单相交流液压系统设计及特性分析
在常规液压系统中,油液从液压泵流出,经管道、控制阀到执行机构最终回到油箱。系统中油液只按固定的流向流动称为直流液压系统。与之对应的是,某些特殊液压系统中液体在液压管道中往复流动,或者液压管道中的液体根本不流动,只是压力进行交变,这样的系统称为交流液压系统。交流液压系统利用液压管道中液体的波动流量或波动压力传递功率或信号。交流液压系统按照工作原理可分为流量脉动液压系统(也称交流液压系统)和压力脉动液压系统(也称交压液压系统)。以流量脉动工作的交流液压系统根据能源输入方式可分为恒流源系统和恒压源系统。据交流振动的液压管路数量可以将交流液压系统分为单相系统、双相系统、三相系统乃至多相系统[1]。在矿山、建筑、农业、交通等工程施工中,为了实现高频、大功率、大推力的振动输出,常常采用交流液压系统,如振动式压路机、液压锤、液压打桩机、液压凿岩机、割草机、平地机等。
1 单相流量脉动交流液压基本原理
图 1 所示为单相流量脉动交流液压系统的工作原理图,其中:ω 为偏心轮角速度;x0为输入活塞行程;x 为输入活塞位移;t 为运动时间。当偏心轮以角速度ω 旋转时,输入活塞作正弦运动,推动液压传输管道中的全部液体相对其平恒位置作往复振动,同时,把功率传递到输出活塞,输出活塞带动负荷振动而做功。
单相交流液压系统中回程弹簧的形式可根据实际工程机具的特定功能要求进行设置,如可设置为机械式弹簧、液体弹簧、气体弹簧等形式[2]。
2 单相交流液压工作系统
为对单相交流液压系统的工作特性进行全面研究,建立如图 2 所示试验系统。
在交流液压试验系统中,偏心飞轮 15 和曲柄连杆14 组成交流液压发生器,其产生的交流脉动液体进入振动液压缸 6 的左腔,振动液压缸的右腔与低压蓄能器 7 相接;当活塞向右运动时,右腔液体进入低压蓄能器 7;当活塞向左运动时,由低压蓄能器 7 释放能量,使活塞快速回程。
交流发生器由调速电机 1 驱动,改变其转速可调节交流液压发生器的频率,改变曲柄飞轮的偏心可调节输出振幅。
为解决泄漏和交流管道发热量大等问题,系统中设置 1 个由补油泵 12、换向阀 10、补油蓄能器 4 和压力继电器 2 组成的低功率补油系统,其作用是定时更换交变腔里不循环流动的工作油液,并为高压蓄能器补油充压。
当高压蓄能器压力低于压力继电器调定值时,压力继电器发出信号使电磁换向阀右位工作并启动液压泵为蓄能器充压,到达设定值后自动断开。
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