高壓先導(dǎo)式兩級(jí)同心溢流閥設(shè)計(jì)說明書

緒論1.1課題研究背景液壓被越來越廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，各類大型機(jī)械都會(huì)應(yīng)用到液壓，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器動(dòng)作需要設(shè)計(jì)整個(gè)液壓系統(tǒng)，而液壓系統(tǒng)起著至關(guān)重要的執(zhí)行元件之一就是溢流閥。本文介紹的是一種二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥，這種先導(dǎo)式溢流閥主要由主閥控制部分和先導(dǎo)控制部分組成，先導(dǎo)部分結(jié)構(gòu)原理與直流式溢流閥相同，先導(dǎo)式溢流閥是利用主閥芯上下兩端油液的壓力差來使主閥閥芯移動(dòng)的，可利用遠(yuǎn)程控制口實(shí)現(xiàn)卸荷和多級(jí)調(diào)壓，溢流閥在非工作狀態(tài)下，閥口常閉，采用內(nèi)泄漏形式。主要用于車輛、工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械及其他機(jī)械中，在我國現(xiàn)實(shí)各類機(jī)械中起著至關(guān)重要的作用，并且長期被運(yùn)用到各類機(jī)械中。這種二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥拆卸方便、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、易于維修養(yǎng)護(hù)，可以應(yīng)對(duì)及其惡劣的自然環(huán)境，多種優(yōu)點(diǎn)使得這種類型的溢流閥更加適用于各類機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，多級(jí)調(diào)節(jié)。它的設(shè)計(jì)及推廣使用是必要的，可以在現(xiàn)實(shí)生活中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2研究現(xiàn)狀近年來，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展和壯大，越來越多的關(guān)于先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計(jì)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，但是主要都是一些直動(dòng)式的溢流閥，還不能更好的適用于全系列、全尺寸的各類機(jī)械液壓系統(tǒng)中，同時(shí)還面臨著提升工作的效率、提升整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性能、延長整個(gè)系統(tǒng)的壽命、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理化等。雖然近些年有一些新型的先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計(jì)研發(fā)，但是有些結(jié)構(gòu)還不能完全滿足大型機(jī)械整體需求，功能還較為單一。二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥應(yīng)用的普遍性和廣泛性決定了其市場(chǎng)的廣闊性，現(xiàn)在市場(chǎng)上的溢流閥同質(zhì)化特別嚴(yán)重，先進(jìn)技術(shù)性還未普及，大批量的溢流閥還有相當(dāng)多的問題需要進(jìn)行研究和解決，特殊領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)還有欠缺，所以長期致力于先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計(jì)改進(jìn)等研究顯得尤為重要。隨著液壓技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷的深入液壓設(shè)計(jì)，二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥在不久的將來一定會(huì)變得更加簡(jiǎn)易化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、科技化、豐富化，從而更加廣泛的被應(yīng)用到各類機(jī)械液壓系統(tǒng)中去。1.3研究目的本次設(shè)計(jì)目的是為了進(jìn)一步優(yōu)化二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥的整體設(shè)計(jì)，包括整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，閥體閥芯的進(jìn)一步優(yōu)化，尺寸鏈的選擇與優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，加強(qiáng)整個(gè)機(jī)械設(shè)備性能不斷提升和安全、高效的運(yùn)行,提高技術(shù)水平,滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、安全發(fā)展,提高工程、工業(yè)機(jī)械液壓缸的使用,延長零件的使用壽命。1.4主要研究設(shè)計(jì)內(nèi)容本文主要是對(duì)二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計(jì)計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)整體的結(jié)構(gòu)，局部結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合到現(xiàn)實(shí)中的一些常用的基本功能進(jìn)行融入進(jìn)去。主要內(nèi)容如下：根據(jù)任務(wù)要求，介紹本課題的研究?jī)?nèi)容的背景、發(fā)展現(xiàn)狀以及研究的主要目的和內(nèi)容；（2）調(diào)研，查閱文獻(xiàn)，整理收集資料。明確課題任務(wù)，完成相應(yīng)的外文翻譯；（3）對(duì)二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥的原理進(jìn)行分析與模塊化劃分，收集不同規(guī)格、不同類型的溢流閥的參數(shù)；設(shè)計(jì)模塊化組合結(jié)構(gòu)；確定原理、參數(shù)、計(jì)算，設(shè)計(jì)各零部件模型，校核；（4）二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計(jì)、尺寸的選擇、組裝裝配、二維圖紙等設(shè)計(jì)；（5）用SW2016繪制二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥三維圖（零件三維，裝配三維）、用CAD繪制二維圖等；（6）對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)；（7）整理設(shè)計(jì)資料，完善并提交設(shè)計(jì)成果；2參數(shù)及原理分析2.1基本性能參數(shù)(1)額定壓力p1=31.5。(2)額定流量Qe=250L/min。(3)調(diào)壓范圍p1～p2=4MPa-16MPa。（目前我國將=31.5MPa的壓力控制閥中的直動(dòng)型導(dǎo)閥的調(diào)壓范圍分為四檔：（0.6～0.8MPa）、（4～16MPa）、(8～20MPa)、（16～31.5MPa））(4)調(diào)成最高調(diào)成壓力p1min時(shí)，導(dǎo)閥的開啟壓力p2a≥0.9p1max。(5)調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時(shí)，主閥的開啟壓力p1a≥0.95p1max；此時(shí)的溢流量Qa≤0.01Qe。(6)調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時(shí)，主閥的閉合壓力p1a≥0.9p1max；此時(shí)的溢流量Qb≤0.01Qe。(7)卸荷壓力pu=0.4MPa。(8)內(nèi)泄流量q≤0.0025L/min。2.2作用和分類2.2.1作用溢流閥是壓力控制閥中最基本的一種，以它為基礎(chǔ)可以組合成各種進(jìn)行閥前（進(jìn)口）壓力控制的壓力控制閥,如電磁溢流閥就是由溢流閥和電磁換向閥組合而成的。溢流閥在液壓系統(tǒng)中使用極為普遍，所有液壓系統(tǒng)都要至少使用一個(gè)溢流閥作為定壓閥或安全閥。溢流閥的主要功用是：維持液壓系統(tǒng)中的壓力近于恒定；對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)行調(diào)壓；防止液壓系統(tǒng)超載，起安全作用；對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行卸荷，以降低系統(tǒng)的功率損耗和熱量。2.2.2分類溢流閥的品種較多，按它的基本動(dòng)作一般可分為直動(dòng)型和控制型兩種，控制型溢流閥即是先導(dǎo)式溢流閥。（1）直動(dòng)型溢流閥圖2-1直動(dòng)型溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（a）錐閥式(b)球閥式(c)滑閥式(d)溢流閥的基本符號(hào)1-調(diào)壓螺栓2-彈簧3-閥芯4-閥體（含閥座）錐閥式和球閥式又叫座閥式溢流閥，特點(diǎn)是動(dòng)作靈敏，密封性能好，配合沒有泄漏間隙，但導(dǎo)向性差，沖擊性較強(qiáng)，閥座閥芯易損壞?；y式由于閥口有一段密封搭合量，穩(wěn)定性較好，不易產(chǎn)生自激振動(dòng)，但動(dòng)作反應(yīng)較慢。（2）控制型溢流閥（先導(dǎo)式溢流閥）圖2-2先導(dǎo)式溢流閥控制型溢流閥的先導(dǎo)閥是一個(gè)小規(guī)格的錐閥式直動(dòng)溢流閥，其彈簧用于調(diào)定主閥部分的溢流壓力。主閥的彈簧不起調(diào)壓作用，僅是為了克服摩擦力使主閥芯及時(shí)回位而設(shè)置。直動(dòng)型和控制型的差別在于控制閥芯啟閉的方式：直動(dòng)型閥芯的啟閉是在系統(tǒng)液壓力直接作用下進(jìn)行的；控制型閥芯的啟閉由先導(dǎo)閥來控制。顯然，控制型溢流閥的工作原理要比直動(dòng)型溢流閥復(fù)雜，但在性能指標(biāo)和使用范圍等方面，控制型優(yōu)于直動(dòng)型。2.3受力分析2.3.1開啟受力分析A1——主閥芯活塞下邊面積；A2——主閥芯活塞上邊面積；p1——主閥芯下腔壓力；p2——主閥芯上腔壓力；Kx——先導(dǎo)閥彈簧剛度（）；Ky——主閥彈簧剛度（）；x0——先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓縮量（）；y0——主閥彈簧的預(yù)壓縮量（）；G——主閥芯重力；Ff——閥芯與閥套的摩擦力；（1）當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力低于先導(dǎo)閥的開啟壓力時(shí)，先導(dǎo)閥保持關(guān)閉。此時(shí)主閥芯受力條件為：此時(shí)閥口關(guān)閉。（2）當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到先導(dǎo)閥的開啟壓力時(shí)，先導(dǎo)閥處于即將開啟但未開啟的狀態(tài)，主閥芯受力關(guān)系為：（3）當(dāng)系統(tǒng)壓力升高超過先導(dǎo)閥開啟壓力時(shí)，先導(dǎo)閥打開，液壓油經(jīng)由阻尼孔流向先導(dǎo)閥再流回油箱。此時(shí)主閥芯上下兩腔將產(chǎn)生壓力差，但尚未到達(dá)足以抬升主閥芯的程度，主閥芯的受力方程為：（4）當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到主閥開啟壓力時(shí)，通過阻尼孔的流量增大，產(chǎn)生的壓力差使主閥芯處于平衡狀態(tài)：（5）當(dāng)系統(tǒng)壓力高于主閥開啟壓力時(shí)，主閥開啟，其受力為式中：——主閥口的開度（）；——液體入射角，近似等于閥芯半錐角（o）；——主閥座孔直徑（）；C1——主閥口流量系數(shù)，～(取)。（6）當(dāng)系統(tǒng)壓力升到調(diào)定壓力時(shí)，閥內(nèi)通過額定流量，此時(shí)主閥芯受力方程為：到此，溢流閥開啟完成。2.3.2閉合過程其過程與開啟過程相反，但各關(guān)鍵點(diǎn)相似，不同的是由于摩擦力方向改變，造成閥口的關(guān)閉壓力比相應(yīng)的開啟壓力要小。2.4組成零件由閥體、閥芯、閥座等主要零件組成。（1）閥體閥體是主閥的主要零件，為了使流體流過閥體通道時(shí)盡可能縮小渦流區(qū)并減輕流速場(chǎng)的激變，以減小壓力損失，故閥體內(nèi)部孔道的幾何形狀較復(fù)雜，以加工成形為宜。閥體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除必須保證足夠的強(qiáng)度以外,還必須使閥體具有良好的剛度，使閥在總裝后和長期使用中保證閥芯動(dòng)作靈活可靠而不至于由于閥體在外力作用下變形太大而卡住。（2）閥芯控制型閥主閥芯上下側(cè)面積差的大小直接影響到閥的性能，應(yīng)通過計(jì)算確定。上下側(cè)面積差可采用各種方式達(dá)到。主閥芯有三個(gè)配合面，因此同軸度要求較高，這不僅提髙了加工精度的要求，且裝配時(shí)較困難。特別是主閥芯與閥體和閥座有配合要求，若加工和裝配稍不注意，都有使閥芯被卡死的可能。（3）閥座閥座用來支承主閥芯，主閥芯與閥座接觸時(shí)必須基本保證線接觸，從而使閥口具有可靠的密封性能。閥芯和閥座在閥口處的形狀和錐角大小，對(duì)主閥芯的受力大?。ㄖ钢鏖y芯在開啟后的受力情況）和動(dòng)作平穩(wěn)性有關(guān)系。因?yàn)橛鸵毫鲃?dòng)情況的復(fù)雜性，所以往往要通過反復(fù)試驗(yàn)，才能確定最佳的錐閥口形狀和錐角的大小。（4）調(diào)壓裝置調(diào)壓裝置由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓機(jī)構(gòu)兩部分組成。直動(dòng)式先導(dǎo)閥作用在閥芯上的液壓力直接與彈簧力相平衡，平衡方程為：p2a2=Kt2(Xt2+X2)導(dǎo)閥座孔面積a2由通過導(dǎo)閥座孔的流量大小確定。當(dāng)彈簧的預(yù)壓縮量Xt2取定為某一值時(shí)，調(diào)壓彈簧的剛度Kt2的值取決于導(dǎo)閥前腔油壓p2的大小。對(duì)于直動(dòng)式先導(dǎo)閥，從低壓到高壓只用一根調(diào)壓彈簧是困難的。從上式可知：在最高調(diào)節(jié)壓力時(shí)，調(diào)壓彈簧的剛度Kt2要求較大，Kt2值越大，彈簧的位移對(duì)壓力的變化越敏感，這給低壓范圍穩(wěn)定可靠的調(diào)壓帶來困難?？梢杂迷龃骕t2值的方法來適當(dāng)減小Kt2值，但這會(huì)給調(diào)壓彈簧的設(shè)計(jì)帶來困難，并且會(huì)超過彈簧的穩(wěn)定性指標(biāo)（即細(xì)長比）。為此，常根據(jù)調(diào)壓范圍分成幾根調(diào)壓彈簧來調(diào)壓，我國在公稱壓為320N/㎝2，壓力控制閥中的直動(dòng)式先導(dǎo)閥，將調(diào)壓彈簧分成四根，調(diào)壓范圍劃分為四檔：Ha(6～80N/㎝2)；Hb(40～160N/㎝2)；Hc(80～200N/㎝2)；Hd(160～320N/㎝2)。根據(jù)先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)，對(duì)每根調(diào)壓彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在結(jié)構(gòu)尺寸上必須注意以下幾點(diǎn)：1）彈簧的內(nèi)徑必須一致；2）外徑均不得大于裝彈簧的孔徑；3）自由高度要盡量設(shè)計(jì)得一致。差壓式先導(dǎo)閥因閥芯存在承壓面的面積差，所以作用在閥芯上的液壓力比直動(dòng)式小，液壓力和彈簧力的平銜方程為：式中a`2是閥芯尾部配合的面積（見圖2-15)。當(dāng)適當(dāng)減小(a2-a`2)QUOTEa2-a2'時(shí)，Kt2和Xt2值也可相應(yīng)減小，這使調(diào)壓彈簧的設(shè)計(jì)比較容易，尤其是K壓緊和放松調(diào)壓彈簧的調(diào)壓機(jī)構(gòu)一般有四種型式，圖2-18中的a)為手輪式，b)為鑰匙鎖千分表式，c)為帶有鉛封保險(xiǎn)式，d)為套筒調(diào)節(jié)式?？筛鶕?jù)使用需要在上述四種形式中選用，其中手輪式是常見的調(diào)壓機(jī)構(gòu)，它調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖2-2調(diào)壓機(jī)構(gòu)調(diào)壓裝置的設(shè)計(jì)還必須考慮到調(diào)壓彈簧和閥芯裝拆方便，以便在使用中進(jìn)行檢查和拆換零件。對(duì)裝有“O”型密封圈的彈簧座與導(dǎo)閥閥體孔的配合應(yīng)合適，太松在調(diào)壓手輪處會(huì)出現(xiàn)外滲漏，太緊又會(huì)使調(diào)壓范圍的最低調(diào)節(jié)壓力降不下來。2.5液動(dòng)力特性閥芯常用的有二種結(jié)構(gòu)(見圖2-3)。圖中a)為錐閥結(jié)抅，b)為球閥結(jié)構(gòu)。對(duì)于球閥結(jié)構(gòu)，根據(jù)閥芯的組成又可分成兩種：一種是球和彈簧座分體,另一種是球和彈簧座成整體的。比較錐閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥芯的開口量相同，即閥芯與閥座離開相同的距離時(shí)，球閥比錐閥具有較大的過流面積。所以球閥結(jié)構(gòu)使主閥開啟比較迅速，從而使升壓時(shí)間t1較短(見圖2-4)；但是球閥的過流面積變化較大，這樣閥芯動(dòng)作就不太穩(wěn)定，易出現(xiàn)振動(dòng)，從而使主閥穩(wěn)定時(shí)間t2較長(見圖2-4)。圖2-3閥芯類型圖2-4動(dòng)態(tài)特性圖差壓式閥芯和直動(dòng)式閥芯的區(qū)別在于錐閥的尾部帶有一段配合面（見圖2-5)。主要特點(diǎn)是利用承壓面的面積差來減小作用在閥芯上的液壓力，這使調(diào)壓彈簧容易設(shè)計(jì)，并提高了調(diào)壓穩(wěn)定性。但它有兩個(gè)配合面，結(jié)構(gòu)比直動(dòng)式復(fù)雜，加工精度也比直動(dòng)式要求高。圖2-5

3靜態(tài)特性分析3.1靜態(tài)設(shè)計(jì)先導(dǎo)式溢流閥靜態(tài)設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)有：額定工作壓力Ps,額定工作流量Qs，調(diào)壓范圍Pmin～Pmax，主閥開啟壓力Pk，主閥閉合壓力Pb，導(dǎo)閥額定溢流量[Q]，卸荷壓力Pu，內(nèi)泄漏量q，最小流量Qmin，壓力損失△P等。先導(dǎo)式二級(jí)同心溢流閥機(jī)構(gòu)原理圖參照?qǐng)D1.1，該圖為典型的機(jī)構(gòu)，按Vickers的發(fā)明略加修正。圖中，固定阻尼孔直徑為d1，長度l1，主閥開口量X（雙點(diǎn)劃線位置），導(dǎo)閥開口量，主閥彈簧剛度K1，導(dǎo)閥彈簧剛度K2；P為進(jìn)液口，T為回液口，K為遙控口；、為主閥和導(dǎo)閥閥芯的錐頂角半角，H為主閥芯與閥蓋的裝配間距，L為主閥芯與閥蓋的配合長度（安裝位置）圖1.1溢流閥結(jié)構(gòu)原理3.2靜態(tài)特性方程先導(dǎo)式溢流閥靜態(tài)特性方程支配著溢流閥的靜態(tài)工作特性，主要可用下五個(gè)方程表示。主閥口流量方程(1.1)主閥芯受力平衡方程（1.2)主閥芯固定阻尼孔d1流量的方程(1.3a)(1.3b)導(dǎo)閥口流量方程（1.4）導(dǎo)閥閥芯受力平衡方程（1.5）閥口穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力主閥口（1.6a）導(dǎo)閥口（1.6b）以上各式中，為主閥口及導(dǎo)閥口處流量系數(shù)；，為主閥彈簧及導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓縮量；，為主閥溢流口及導(dǎo)閥溢流口背壓，設(shè)計(jì)時(shí)常取為零；為主閥彈簧腔壓力為導(dǎo)閥進(jìn)口腔處的壓力；一般不等于，初步設(shè)計(jì)可先近似認(rèn)為=；為主閥芯與閥套間摩擦力（見式（1.2））。3.3靜態(tài)過程分析與參數(shù)選擇3.3.1開啟過程分析先導(dǎo)式溢流閥開啟過程溢流閥口流量Q與進(jìn)口壓力P的關(guān)系可用圖1.2中曲線abcd表示。當(dāng)P口壓力（導(dǎo)閥開啟壓力）時(shí)，導(dǎo)閥未開，T口溢流量Q為主閥芯配合處的泄漏量，其值為在時(shí)記為q；當(dāng)=時(shí)，導(dǎo)閥欲開為開（圖1.2中點(diǎn)a），此時(shí)主閥芯受力方程為式中（按式（1.3a）計(jì)算），由于取決于處的泄漏量，故很?。ㄒ?.12.2）略去，因此未打開，導(dǎo)閥的開啟壓力近似為圖1.2Q--P關(guān)系曲線當(dāng)壓力P滿足：<P<(為主閥開啟壓力)時(shí)，流動(dòng)處于圖1.2ac段，導(dǎo)閥芯打開，主閥未開，此時(shí)流量滿足主閥芯受力方程為(此時(shí)>)在ac段中，隨著P的增大，略有增加（為什么？），按式（1.3a）或式（1.3b）的規(guī)律增加，故增大。當(dāng)P繼續(xù)增加到時(shí)，流動(dòng)處于曲線點(diǎn)C處，主閥芯受力方程式中主閥開啟時(shí)導(dǎo)閥口處壓力當(dāng)，流動(dòng)處于圖1.2中曲線cd段，主閥芯處于？態(tài)（圖1.1中雙點(diǎn)劃線位置），主閥芯受力方程為（1.2）表示當(dāng)P達(dá)到（曲線中的d點(diǎn)），及為額定流量時(shí)的調(diào)定壓力，的最大值為閥的最高調(diào)定壓力（記）。3.3.2閉合過程分析溢流閥閉合過程的Q—P曲線見圖1.3。進(jìn)口壓力由逐漸下降，主閥芯先關(guān)，導(dǎo)閥口后關(guān)。在點(diǎn)e主閥關(guān)閉，其閉合壓力，此時(shí)主閥芯受力方程為（1.8b）在點(diǎn)f，導(dǎo)閥關(guān)閉，導(dǎo)閥芯受力方程為(1.10)式中為導(dǎo)閥關(guān)閉時(shí)P口出的壓力，按式（1.3）計(jì)算。3.3.3啟閉性能分析及參數(shù)選擇一般規(guī)定溢流閥量[Q]=0.01時(shí)的進(jìn)口壓力P為閥的開啟壓力，記，不一定是圖1.2中的；稱調(diào)壓偏差，記，越小越好，主閥閉合壓力》0.90，不一定等于圖1.3中的。、越接近于越好，但從動(dòng)態(tài)特性看過大會(huì)使壓力超調(diào)加大，因此取設(shè)計(jì)指標(biāo)[]0.95，[]0.90，[Q]0.01現(xiàn)討論下影響的因素。當(dāng)主閥開口量X=0時(shí)，導(dǎo)閥通過流量=[Q]，[Q]流經(jīng)阻尼孔后降為，這時(shí)阻尼孔（開啟壓力下的）壓降，暫不計(jì)主閥彈簧腔至導(dǎo)閥口處的壓力損失，則，主閥芯受力方程為（1.8b）即（1.11）式中按式（1.3）計(jì)算，計(jì)算時(shí)令。由式（1.11）可見，的大小對(duì)起關(guān)鍵作用，越大，越能提高開啟性能（即調(diào)壓偏差），但只能小于1（為什么？）；其次是阻尼孔的影響較大，若、已定，則減少，增大可使增大，但動(dòng)態(tài)性能變差（主要是超調(diào)變大），一般去=0.95～0.98，小的閥取較大的比值，近十幾年來有降低的趨勢(shì)（[3]PP165～166）。式（1.2）、（1.8a）、及（1.8b）及（1.11）實(shí)際上是令=0得出的，若0，應(yīng)比式（1.11）得到的值小，應(yīng)予注意。3.4調(diào)定范圍令，=0，由式（1.2）和式（1.5）消去，可得下式：(1.12)式中X、Y分別按式（1.1）式（1.4）計(jì)算，取=0。調(diào)壓彈簧的值越大，的變化對(duì)P的影響越大，即越靈敏，通常若其它參數(shù)不變，僅改變便可達(dá)到不同的調(diào)壓范圍，為解決不同那個(gè)壓力范圍的調(diào)壓靈敏度，一般采用幾根不同的調(diào)壓彈簧，目前我國將=31.5MPa的壓力控制閥中的直動(dòng)型導(dǎo)閥的調(diào)壓范圍分為四檔：（0.6～0.8MPa）、（4～16MPa）、(8～20MPa)、（16～31.5MPa）為減小Y對(duì)的影響或可對(duì)P微調(diào)，須使較小甚至很小，但這樣一來調(diào)壓范圍將不大，對(duì)高壓越高壓，解決這一矛盾的方法是采用差壓式導(dǎo)閥（其想法是利用差動(dòng)面積使式（1.5）中的減小，見[4]P97）。最低調(diào)定壓力指=0、Q=的P口的壓力。的計(jì)算較繁瑣，因式（1.12）中的Y、X均未知，計(jì)算時(shí)可按下法進(jìn)行。由于P很低故q很小，令，然后用迭代逼近來求，記i為迭代的步，i=0為初始狀態(tài)，X(0)=，Y(0)=(1.13a)(1.13b)(1.3a、b)(1.13c)(1.13d)(1.13e)最高調(diào)定壓力指，Q=時(shí)P口的壓力。計(jì)算時(shí)取X=（主閥在、下的額定開口量），類似求的計(jì)算過程，可求得，應(yīng)滿足》（為什么？）。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意使用式（1.3）時(shí)的雷諾數(shù)范圍。3.5卸荷壓力卸荷時(shí)，導(dǎo)閥前腔壓力0，0，溢流量Q=,主閥口上此時(shí)開口量為（1.14）越小越好，但太小會(huì)使很大，卸荷時(shí)主閥相當(dāng)于一個(gè)不可調(diào)壓的直動(dòng)型溢流閥，由式（1.2）有（1.15）計(jì)算時(shí)，先按[](規(guī)定的卸荷壓力指標(biāo))求出（1）及再用（1）求得（2）進(jìn)而得(2)，當(dāng)（i+1）與（i）相差不大時(shí)，（i+1）和（i+1）才是真實(shí)的、，但比實(shí)際值略?。槭裁?？）3.6壓力損失目前壓力損失用來衡量溢流閥調(diào)壓彈簧全松時(shí)進(jìn)口通過流量時(shí)進(jìn)出口壓力差，這里認(rèn)為導(dǎo)閥此時(shí)Y很大，不受調(diào)壓彈簧的影響，故略小于，但大于，為(1.16)式中為腔至d2到T口的壓力損失。3.7最小溢流量及最小開口量當(dāng)溢流閥作定壓時(shí)，主閥口處能通過的穩(wěn)定流量的最小值稱。此流量大小與油液中機(jī)械雜質(zhì)顆粒度，油液精度、進(jìn)出口壓差，閥口水力直徑、卡緊摩擦力等因素有關(guān)，目前尚無較好的計(jì)算方法，一般按過濾精度來估算(1.17)(1.18)由、可求得相應(yīng)壓力下的。3.8內(nèi)泄漏量qq指由主閥彈簧腔通過處漏至T口處的流量，q直接影響到主閥芯的阻尼特性及卡緊摩擦力，q《（1.19）式中為處的平均配合間隙，通常按H6/85～H5/84的配合公差來計(jì)算，并應(yīng)滿足》（1.5～3）（1.20）以避免雜質(zhì)顆粒將主閥芯卡住，z，b見段1.8。的選擇由chaimowasch給出，詳見[4]PP80～84。3.9液壓卡緊摩擦力主閥芯上的（軸向）據(jù)有關(guān)資料可表示為：（1.21）式中液壓卡緊系數(shù)=0.4，0.06，0.027（分別對(duì)應(yīng)開均壓槽數(shù)z=1，3，7），開均壓槽明顯地減少卡緊摩擦力；一般為使液流在槽中的流動(dòng)阻力遠(yuǎn)小于在徑向間隙中的阻力，槽寬b和槽深t應(yīng)為的十倍以上，通常取b=0.3～0.5mm，t=0.5～1.0mm，槽邊應(yīng)保持直角，兩槽實(shí)體間距應(yīng)在1.5～2.0mm以上；摩擦系數(shù)f=0.04～0.08即認(rèn)為閥芯與閥套摩擦出于邊界潤滑（又稱混合潤滑）到過渡潤滑的狀態(tài)，故按式（1.21）計(jì)算出的與實(shí)際值有出入。為保證式（1.21）的條件，閥芯圓柱度應(yīng)在4～5級(jí)精度，表面粗糙度0.4～0.2um，閥套比閥芯可降低一個(gè)精度等級(jí)。4參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1幾何尺寸的確定對(duì)于高壓閥，Vo≤8m/s,取6m/s已知條件得出取：一般取A1/A2=0.95~0.98所以：取D2=29mm主閥芯與閥套配合長度：取L=33mm。主閥芯阻尼孔直徑一般取d1=0.6~2mm,長度l1=(7~19)d1此處?。篸1=1mm,l1=10x1=10mm取H=6.5mm卸荷壓力:已知pu=0.4MPa令Q1=Qs,P=Ps,得Xs=0.7×10-3mG=mg=10x0.162=1.62N4.2彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1導(dǎo)閥芯彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧的典型公式（1）（2）式中-切應(yīng)力曲度系數(shù)旋繞比，D2-彈簧中徑外負(fù)載d-彈簧鋼絲直徑n-彈簧的有效圈數(shù)G-切變模量以上各參數(shù)中外負(fù)荷P和變形量F是彈簧設(shè)計(jì)時(shí)給出的已知條件，切變模量G是由材料決定的數(shù)據(jù)，一旦材料確定后就是已經(jīng)數(shù)，其余的三個(gè)量是設(shè)計(jì)彈簧所需要確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)。P100曲線所謂的P100是指當(dāng)彈簧的切應(yīng)力=100時(shí)所能承受的負(fù)荷值。P100曲線橫坐標(biāo)表示彈簧的鋼絲直徑，采用的是對(duì)數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示彈簧的旋繞比C由（1）式可得將以100，P以P100代入，則因此對(duì)應(yīng)一個(gè)P100值就可以得出一條曲線，不同的值曲線，它實(shí)質(zhì)反映一條等強(qiáng)度曲線，反映了一定強(qiáng)度約束條件。由（2）式可得若令∴若取C=8000代入后，上式可以改寫為所以每對(duì)應(yīng)一個(gè)單圈剛度，就可以做出一條曲線。初步選定d、D、n后，對(duì)彈簧進(jìn)行確認(rèn)計(jì)算初步選定d=1.6,n=18,n1=20.5,D=6.9所以，彈簧外徑：彈簧內(nèi)徑：旋繞比：曲度系數(shù)：彈簧鋼的切變模量G=78400N/mm2彈簧剛度：根據(jù)設(shè)計(jì)要求：設(shè)定彈簧總長H0=74.7mm,H1=70mm,H2=56mm最大壓并高度：工作負(fù)載1為：工作負(fù)載2為：壓并高度為：綜上匯總所有參數(shù)如下表所示：4.2.2主閥芯彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧的典型公式（1）（2）式中-切應(yīng)力曲度系數(shù)旋繞比，D2-彈簧中徑外負(fù)載d-彈簧鋼絲直徑n-彈簧的有效圈數(shù)G-切變模量以上各參數(shù)中外負(fù)荷P和變形量F是彈簧設(shè)計(jì)時(shí)給出的已知條件，切變模量G是由材料決定的數(shù)據(jù)，一旦材料確定后就是已經(jīng)數(shù)，其余的三個(gè)量是設(shè)計(jì)彈簧所需要確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)。P100曲線所謂的P100是指當(dāng)彈簧的切應(yīng)力=100時(shí)所能承受的負(fù)荷值。P100曲線橫坐標(biāo)表示彈簧的鋼絲直徑，采用的是對(duì)數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示彈簧的旋繞比C由（1）式可得將以100，P以P100代入，則因此對(duì)應(yīng)一個(gè)P100值就可以得出一條曲線，不同的值曲線，它實(shí)質(zhì)反映一條等強(qiáng)度曲線，反映了一定強(qiáng)度約束條件。由（2）式可得若令∴若取C=8000代入后，上式可以改寫為所以每對(duì)應(yīng)一個(gè)單圈剛度，就可以做出一條曲線。初步選定d、D、n后，對(duì)彈簧進(jìn)行確認(rèn)計(jì)算初步選定d=2,n=8,n1=10.5,D=18所以，彈簧外徑：彈簧內(nèi)徑：旋繞比：曲度系數(shù)：彈簧鋼的切變模量G=78400N/mm2彈簧剛度：根據(jù)設(shè)計(jì)要求：設(shè)定彈簧總長H0=50mm,H1=41.6mm,H2=35.1mm最大壓并高度：工作負(fù)載1為：工作負(fù)載2為：壓并高度為：計(jì)算如上所述，最后得出數(shù)據(jù)表格如下：4.3開啟壓力的計(jì)算4.3.1導(dǎo)閥調(diào)壓最低時(shí)最小開啟壓力其中P3為背壓，此處可以忽略不計(jì)，先導(dǎo)部分閥芯與閥體無配合面，液壓卡緊力省略不計(jì)。則：4.3.2導(dǎo)閥調(diào)壓最高時(shí)最小開啟壓力其中P2為背壓，此處可以忽略不計(jì)，先導(dǎo)部分閥芯與閥體無配合面，液壓卡緊力省略不計(jì)。則：4.3.3主閥調(diào)壓最低時(shí)的開啟壓力已知條件：調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時(shí)，主閥的開啟壓力p1a≥0.95p1max；此時(shí)的溢流量Qa≤0.01Qe。所以，當(dāng)導(dǎo)閥開啟的時(shí)候，此時(shí)導(dǎo)閥開啟壓力需要再上升一定數(shù)值，也就是導(dǎo)閥打開泄壓，使主閥上下腔的壓差能克服彈簧力、重力和液壓卡緊力使彈簧打開。已知求得：P1-P2=0.081MPa所以在導(dǎo)閥在4MPa的時(shí)候壓力再升高0.081MPa時(shí)，主閥芯將要打開的狀態(tài)。4.3.4主閥調(diào)壓最高時(shí)的開啟壓力已知：根據(jù)上述步驟求得：P1-P2=0.116MPa4.4閥體閥芯強(qiáng)度校核計(jì)算（1）閥體強(qiáng)度平衡閥閥體壁厚式中：——閥體壁厚（m）；D——閥體內(nèi)徑（m）,D=0.05m；Py——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa）；[]——閥體材料的許用應(yīng)力，鑄鋼：[]=100~110MPa。代入，得：所以，設(shè)計(jì)閥體的時(shí)候壁厚保證2.2mm以上滿足條件。（2）閥芯強(qiáng)度計(jì)算危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力式中A1-承壓面積A2-危險(xiǎn)斷面受力面積應(yīng)保證式中-閥體材料的屈服極限（3）螺釘強(qiáng)度計(jì)算連接底板螺釘?shù)睦瓚?yīng)力σ式中F-作用在單個(gè)螺釘上的最大軸向載荷-螺釘?shù)穆菁y內(nèi)徑應(yīng)保證式中-螺釘材料的屈服極限致謝課程設(shè)計(jì)已接近尾聲，在指導(dǎo)老師和其他同學(xué)的幫助下終于順利完成了。雖然設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，但是我始終感覺還保留著設(shè)計(jì)時(shí)的那種嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。在設(shè)計(jì)中，我深刻體會(huì)到了基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，“萬丈高樓平地起”。沒有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，所有的夢(mèng)想，所以的目標(biāo)都將會(huì)變?yōu)榛糜?，永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過為期三周的高壓先導(dǎo)式兩級(jí)同心溢流閥設(shè)計(jì)，我對(duì)溢流閥設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)一步提升了自己的設(shè)計(jì)能力，全面的了解了溢流閥設(shè)計(jì)的整個(gè)流程和注意事項(xiàng)，對(duì)于其中的設(shè)計(jì)計(jì)算的方式方法也全面的熟悉與掌握。本次設(shè)計(jì)的是高壓先導(dǎo)式兩級(jí)同心溢流閥，根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供的參數(shù)，進(jìn)行了液壓閥的幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算、分析與計(jì)算、性能分析與計(jì)算、彈簧的設(shè)