- 气弹簧的工作原理及知识点
- 2017-07-19 阅读次数：[1308]
- 工作原理 ： 卸荷溢流阀由溢流阀和单向阀组成。当系统压力达到溢流阀的开启压力时，溢流阀开启，泵卸荷；当系统压力降至溢流阀的关闭压力时，溢流阀关闭，泵向系统加载。使泵卸荷时的压力称为卸荷压力，使泵处于加载状态的压力称为加载压力。
功能及应用：卸荷溢流阀的主要功能是自动控制泵的卸荷或加载。鉴于卸荷溢流阀的功用，要求卸荷压力与加载压力之间存在一定差别。差值过�。虮玫男逗捎爰釉囟鞴谄捣保徊钪倒螅蛳低逞沽Ρ浠�。
加载压力与卸荷压力的差值是卸荷溢流阀的重要性能指标，一般加载压力为卸荷压力的85%左右。其性能与溢流阀相同。
卸荷溢流阀的主要用途：
a.蓄能器系统中泵的自动卸荷及加载；
b.高低压泵组合中大流量低压泵的卸荷。
生产产品厂家：国内主要是榆次液压集团有限公司、北京华德液压集团有限公司、上海立新液压件厂等。国外有美国Vickers、德国力士乐等厂家。
卸荷溢流阀德选用：卸荷溢流阀主要用于装有蓄能器德液压回路中，当蓄能器充液压力达到阀德设定压力时自动地使液压泵卸荷。阀中有内装单向阀防止蓄能器中的有压油液倒流。此时由蓄能器维持对系统供油而泵卸荷从而收到节能效果。当蓄能器中油液压力降至到阀设定压力地85%左右时，阀又复载，液压泵恢复向蓄能器充液。
这种阀也可以用于双泵高低压回路。低压时两个泵同时向系统供油，高压时此阀使大泵卸荷并把它与高压部分隔开。
用于蓄能器地阀与蓄能器之间地压降不得超过设定压力地10%。外泄式阀泄油口背压不得超过设定压力地2%。
溢流阀
定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。
安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10％～20％）。
作卸荷阀用
作远程调压阀
作高低压多级控制阀
作顺序阀
用于产生背压（串在回油路上）。
1、直动型溢流阀
1）、锥阀式直动型溢流阀
锥阀式直动型溢流阀，锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5，锥阀右端有一阻尼活塞3（阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用，用来提高锥阀工作的稳定性；另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜）。进口的压力油（压力为P）可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部，形成一个向左的液压力F=P·A（A为活塞底部面积）。当作用在底部的液压力F大于弹簧力时，锥阀阀口打开，油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力Ft，即可调整溢流压力。
锥阀开启后，（5－21）
式中，K、X0分别为弹簧刚度和预压缩量（m）；G为阀芯自重（阀芯垂直安放时考虑自重，水平安放时不考虑自重）（N）；Ff为阀芯与阀套间的摩擦力（方向与阀芯运动的方向相反）（N）；F5为稳态液动力，由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面，且与锥阀对称，因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡，所以F5=0；Fj为射流力，在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽，用以改变锥阀出流口的液流方向，产生一个与弹簧力方向相反的射流力，当通过溢流阀的流量增加时，虽然因为锥阀阀口增大引起弹簧力增加，但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加，结果抵消了弹簧力的增量，即。
考虑到F5=0和Fj=Kx，则式（5－21）变成
�。�5－22）
由式（5－22）可知，这种阀的进口压力P不受流量变化的影响，即P不受阀口开度x大小的影响。被控压力P变化很�。ㄑ咕雀�。
2）、球阀式直动型溢流阀
球阀式直动型溢流阀，它也有一个阻尼活塞3，但与锥阀式结构不同，活塞与球阀1之间不是刚性连接，而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触（活塞两端的液压力平衡）。由于活塞的阻尼作用，可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。
�。≒a） （5－23）
式中，A为球阀座孔面积（m2）；K1、K2分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度（N/m）；x10、x20分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量（m）；x为球阀开口量（m）。由式（5－23）可知，由于增加了阻尼弹簧，相当于主弹簧的刚度增大了K2、预压缩量减小了K2x20/K1，有利于提高阀的静特性。
2、先导型溢流阀
由主阀和先导阀两部分组成。先导阀类似于直动型溢流阀，但一般多为锥阀（或球阀）形阀座式结构。主阀可分为一节同心结构、二节同心结构和三节同心结构。
先导型溢流阀，由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求，故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入，并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔，在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力p1小于先导阀调压弹簧9的调定值时，先导阀关闭，而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比（A2/A1）为1.03～1.05，上侧稍大，作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧，不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时，先导阀被打开，造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口（溢流口）O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差，当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力Ff时，主阀芯开启。此时进油口P与出油口（溢流口）O直接相通，造成溢流以保持系统压力。
二节同心先导型溢流阀的结构图，其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔，而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同，只不过油液从主阀下腔到主阀上腔，需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差，在通过阻尼孔3作用于主阀上腔，从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为
�。≒a） （5－24）
式中，Ac为先导阀座孔的面积（m2）；Ky、Kx分别为主阀和先导阀弹簧的刚度（N/m）；y0、x0分别为主阀和先导阀的预压缩量（m）；y、x分别为主阀和先导阀阀口的开度（m）；Ff为主阀与阀体间的摩擦力（N）；G为主阀芯自重（N）。
专题一：传送带问题
传送带类分水平、倾斜两种：按转向分顺时针、逆时针转两种。
(1)受力和运动分析
受力分析中的摩擦力突变（大小、方向）
——发生在V物与V传相同的时刻
运动分析中的速度变化
——相对运动方向和对地速度变化
分析关键 V物？V带
分类讨论 mgsinθ？f
传送带长度——临界之前是否滑出？
友情提醒：共速以后一定与传送带保持相对静止作
匀速运动吗？
(2)传送带问题中的功能分析
①功能关系：WF=△EK+△EP+Q
②对WF、Q的正确理解
�。╥）传送带做的功：WF=F·S带 功率P=F×V带
�。‵由传送带受力平衡求得）
�。╥i）产生的内能：Q=f·S相对
�。╥ii）如物体无初速，放在水平传送带上，则在整个加速过程中物体获得的动能EK，因为摩擦而产生的热量Q有如下EK=Q= 。
专题二：摩擦拖动问题
一．摩擦拖动中的受力和运动分析
1．思路：
速度 运动 共速时是否再相对运动
比较 隔离法 相对运动的情况 建立模型
外力与最大静摩擦力 静止 是否反向
摩擦力是否变化，是静摩擦力还是滑动摩擦力
加速度
2．关键 滑动与不滑动
讨论
脱离和不脱离
二．摩擦拖动中的功能分析和动量分析
由牛顿定律求a i（隔离法）
1．动量不守恒系统 运动学公式
位移关系（示意图）
2．动量守恒系统
�。�1）重申动量守恒的四特性
�。�2）涉及对地位移：单物体动能定理——fS对地=ΔEki
涉及相对位移：系统动能定理——f S相对=∑ΔEki
�。�3）警惕“ΔE损”
专题三：弹簧类问题
一．弹簧类题的受力分析和运动分析
�。ㄒ唬┑Φ奶氐�
1．弹力的瞬时性：弹簧可伸长可压缩，两端同时受力，大小相等，方向相反，弹力随形
变量变化而变化。
2．弹力的连续性：约束弹簧的弹力不能突变（自由弹簧可突变）
3．弹力的对称性：弹簧的弹力以原长位置为对称，即相等的弹力对应两个状态。
�。ǘ┰诘ψ饔孟挛锾宓氖芰Ψ治龊驮硕治�
①考虑压缩和伸长两种可能性
1．在弹力作用下物体处于平衡态—— ②作示意图
③受力平衡列方程
2．在弹力作用下物体处于变速运动状态
形变 F ，a变化 v变化 位置变化
�。╝ = 0时vmax） （v=0时形变量最大）
过程——抓住振动的对称性
�。�1）变量分析
瞬时
匀变速运动
�。�2）运动计算
一般运动
①通过分析弹簧的形变而确定弹力大小、方向的改变，从而研究联系物的运动
②弹簧处于原长状态不一定是平衡态
抓住 ③当作匀变速直线运动时，必有变化的外力作用，变化的外力常存在极值问题
④充分利用振动特征（振幅、平衡位置、对称性、周期性、F回与弹力的区别）
⑤临界态——脱离与不脱离：必共速、共加速且N=0
⑥善用系统牛顿第二定律
二．弹簧类题的动量分析和能量分析
1．受力分析、运动分析明确
�。�1）何时：vmax、vmin、Epmax、Epmin、Ek总max、Ek总min、Ekimax、Ekimin
弹簧伸长最长
Epmax、Ek总max
�。�2）三个典型状态 弹簧压缩最短
压缩→原长 原加速的物体v最大
恢复原长
伸长→原长 原减速的物体v不一定最小
2．动量守恒的系统和过程的确定（F外= 0之后）
3．能量守恒的系统和过程的确定（注意：v突变中的能量转化，常见的有弹簧类连接体） -
上一张：锁具与支撑杆下一张：气弹簧减震的调教