液压缸性能检测实验教学设备的研制

田忠民 邵家路 王亮申

摘 要：现有的液压实验台只能进行简单的回路演示，对于各类调速方式以及系统性能等无法进行详细的验证。本文设计了新的液压系统回路，并在此回路上增添负载以及检测仪器，可实现进出口节流调速、旁路节流调速等调速方式和在不同负载下的液压缸速度和效率分析的功用。

关键词：液压综合实验台;调速回路; 研制

中图分类号：G642.0        文献标志码：A

液压综合实验台的应用可以增强学生的感性认识，提高学生的实践动手能力。现有液压基本回路实验台一般只限于简单回路的构成，以及简单测试压力，流量等参数。因此，要想紧密的联系理论与实践，需要根据实际需要自行设计研发与之相关的液压综合实验台，使之既可以发挥简单回路组成实验的作用，又能够完成各类调速方式的回路演示和液压缸的推力、速度及效率随压力变化的性能测试。

1 节流调速回路的性能测试

节流调速回路分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速，如图1所示。3种调速回路各具有不同的特性。如进油节流调速回路，当负载非常大时，会使节流口前后压差趋于零，此时将导致通过节流口的油液流量趋于零，使得执行元件停止运动。依据如公式（1），对于小孔液体流动，流量q分别与通流系数C、通流截面AT、小孔前后的压力差ΔP、指数m有关系。当节流阀的结构确定后，其通流系数C、指数m就为定值，此时，流量q只与通流截面AT、小孔前后的压力差ΔP有关系。

q=CAtΔpm                          （1）

因此，当通流截面AT确定后，流量q就只与压力差ΔP有关系。

利用本实验台，可以让学生通过实验进一步了解3种节流调速方式的特点，采集到不同系统参数下（流量q、压力P）的速度、推力大小。

2 液压综合实验台原理与组成

（1）液压综合实验台的组成

液压泵站是液压综合实验台的重要组成部分。液压泵站的作用为向液压综合实验台提供油液;实验操作台的作用为安装和固定各类液压元器件和测试元件等;电气控制系统的作用为操控液压实验台的电控设备和一些电气元件，以此来控制液压回路的进退以及各类调速方式。

（2）液压综合实验台的设计方案

按照此次液压系统设计的要求和需要完成的液压实验项目，液压综合实验台原理图如图2所示。

图2中共有两个回路，液压缸8所在回路可作为调速回路，液压缸9所在回路为调速回路提供负载。两个液压缸相向安装。右侧加载回路可以为左侧液压缸提供负载，左侧调速回路的压力由溢流阀16进行调节，右侧加载回路压力由溢流阀23进行调节。

①加载：液压缸8启动之前首先让二位二通阀11的7YA通电，使液控单向阀19导通。此时，液压泵3为右侧加载回路供油。当右侧加载回路压力达到给定压力值时，触发压力继电器24，使二位二通阀11关闭，单向阀19关闭，此时系统停止向加载回路供油。

②进口节流调速：按动控制器使三位四通阀4的2YA得电，两位三通阀5，两位三通阀6的3YA和4YA不得电，两位两通阀15保持常闭状态。此时液压泵3快速向液压缸8供油，液压缸8活塞桿快速向外伸出顶上液压缸9。当液压缸8顶到液压缸9时，压力的升高使压力继电器17控制二位二通阀7的5YA得电，此时液压系统的油液经流节流阀20使液压缸8慢进。此时液压缸8的活塞运动速度由节流阀20进行控制。当达到最大行程时，触动行程开关18，三位四通阀4的1YA导通，使液压缸快退，油液经三位四通阀4快速返回油箱。根据压力表13，14的压力数值经计算可知液压缸的效率。

③出口节流调速：当三位四通阀4的2YA得电，二位三通阀5、6的3YA，4YA得电时，此回路的速度由节流阀21控制。此时二位二两通阀7因回路不通处于不工作状态，二位二通阀25可根据负载的有无，由压力控制器17进行控制调节系统的快进和工进状态。

④旁路节流调速回路：当三位四通阀4的2YA得电、两位三通阀5的3YA得电、两位三通阀4YA断电、二位二通阀15的6YA得电时，液压系统的液压缸8活塞杆的速度由节流阀22进行调节。此时二位二通阀7、25都因为回路不通处于不工作状态。

⑤节流调速的速度与负载关系图的确定：当液压缸8与液压缸9顶住时，压力继电器17的信号使计时器开始计时，当系统快退时，压力继电器17的信号使计时器停止计时。这段时间即为该液压缸8的工进时间，并以此求出液压缸8的速率。在不同负载和不同节流阀开口的情况下多做几组实验即可得出速度与负载图。

液压系统运行电磁阀动作表见表1。

表1 运行电磁阀动作表

电磁阀 1YA 2YA 5YA 6YA 7YA

动作    — — — — —

快进 - + - - -

工进 - + + - -

快退 + - - - -

停止 - - — — -

加载 - - — — +

注 ：+代表得电  -代表断电

液压系统调速方式电磁阀动作表见表2。

表2 调速方式电磁阀动作表

电磁阀 3YA 4YA 6YA

调速方式 — — —

进口节流调速 - - -

出口节流调速 + + -

旁路节流调速 + - +

注：+代表得电  -代表断电

参考文献

[1]罗华安， 李新华.基于学生主体的液压实验台研制[J].科教文汇， 2009（26）：28.

[2]苏秀平，朱楼坤.液压传动综合试验台的研制[J].机床与液压，2015，43（20）：101-103，87.

[3]贾光政，刘文刚，李玉龙，等.液压教学综合实验台研制[J].机床与液压，2016，44（16）：96-100.

[4]宋锦春，张志伟.液压与气压传动[M].北京：科学出版社，2012.

[5]许福玲，陈尧明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2010.

[6]王国宏，赵英东，陈嘉诚，等.液压节流回路与液压缸性能测试教学实验设备的改造与研制[J].教育现代化，2017（45）：173-175.

[7]邓克.多功能综合液压实验台的研制[J].液压与气动， 2008（4）：57-58.

[8]雷天觉.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1990.

[9]喻楠霖.新型液压教学实验台设计及实现方法的研究[D].长沙：湖南大学材料科学与工程学院，2013.