畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-四輥CSP軋機(jī)閥站部分設(shè)計(jì)（全套圖紙）

內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題論文基于溢流閥的性能分析和測(cè)試（內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）摘要：溢流閥有許多種功用，而在知道溢流閥的靜、動(dòng)態(tài)特性后，就可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中溢流閥的靜、動(dòng)態(tài)性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)對(duì)待試閥進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，就可以分析出被試溢流閥的使用功能。關(guān)鍵詞：溢流閥；靜態(tài)性能；動(dòng)態(tài)性能；測(cè)試全套圖紙，加153893706Based on the performance of the relief valve and the analysis of test Hui Guang Zhen（Mechanical Engineering College ，Inner Mongolia University of Science and Technology ，Baotou 014010，China）Abstract :Relief Valve has many functions, and know that the relief valve static and dynamic characteristics, According to the experiment can be the relief valve Taichung static and dynamic performance testing of the experimental treatment trial valve performance testing, And the results of tests comparing the theoretical value, it can be analyzed test valve function. Keywords : relief valve; Static Performance; Dynamic performance; Test引言：社會(huì)需求永遠(yuǎn)是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是否取勝的關(guān)鍵。而在液壓技術(shù)中，溢流閥成為必不可少的元件，無(wú)論什么樣的液壓回路都離不開(kāi)溢流閥，所以對(duì)溢流閥的分析也是很必要的。1、溢流閥的理論分析1.1 溢流閥的介紹溢流閥因結(jié)構(gòu)形式不同分為直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥兩類。若溢流閥的壓力較高，流量較大，則要求調(diào)壓彈簧具有很大的彈簧力，這樣不僅僅使溢流閥調(diào)節(jié)性能變差，而且在結(jié)構(gòu)上也難以實(shí)現(xiàn)。因此直動(dòng)式溢流閥一般只用于低壓小流量系統(tǒng)，或者作為先導(dǎo)閥使用。中、高壓系統(tǒng)則采用先導(dǎo)式溢流閥。參考文獻(xiàn)：1張利平，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20052劉忠，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)原理，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20053賈培，液壓傳動(dòng)，天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，19814蘇杭，液壓與氣壓傳動(dòng)學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007在先導(dǎo)式溢流閥中，先導(dǎo)閥的彈簧為調(diào)壓彈簧，復(fù)位彈簧只在閥口關(guān)閉時(shí)起作用，彈簧力很??；溢流閥的溢流流量大部分經(jīng)主閥閥口流回油箱，通過(guò)先導(dǎo)閥的流量很小，一般僅占主閥額定流量的1%，為1-5L/min；由于通過(guò)先導(dǎo)閥的流量很小，所以先導(dǎo)閥閥座孔直徑d很小，即使是高壓閥，先導(dǎo)閥的彈簧剛度也不大，因此閥的調(diào)節(jié)性能較好。但是先導(dǎo)式溢流閥要先導(dǎo)閥和主閥都動(dòng)作以后才能起控制作用，反應(yīng)不如直動(dòng)式溢流閥靈敏。1.2 溢流閥的應(yīng)用（1）作溢流閥用。在圖3的定量泵節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)口大小可調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，定量泵多余的油液則從溢流閥流回油箱。在工作過(guò)程中，溢流閥總是有油液通過(guò)（溢流），液壓泵工作壓力決定于溢流閥的調(diào)定壓力，且基本保持恒定。 圖3 溢流閥起定壓溢流作用 圖4 溢流閥起安全閥作用（2）作安全閥用。在圖4所示的容積調(diào)速回路中，泵的全部流量進(jìn)入執(zhí)行元件，平時(shí)溢流閥是關(guān)閉的，只有當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，閥才打開(kāi)，油液經(jīng)溢流閥流回油箱，系統(tǒng)壓力不再增高。因而該閥用于防止液壓系統(tǒng)過(guò)載，起限壓、安全作用。（3）作背壓閥用。將溢流閥裝在回油路上，調(diào)節(jié)溢流閥的調(diào)壓彈簧，即能調(diào)節(jié)執(zhí)行元件回油腔壓力的大小，見(jiàn)圖5。 圖5 溢流閥起背壓閥作用 圖6 溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓（4）遠(yuǎn)程調(diào)壓回路。利用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓回路，見(jiàn)圖6。應(yīng)注意，只有在溢流閥的調(diào)整壓力高于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)整壓力時(shí)，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥才能起調(diào)壓作用。如主溢流閥遠(yuǎn)控口通過(guò)電磁換向閥與油箱或多個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥連接，則可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷或多級(jí)遠(yuǎn)程調(diào)壓。因?yàn)橐缌鏖y有如此多功用，所以它在液壓系統(tǒng)中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置，檢測(cè)溢流閥好壞以及性能參數(shù)對(duì)任何一個(gè)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是必要的。1.3 溢流閥的主要性能1.3.1 靜態(tài)特性靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)定工況下（即系統(tǒng)壓力沒(méi)有突變時(shí)），閥所控制的壓力、流量特性。1、調(diào)壓范圍 調(diào)壓范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力（壓力無(wú)突跳及遲滯現(xiàn)象）上升或下降的最大和最小調(diào)定壓力。對(duì)高壓溢流閥來(lái)說(shuō)，一般通過(guò)更換四根自由高度、內(nèi)徑相同而剛度不同的彈簧實(shí)現(xiàn)0.6-8MPa、4-16MPa、8-20MPa、16-32MPa四級(jí)調(diào)壓。2、壓力流量特性 壓力流量特性是指溢流閥從開(kāi)啟到閉合過(guò)程中，被控壓力與通過(guò)溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。它是衡量溢流閥定壓精度的一個(gè)重要指標(biāo)，稱之為壓力流量特性或啟閉特性。3、啟閉特性 圖7啟閉特性也是衡量溢流閥特性的一個(gè)重要指標(biāo)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。試驗(yàn)時(shí)，油泵要保證供應(yīng)溢流閥的額定流量，將被試溢流閥調(diào)到最大調(diào)整壓力，用另一溢流閥逐漸加壓，使被試溢流閥的工作壓力由開(kāi)啟壓力逐漸升到最大調(diào)整壓力，然后再逐漸降到關(guān)閉時(shí)為止，由壓力表測(cè)量壓力，由流量計(jì)測(cè)出對(duì)應(yīng)的溢流量，此時(shí)就可畫出如圖所示的被試溢流閥在開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)壓力流量特性曲線（或者通過(guò)函數(shù)記錄儀直接描繪出啟閉特性曲線）。在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中壓力的變化要小，但由于在開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)各滑動(dòng)部分的摩擦力方向相反等原因，使兩曲線不對(duì)稱，關(guān)閉和開(kāi)啟曲線不完全相同，關(guān)閉時(shí)壓力有滯后現(xiàn)象。一般要求在被試溢流閥開(kāi)啟時(shí)的溢流量為試驗(yàn)流量的1%時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的壓力值與調(diào)定壓力值之比應(yīng)在90%以上，這一比值稱為開(kāi)啟比率。在閉合時(shí)，當(dāng)被試閥溢流量為試驗(yàn)流量的1%時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的壓力值與調(diào)定壓力值之比應(yīng)在85%以上，這一比值稱為閉合比率。4、卸荷壓力 當(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，在額定流量下進(jìn)、出油口的壓力差稱為卸荷壓力（先導(dǎo)式溢流閥用作卸荷閥，把它的遙控口與油箱接通，主閥芯提到最大開(kāi)度，閥的進(jìn)、回油口的壓力差）。實(shí)際上卸荷壓力就是額定流量下卸荷時(shí)經(jīng)過(guò)溢流閥的壓力損失。卸荷壓力越小，即油液通過(guò)主閥開(kāi)口處的壓力損失越小，此閥性能就越好。5、最大允許流量和最小穩(wěn)定流量 溢流閥在最大允許流量（即額定流量）下工作時(shí)應(yīng)無(wú)噪聲。溢流閥最小穩(wěn)定流量取決于的壓力平穩(wěn)性的要求，一般規(guī)定為額定流量的15%。6、內(nèi)部泄漏 在進(jìn)口油壓作用下，通過(guò)中部閥芯的封油圓柱面和錐形閥口均不可避免的會(huì)有泄漏，壓力越大泄漏量也越大。在溢流閥調(diào)整手柄擰緊時(shí)，溢流閥在額定壓力下，回油口每分鐘的泄漏量即為該閥內(nèi)部泄漏量。1.3.2 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)當(dāng)溢流閥的溢流量由零階躍變化至額定流量時(shí)，其進(jìn)口壓力將迅速升高并超過(guò)額定壓力的調(diào)定值，然后逐步衰減到最終穩(wěn)定壓力，完成其動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程。衡量動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)好壞的性能指標(biāo)，稱為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 圖8（1）壓力超調(diào)量：定義最高瞬時(shí)壓力峰值與額定壓力調(diào)定值pn的差值為壓力超調(diào)量p。要求p30%pn；否則將導(dǎo)致系統(tǒng)中元件損壞、管道破裂或其他故障。（2）上升時(shí)間t1：是指壓力開(kāi)始上升，到壓力第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)壓力pn時(shí)所需的時(shí)間。t1越小，溢流閥的相應(yīng)越快。此值大約在0.1s之內(nèi)。（3）過(guò)度過(guò)程的時(shí)間t2：是指從壓力開(kāi)始上升，到壓力達(dá)到穩(wěn)定壓力pn并處于穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。t2越小，溢流閥動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程越短。（4）卸荷時(shí)間t3：是指在負(fù)載階躍時(shí)，壓力從穩(wěn)定壓力pn降到卸荷壓力（接近于零壓）所需的時(shí)間。此值大約在數(shù)十毫秒之內(nèi)。以上這些動(dòng)態(tài)性能的具體數(shù)值，除了與系統(tǒng)的構(gòu)成有關(guān)外，還與閥的形式、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)乃至裝配質(zhì)量密切相關(guān)。如滑閥式結(jié)構(gòu)的封油凸肩長(zhǎng)度比錐閥式大得多，因此前者的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間和超調(diào)量比后者差。減壓閥、順序閥的閥口開(kāi)度或工作開(kāi)啟高度比溢流閥大，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)不及溢流閥。動(dòng)特性是一個(gè)很重要的性能指標(biāo)，因?yàn)橐粋€(gè)液壓系統(tǒng)名義上是額定壓力下工作，實(shí)際上瞬時(shí)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定壓力，甚至是額定壓力的好幾倍。當(dāng)油缸換向、停止或負(fù)載突然變化時(shí)，液壓系統(tǒng)中往往出現(xiàn)瞬時(shí)流量突變并產(chǎn)生壓力沖擊。這種現(xiàn)象甚至?xí)鹪p傷、管件破裂或者其他故障。因此希望使用的溢流閥動(dòng)態(tài)超調(diào)量要小，一旦系統(tǒng)中流量突然改變，溢流閥的反應(yīng)速度要快，能夠立即開(kāi)啟作相應(yīng)溢流，使所產(chǎn)生的沖擊壓力很小，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。2 溢流閥的實(shí)際檢測(cè)將待測(cè)溢流閥用于實(shí)驗(yàn)臺(tái)中對(duì)溢流閥靜、動(dòng)態(tài)性能測(cè)試的液壓回路中（圖9）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便可以得出此溢流閥的靜、動(dòng)態(tài)特性，這樣我們就能夠知道此溢流閥的可利用價(jià)值。 圖92.1實(shí)驗(yàn)參考步驟2.1.1測(cè)量調(diào)壓范圍及壓力穩(wěn)定性 二位三通閥11通電，將溢流閥9調(diào)至比被測(cè)閥14的最高調(diào)節(jié)壓力（定為6MPa）高10%，即閥11調(diào)至6.5MPa，然后使閥11處于常態(tài)，將被測(cè)閥14壓力調(diào)至6MPa，測(cè)出此時(shí)通過(guò)閥的流量作為實(shí)驗(yàn)流量。1、調(diào)定被試閥14的調(diào)壓手輪從全開(kāi)至全閉，再?gòu)娜]至全開(kāi)，通過(guò)壓力表p8觀察壓力上升與下降的情況是否均勻，有沒(méi)有突變或滯后現(xiàn)象，并測(cè)量調(diào)壓范圍。反復(fù)實(shí)驗(yàn)不少于三次。2、調(diào)節(jié)被試閥14，使其在調(diào)壓范圍內(nèi)取五個(gè)壓力值（其中包括調(diào)壓范圍最高值）用壓力表p8分別測(cè)量壓力振擺值，并指出最大壓力振擺值。3、調(diào)節(jié)被試閥14調(diào)至調(diào)壓范圍最高值，由壓力表p8測(cè)量一分鐘內(nèi)的壓力偏移值。 2.1.2測(cè)量卸荷壓力及壓力損失（1）卸荷壓力。被試閥14至壓力范圍最高值，將二位二通電磁閥15通電，此時(shí)被測(cè)閥的遠(yuǎn)程控制口接油箱，用壓力表p8測(cè)量壓力值，即卸荷壓力。注意：當(dāng)被測(cè)閥壓力調(diào)好后，應(yīng)將p8的壓力表開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至0，待閥15通電后再將壓力表開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至壓力接點(diǎn)，然后讀出卸荷壓力值，這樣可以保護(hù)壓力表不被打壞。（2）壓力損失。在實(shí)驗(yàn)流量下，調(diào)節(jié)被試閥14的調(diào)壓手柄至全開(kāi)位置，用壓力表p8測(cè)量壓力值。2.1.3測(cè)量啟閉特性與調(diào)壓偏差關(guān)閉溢流閥9，調(diào)節(jié)被試閥14至壓力范圍最高值（被實(shí)驗(yàn)定為6MP），并鎖緊其調(diào)節(jié)手柄，此時(shí)通過(guò)被試閥14的流量為實(shí)驗(yàn)流量。調(diào)節(jié)溢流閥9，使系統(tǒng)分級(jí)（級(jí)差可為0.1MP）逐漸降低，記下各級(jí)被試閥相應(yīng)的壓力和溢流量（小流量時(shí)用量杯測(cè)量）直到被試閥14的溢流量減少到實(shí)驗(yàn)流量的1%，此時(shí)的壓力表p8的讀書(shū)值就是閉合壓力。一般情況很難剛好測(cè)的實(shí)際流量的1%值，實(shí)際測(cè)試中只要測(cè)得小于實(shí)際流量的1%即可然后用內(nèi)插法求得閉合壓力。再繼續(xù)粉劑逐漸降壓，記錄下相應(yīng)的壓力和溢流量直到被試閥剛剛停止溢流時(shí)為止。此時(shí)泵的全部供油量從溢流閥9溢出。實(shí)際測(cè)試中只要測(cè)到溢流量從小管中排除時(shí)已不呈線流即可。反向調(diào)節(jié)溢流閥9，從被試閥14不溢流開(kāi)始，使系統(tǒng)分級(jí)逐漸升壓，從被試閥的溢流量呈線流狀起記下各級(jí)相應(yīng)的壓力與流量，當(dāng)被試閥14的溢流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)流量的1%時(shí)，此時(shí)壓力為開(kāi)啟壓力。再繼續(xù)調(diào)節(jié)溢流閥9，逐漸升壓，一直升至被試閥的調(diào)定值，記下各級(jí)相應(yīng)的壓力與溢流量。據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制被試閥啟閉特性曲線。閥14的調(diào)定壓力與開(kāi)啟壓力之差為調(diào)壓偏差。注意：被試閥的溢流量在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)邊做邊算，及時(shí)掌握變化規(guī)律。2.1.4 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試按圖10所示，聯(lián)接好測(cè)試儀器的電器線路，并把BPR型壓力傳感器組成半橋電路，用標(biāo)定半橋法平衡動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的一個(gè)橋路，然后啟動(dòng)光線示波器預(yù)熱后調(diào)節(jié)光點(diǎn)位置，記錄紙速0.5m/s用壓力檢查泵和壓力傳感器給出標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)，或用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀標(biāo)定電橋給出模擬應(yīng)變信號(hào)，在感光紙上錄下零壓基線和2MPa、4MPa、6MPa.MPa的基準(zhǔn)線。 圖10 溢流閥動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)儀器工作原理圖通過(guò)被試閥的遠(yuǎn)程控制