吳海榮

(聊城大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，山東聊城 252000)

遠程調(diào)壓回路的設(shè)計及在液壓實驗教學(xué)中的應(yīng)用

吳海榮

(聊城大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，山東聊城 252000)

遠程調(diào)壓回路能實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的遠距離壓力控制，可以防止因?qū)W生調(diào)壓過大對液壓系統(tǒng)造成損害。敘述了遠程調(diào)壓回路的基本原理，以QCS014A液壓教學(xué)實驗臺為基礎(chǔ)重點分析了遠程調(diào)壓回路的設(shè)計，并闡述了該回路在實驗教學(xué)過程中的應(yīng)用。

遠程調(diào)壓回路;實驗教學(xué);應(yīng)用

壓力是液壓傳動中兩個最基本的參數(shù)之一，而且在液壓系統(tǒng)工作過程中，壓力必須與工作負載相適應(yīng)，才能減少動能損耗。實際應(yīng)用中可以利用調(diào)壓回路控制系統(tǒng)整體或局部的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值，從而保證整個系統(tǒng)在限定壓力下完成預(yù)定工作。因此，調(diào)壓回路是液壓傳動系統(tǒng)中必備的最基本、最重要的控制回路之一，當(dāng)然，也是液壓傳動實驗教學(xué)中任何回路所必需的基本回路之一。但是，學(xué)生在實驗過程中往往會調(diào)壓操作失誤，如系統(tǒng)壓力過大，則會造成系統(tǒng)泄漏、元件損壞等故障，給設(shè)備維護和實驗教學(xué)造成原本可以避免的麻煩。而遠程調(diào)壓回路可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力的遠距離調(diào)節(jié)，對于液壓實驗過程中因系統(tǒng)壓力過大造成的損壞有很大的防護作用。因此，研究遠程調(diào)壓回路的設(shè)計對液壓實驗教學(xué)的順利進行起到非常重要的作用。

1 遠程調(diào)壓回路基本原理

先導(dǎo)式溢流閥與直動式遠程調(diào)壓閥配合使用，可以組成遠程調(diào)壓回路，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程調(diào)壓，回路原理如圖1所示。在先導(dǎo)型溢流閥5前腔的遠程控制口(又稱遙控口)處連接一遠程調(diào)壓閥4，則遠程調(diào)壓閥4就與先導(dǎo)型溢流閥5中的先導(dǎo)閥并聯(lián)于先導(dǎo)型溢流閥5中的主閥閥芯的上腔，即主閥上腔的壓力油同時作用在遠程調(diào)壓閥4和先導(dǎo)閥的閥芯上。這樣，實際使用時就可將先導(dǎo)型溢流閥5安裝在最靠近液壓泵3的出口，而遠程調(diào)壓閥4則安裝在操作臺上，實際運行中只要遠程調(diào)壓閥4的調(diào)定壓力低于先導(dǎo)型溢流閥5的調(diào)定壓力，則遠程調(diào)壓閥4就起調(diào)壓作用，而溢流流量始終通過先導(dǎo)型溢流閥5的主閥閥口流回油箱。

圖1 遠程調(diào)壓回路原理圖

2 遠程調(diào)壓回路設(shè)計

目前，在高等院校液壓與氣壓傳動課程的實驗教學(xué)中常用到的設(shè)備有QCS014A、QCS003B等多種液壓教學(xué)實驗臺，現(xiàn)以QCS014A液壓教學(xué)實驗臺為基礎(chǔ)分析遠程調(diào)壓回路的設(shè)計。

2.1 QCS014A實驗臺簡介

QCS014A液壓教學(xué)實驗臺采用液壓元件裝拆式，管路連接采用快換接頭和膠管總成，拆裝方便。該實驗臺不僅可實現(xiàn)液壓泵性能實驗、定量泵3種節(jié)流型式的調(diào)速回路、差動回路、速度換接回路等多種回路實驗，而且也可根據(jù)具體教學(xué)要求衍生其他回路，所以國內(nèi)開設(shè)液壓傳動課程的部分高校都購置了這種實驗臺。

2.2 遠程調(diào)壓回路設(shè)計

2.2.1 回路主要元件參數(shù)

遠程調(diào)壓回路設(shè)計是以QCS014A液壓教學(xué)實驗臺為基礎(chǔ)，則圖1中的油箱1、過濾器2、液壓泵3、先導(dǎo)型溢流閥5等均可選用實驗臺已備有的液壓元件，所以該回路設(shè)計需要對實驗臺沒有的遠程調(diào)壓閥4進行選型。根據(jù)該實驗臺現(xiàn)有元件和使用說明書［1］，其中液壓泵1可選YB1-6型定量葉片泵，先導(dǎo)型溢流閥5為上海立新液壓有限公司生產(chǎn)的DB10-2-50/20型壓力控制閥。

在遠程調(diào)壓閥4的主要參數(shù)確定中，主要涉及液壓泵1和先導(dǎo)型溢流閥5的部分參數(shù)。查上海立新液壓有限公司5X系列先導(dǎo)式溢流閥產(chǎn)品說明書 (第5版)得知，DB10-2-50/20型壓力控制閥的最高設(shè)定壓力為20 MPa。查液壓工程手冊［2］得知，YB1-6液壓泵排量為6.3 mL/r、額定壓力為6.3 MPa、轉(zhuǎn)速為1 450 r/min。

2.2.2 遠程調(diào)壓閥的選型

額定流量和額定壓力是控制閥的主要性能參數(shù)，也是確定閥的規(guī)格和型號的主要依據(jù)。

(1)確定閥的類型

先導(dǎo)型溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成，其中先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量決定先導(dǎo)型溢流閥的壓力值，即在先導(dǎo)型溢流閥工作中，先導(dǎo)閥起調(diào)壓作用，而流經(jīng)先導(dǎo)閥的流量很小，溢流流量的大部分是經(jīng)主閥閥口流回油箱。由于直動式溢流閥靈敏度高、響應(yīng)速度快、通流量較小，所以先導(dǎo)閥實際上是一個小流量的直動型溢流閥，而且先導(dǎo)型溢流閥的遠程控制口直徑很小。

由圖1遠程調(diào)壓回路原理可以看出:遠程調(diào)壓閥連接在先導(dǎo)型溢流閥遠程控制口處，所起到的只是控制先導(dǎo)型溢流閥的壓力作用，即其作用替代了先導(dǎo)型溢流閥中的先導(dǎo)閥，因此，遠程調(diào)壓閥是一種小型的直動式溢流閥。

(2)確定閥的主要參數(shù)

實際工作中遠程調(diào)壓閥并不需要大的流量即可實現(xiàn)，經(jīng)過遠程調(diào)壓閥流量也只有很少一部分，一般僅占主閥額定流量的1%，約1～5 L/min［3］，所以其型號的確定除滿足小流量要求外，主要取決于系統(tǒng)的調(diào)整壓力。

由液壓泵的主要參數(shù)可以看出其額定壓力為6.3 MPa，為使液壓泵在總效率最高的狀態(tài)下工作，應(yīng)使液壓泵在額定壓力及額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，因此，該液壓系統(tǒng)的工作壓力應(yīng)為6.3 MPa。

(3)確定閥的規(guī)格型號

根據(jù)控制閥的選擇原則，需根據(jù)系統(tǒng)的最大工作壓力和通過閥的實際最大流量由產(chǎn)品樣本確定閥的規(guī)格和型號，為保證工作可靠，被選定閥的額定壓力和額定流量應(yīng)大于或等于系統(tǒng)的最大工作壓力和閥的實際流量。而在此所選遠程調(diào)壓閥是起調(diào)壓作用，所以其壓力應(yīng)大于或等于液壓泵的額定壓力，其流量符合前述小流量要求，等于或略大于1～5 L/min，但不許超出20%［3］，以免壓力損失過大，引起噪聲和發(fā)熱。根據(jù)以上參數(shù)查液壓工程手冊［2］，選擇型號為 YHa6L的Y型直動式溢流閥 (遠程調(diào)壓閥)，其公稱壓力為31.5 MPa、調(diào)壓范圍為0.6～8 MPa、額定流量為2 L。所選閥的壓力和流量均符合設(shè)計回路中遠程調(diào)壓閥的壓力和流量等要求。

3 在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

由遠程調(diào)壓回路原理圖可以看出:當(dāng)遠程調(diào)壓閥4的調(diào)定壓力小于先導(dǎo)型溢流閥5的調(diào)定壓力時，系統(tǒng)壓力由遠程調(diào)壓閥4決定。這樣，可以將實驗液壓回路的壓力調(diào)節(jié)部分設(shè)計成遠程調(diào)壓。實驗教學(xué)過程中，實驗指導(dǎo)老師首先利用實驗臺講解遠程調(diào)壓回路的組成、原理及作用等;其次通過調(diào)節(jié)先導(dǎo)型溢流閥5和遠程調(diào)壓閥4，重點強調(diào)系統(tǒng)壓力由遠程調(diào)壓閥4決定;最后給學(xué)生明確實驗過程中只調(diào)節(jié)遠程調(diào)壓閥4的旋鈕來控制整個液壓系統(tǒng)的壓力。

根據(jù)以上分析，為防止學(xué)生誤操作調(diào)壓閥致使液壓系統(tǒng)壓力過大對實驗臺造成損壞，學(xué)生實驗操作前實驗指導(dǎo)老師可以先將先導(dǎo)型溢流閥5的壓力調(diào)定為液壓泵3的額定壓力6.3 MPa，學(xué)生實驗過程中只通過遠程調(diào)壓閥4來調(diào)整系統(tǒng)壓力，這樣學(xué)生即便是將遠程調(diào)壓閥4的旋鈕操作錯誤，液壓系統(tǒng)的最高壓力也只有先導(dǎo)型溢流閥5所調(diào)定的液壓泵的額定壓力的大小，不會使液壓系統(tǒng)壓力過大造成液壓油泄漏、液壓元件損壞等故障而影響實驗的正常進行。

4 結(jié)論

以QCS014A液壓教學(xué)實驗臺為基礎(chǔ)，重點從遠程調(diào)壓閥選型等方面設(shè)計了遠程調(diào)壓回路，利用該回路可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力的遠距離控制，并且在液壓實驗教學(xué)過程中正確使用可以避免學(xué)生誤操作對實驗系統(tǒng)造成故障，既節(jié)約了資金，又保證了實驗的順利進行。

【1】陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司.QCS014A裝拆式液壓教學(xué)實驗臺使用說明書［M］，2006.

【2】雷天覺.新編液壓工程手冊(上冊)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，1998.

【3】姜繼海，宋錦春，高常識.液壓與氣壓傳動［M］.北京:高等教育出版社，2002.

【4】吳海榮.基于QCS014A實驗臺的液壓馬達選型設(shè)計［J］.機床與液壓，2012，40(14):57－58，61.

Design and Experiment Teaching Application of Remote Pressure Regulated Circuit

WU Hairong
(School of Automobile＆Transportation Engineering，Liaocheng University，Liaocheng Shandong 252000，China)

The remote pressure regulated circuit can be used to realize remote pressure control of hydraulic system，and prevent damage to hydraulic system from too high pressure by students.The basic principle of remote pressure regulated circuit was introduced，and its design was focused on based on QCS014A hydraulic teaching experiment device.Its application in experiment teaching process was elaborated.

Remote pressure regulated circuit;Experiment teaching;Application

TH137.7

B

1001－3881(2014)8－094－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.031

2013－02－20

聊城大學(xué)校級精品課程;聊城大學(xué)實驗技術(shù)研究項目

吳海榮 (1969—)，女，副教授，研究方向為液壓與氣壓傳動技術(shù)。E－mail:qichexueyuanwu@163.com。