有内装单向阀防止蓄能器中的有压油液倒流。此时由蓄能器维持对系统供油而泵卸荷从而收到节能效果。当蓄能器中油液压力降至到阀设定压力地85%左右时,阀又复载,液压泵恢复向蓄能器充液。

      这种阀也可以用于双泵高低压回路。低压时两个泵同时向系统供油,高压时此阀使大泵卸荷并把它与高压部分隔开。

      用于蓄能器地阀与蓄能器之间地压降不得超过设定压力地10%。外泄式阀泄油口背压不得超过设定压力地2%。

      溢流阀

      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10%~20%)。

      作卸荷阀用

      作远程调压阀

      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)。

      1、直动型溢流阀

      1)、锥阀式直动型溢流阀

      锥阀式直动型溢流阀,锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5,锥阀右端有一阻尼活塞3(阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用,用来提高锥阀工作的稳定性;另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜)。进口的压力油(压力为P)可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部,形成一个向左的液压力F=P·A(A为活塞底部面积)。当作用在底部的液压力F大于弹簧力时,锥阀阀口打开,油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开,有油液流经溢流阀,溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力Ft,即可调整溢流压力。

      锥阀开启后,(5-21)

      式中,K、X0分别为弹簧刚度和预压缩量(m);G为阀芯自重(阀芯垂直安放时考虑自重,水平安放时不考虑自重)(N);Ff为阀芯与阀套间的摩擦力(方向与阀芯运动的方向相反)(N);F5为稳态液动力,由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面,且与锥阀对称,因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡,所以F5=0;Fj为射流力,在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽,用以改变锥阀出流口的液流方向,产生一个与弹簧力方向相反的射流力,当通过溢流阀的流量增加时,虽然因为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,即。

      考虑到F5=0和Fj=Kx,则式(5-21)变成

      (5-22)

      由式(5-22)可知,这种阀的进口压力P不受流量变化的影响,即P不受阀口开度x大小的影响。被控压力P变化很小,定压精度高。

      2)、球阀式直动型溢流阀

      球阀式直动型溢流阀,它也有一个阻尼活塞3,但与锥阀式结构不同,活塞与球阀1之间不是刚性连接,而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触(活塞两端的液压力平衡)。由于活塞的阻尼作用,可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。

      (Pa) (5-23)

      式中,A为球阀座孔面积(m2);K1、K2分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度(N/m);x10、x20分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量(m);x为球阀开口量(m)。由式(5-23)可知,由于增加了阻尼弹簧,相当于主弹簧的刚度增大了K2、预压缩量减小了K2x20/K1,有利于提高阀的静特性。

      2、先导型溢流阀

      由主阀和先导阀两部分组成。先导阀类似于直动型溢流阀,但一般多为锥阀(或球阀)形阀座式结构。主阀可分为一节同心结构、二节同心结构和三节同心结构。

      先导型溢流阀,由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求,故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入,并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔,在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力p1小于先导阀调压弹簧9的调定值时,先导阀关闭,而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比(A2/A1)为1.03~1.05,上侧稍大,作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧,不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时,先导阀被打开,造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口(溢流口)O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差,当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力Ff时,主阀芯开启。此时进油口P与出油口(溢流口)O直接相通,造成溢流以保持系统压力。

      二节同心先导型溢流阀的结构图,其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性,要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好,两处的同心度要求较高,故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔,而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同,只不过油液从主阀下腔到主阀上腔,需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差,在通过阻尼孔3作用于主阀上腔,从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为

      (Pa) (5-24)

      式中,Ac为先导阀座孔的面积(m2);Ky、Kx分别为主阀和先导阀弹簧的刚度(N/m);y0、x0分别为主阀和先导阀的预压缩量(m);y、x分别为主阀和先导阀阀口的开度(m);Ff为主阀与阀体间的摩擦力(N);G为主阀芯自重(N)。
      专题一:传送带问题

      传送带类分水平、倾斜两种:按转向分顺时针、逆时针转两种。

      (1)受力和运动分析

      受力分析中的摩擦力突变(大小、方向)

      ——发生在V物与V传相同的时刻

      运动分析中的速度变化

      ——相对运动方向和对地速度变化

      分析关键 V物?V带

      分类讨论 mgsinθ?f

      传送带长度——临界之前是否滑出?

      友情提醒:共速以后一定与传送带保持相对静止作

      匀速运动吗?

      (2)传送带问题中的功能分析

      ①功能关系:WF=△EK+△EP+Q

      ②对WF、Q的正确理解

      (i)传送带做的功:WF=F·S带 功率P=F×V带

      (F由传送带受力平衡求得)

      (ii)产生的内能:Q=f·S相对

      (iii)如物体无初速,放在水平传送带上,则在整个加速过程中物体获得的动能EK,因为摩擦而产生的热量Q有如下EK=Q= 。

      专题二:摩擦拖动问题

       一.摩擦拖动中的受力和运动分析

      1.思路:

      速度 运动 共速时是否再相对运动

      比较 隔离法 相对运动的情况 建立模型

      外力与最大静摩擦力 静止 是否反向

      摩擦力是否变化,是静摩擦力还是滑动摩擦力

      加速度

      2.关键 滑动与不滑动

      讨论

      脱离和不脱离

       二.摩擦拖动中的功能分析和动量分析

      由牛顿定律求a i(隔离法)

      1.动量不守恒系统 运动学公式

      位移关系(示意图)

      2.动量守恒系统

      (1)重申动量守恒的四特性

      (2)涉及对地位移:单物体动能定理——fS对地=ΔEki

      涉及相对位移:系统动能定理——f S相对=∑ΔEki

      (3)警惕“ΔE损”

      专题三:弹簧类问题

      一.弹簧类题的受力分析和运动分析

      (一)弹力的特点

      1.弹力的瞬时性:弹簧可伸长可压缩,两端同时受力,大小相等,方向相反,弹力随形

      变量变化而变化。

      2.弹力的连续性:约束弹簧的弹力不能突变(自由弹簧可突变)

      3.弹力的对称性:弹簧的弹力以原长位置为对称,即相等的弹力对应两个状态。

      (二)在弹力作用下物体的受力分析和运动分析

      ①考虑压缩和伸长两种可能性

      1.在弹力作用下物体处于平衡态—— ②作示意图

      ③受力平衡列方程

      2.在弹力作用下物体处于变速运动状态

      形变 F ,a变化 v变化 位置变化

      (a = 0时vmax) (v=0时形变量最大)

      过程——抓住振动的对称性

      (1)变量分析

      瞬时

      匀变速运动

      (2)运动计算

      一般运动

      ①通过分析弹簧的形变而确定弹力大小、方向的改变,从而研究联系物的运动

      ②弹簧处于原长状态不一定是平衡态

      抓住 ③当作匀变速直线运动时,必有变化的外力作用,变化的外力常存在极值问题

      ④充分利用振动特征(振幅、平衡位置、对称性、周期性、F回与弹力的区别)

      ⑤临界态——脱离与不脱离:必共速、共加速且N=0

      ⑥善用系统牛顿第二定律

       二.弹簧类题的动量分析和能量分析

      1.受力分析、运动分析明确

      (1)何时:vmax、vmin、Epmax、Epmin、Ek总max、Ek总min、Ekimax、Ekimin

      弹簧伸长最长

      Epmax、Ek总max

      (2)三个典型状态 弹簧压缩最短

      压缩→原长 原加速的物体v最大

      恢复原长

      伸长→原长 原减速的物体v不一定最小

      2.动量守恒的系统和过程的确定(F外= 0之后)

      3.能量守恒的系统和过程的确定(注意:v突变中的能量转化,常见的有弹簧类连接体)
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