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高压容腔无冲击卸压机理分析与卸压阀的结构设计

刘新

  液压控制的大吨位锻压机械,在进行锻造、压力加工时,工作缸和部分液压系统内的液体保持着很高的压力,由工作缸和部分承受高压的液压管路组成的高压容腔由于油液的压缩及管路的弹性变形,贮存了相当大一部分能量,处于高压高能状态。在完成锻造或压力加工工序,进入回程阶段时,都要先释放掉保持在高压容腔的液压能,该释放过程即为卸压过程。卸压过快,将引起液压系统的剧烈冲击、振动和噪声,卸压过慢又会延长运转周期。因此合理的选择卸压方法及手段,是提高设备运转效率,保持设备完好及为劳动者提供一个好的环境条件所必须考虑的。特别对于高压快速运动的设备,更应合理选择卸压方式,使其达到卸压过程最优。 本文首先详细介绍了实践中常用的卸压回路,分析了其工作原理与性能,指出了其存在的问题。实践中常用的卸压回路,要么采用增加卸压回路的阻尼、要么通过延长卸压时间的方式来达到平稳无冲击卸压的目的。虽然针对其特定工况可以实现无冲击卸压,但存在卸压时间过长,延长了压机的工作周期,当压机工况发生变化时,调整不方便,更无法自动适应。 既然可以通过先开小阀,再开大阀的方式解决卸压冲击问题,也就是说随压力的降低可以增加阀口的开度。那么,就可以通过合理设计阀口,让阀口开度随压力自动变化,达到既消除冲击又缩短卸压过程的目的。基于此对高压容腔卸压过程进行了详尽的分析,推导了通过固定节流口的卸压过程,得出了卸压时间与容腔的初始压力、卸压阀的开口面积以及高压容腔的容积之间的关系。通过对卸压过程中产生振动、冲击及气蚀的原因分析,推导了既不产生冲击,又不产生气蚀的卸压过程初始临界泄流量,为初始卸压阀口的开度大小的计算提供依据。指出卸压冲击主要取决于卸压过程动量变化率,从控制卸压过程的动量的变化量出发,推导了无冲击快速卸压过程中卸压阀开口面积与压力变化之间的关系——随着压力的降低阀口开口面积随之增加的关系表达式及曲线。 基于这种分析结果,借助于负载敏感原理,提出了一种新型卸压阀,分析了其工作原理,以某压机的一组参数为依据,详细介绍了卸压阀的设计过程。新设计的卸压阀的开口面积能够随油缸残余压力的减小而增大,以达到不产生冲击、振动和噪声的最快卸压速度。分析了该阀的性能,该阀缩短了卸压时间,又提高了大型液压机的工作效率,增强设备的稳定性、可靠性、安全性。……   
[关键词]:无冲击卸压;机理分析;卸压阀;高压容腔;最优卸压过程
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:太原理工大学2011年