毕业设计--液压控制阀的研究与设计

毕业设计--液压控制阀的研究与设计内容摘要：

簧 常州工 学 院 10 图 33 YF 型三节同心先导溢流阀（板式） 阀体 主阀座 主阀芯 阀 盖（先导阀体） 先导阀座 先导阀锥式阀芯 调压弹簧 调节杆 调压螺栓 手轮 1主阀弹簧 先导型溢流阀的先导阀是一个小规格的锥阀式直动溢流阀，其弹簧用于调定主阀部分的溢流压力。 主阀的弹簧不起调压作用，仅是为了克服摩擦力使主阀芯及时回位而设置。 (2) 工作原理：设 Ac 为先导阀阀座孔面积（ m2 ） ,Fx、 Kx为先导阀弹簧预紧力、刚度 ,Ft、 G、 Ff、 Ky 为主阀弹簧预紧力、自重、摩擦力。 当 P2Ac Fx 时 ,导阀关闭 ,主阀也关闭。 当 P2A c Fx 时 ,导阀打开 ,主阀两端产生压差 :△ p 当 △ p Ft+G+Ff 时 ,主阀关闭。 △ p Ft+G+F f 时 ,主阀打开稳压溢流或安全保护。 由 [1]得主阀芯和导阀的力平衡方程分别为： fy FGyyKAPAP  )( 02211 )( 02 XXKAP xc  由上两式可得溢流阀进口压力为： ])([1)( 010121 fycx FGyyKAXXAKAAP  （ Pa） (33) 调压原理：调节调压螺帽 ,改 变硬弹簧力 ,即可改变压力。 特点 : ∵ 溢流阀稳定工作时 ,主阀阀芯上部压力小于下部压力。 ∴ 即使下部压力较大 ,因有上部压力 ,弹簧可做得较软 ,流量变化引起阀心位置变化时 ,弹簧力的变化量较小 ,压力变化小。 又 ∵ 调压弹簧调好后 ,上部压力为常数。 ∴ 压力随流量变化较小 ,克服了直动式溢流阀的缺点。 还 ∵ 先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的 1%左右 ∴ 先导阀阀座孔的面积 AC、开口量 x、调压弹簧刚度 KX都不必很大 ∴ 先导型溢流阀广泛用于高压、大流量场合。 溢流阀的主要性能 液压控制阀的研究与设计 11 静态特性 ： (1) 压力调节范围 定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降最大和最小调定压力差值。 （ 2）启闭特性 定义：溢流阀从开启到闭合全过程的被控压力 p 与通过溢流阀的溢流量 q 之间的关系。 一般用溢流阀处于额定流量、额定压力 Ps 时，开始溢流的开启压力 Pk 和停止溢流的闭合压力 PB 分别与 Ps 的百分比来表示。 开启压力比： KP =(Pk/Ps) 100% 闭合压力比： BP =( PB /Ps) 100% 两者越大及越接近 ,溢流阀的启闭特性越好。 一般规定：开启压力比应不小于90%，闭合压力比应不小于 85%，其静态特性较好。 (3) 卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。 (4) 最大允许流量和最小稳定流量：溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声。 动态特性 （ 1）压力超调量：最大峰值压力与调定压力的差值。 （ 2）响应时间：指从起始稳定压力与最终稳态压力之差的 10%上升到 90%的时间。 (即图 34 中 A、 B 两点的间的时间间隔 ) （ 3）过渡过程时间：指从调定压力到最终稳态压力的时间。 (即图 34 中 B 点到C 点间的时间间隔 ) （ 4）升压时间：指溢流阀自卸荷压力上升至稳定调定压力所需时间。 （即图 35的 △ t1） （ 5）卸荷时间：指卸荷信号发出后由稳态压力状态到卸荷压力状态所需的时间。 (即图 35 中的 △ t2) 常州工 学 院 12 (pnp0)(pnp0)(pnp0)(pnp0)166。 164。 ptpp n0P0CBAt 1 图 34 流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性 DC(pnp0)(pnp0)tpp n0P0BAt 1 图 35 溢流阀升压与卸荷特性 先导型溢流阀的静态特性分析 ： 以本次设计中绘制ＹＦ型溢流阀为例：具体尺寸见相关装配图及零件图。 （ 1）开启过程： 设额定排放压力 pn=16MPa，开启压力 pk=14MPa，先导阀弹簧刚度为 Kx=４ 2Ｎ液压控制阀的研究与设计 13 ／ mm、预压缩量为 X0=５ mm，主阀弹簧刚度Ｋ y＝ 20N/mm、预压缩量 y0=40mm 额定流量 qn=120L/min，主阀芯与阀孔间的摩擦力 为 Ff，上、下腔的液压力分别为 p2和 p1，而其上下有效作用面积分别为 A2和 A1 A2= )1640(4 22 =1055 mm2； A1= )(4 22 =1016 mm2 1016105512 AA= (符合在 ~ 之间的条件 ) 主阀芯自重为： G=mg==， 先导阀孔座面积为： Ac=  = mm2 稳态时的主阀开度 y=，则： A. 当液压系统压力 p1 低于先导阀的开启压力 pk 时，先导阀保持关闭。 根据 [1]此时主阀芯受力条件为 A1 p1 A2 p1+Kyy0+G+Ff (34) 式中 KX、 Ky 分别为先导阀弹簧和主阀弹簧的刚度（ N/m）； X0、 y0 分别为先导阀弹簧和主阀弹簧的预压缩量（ m）。 此时阀口仍关闭。 B. 当系统压力上升到先导阀的开启压力时，先导阀处于即将开启但未开启的状态，主阀芯受力关系仍为式（ 34） C. 当系统压力升高超过 先导阀开启压力时，先导阀打开，液压油经由阻尼孔流向先导阀再流回油箱。 此时主阀芯上下两腔将产生压力差，但尚未到达足以抬升主阀芯的程度，根据 [1]主阀芯的受力方程为： A1 p1q A2 p2q+Kyy0+G+Ff （ 35） D. 当系统压力上升到主阀开启压力时，通过阻尼孔的流量增大，产生的压力差使主阀芯处于平衡状态：根据 [1]有力平衡方程： A1 p1n = A2 p2n + Kyy0+G+Ff （ 36） 图 36 先导型溢流阀示意图 E. 当系统压力高于主阀开启压力时，主阀开启，根据 [1]其受力为 111111 2sin  ypDCpA  = A2 p2+Ky（ y0+y） +G+Ff （ 37） 12C39。 P 2p 1尾碟D 1A 2A 1xqq pq lq 1cAcx常州工 学 院 14 式中， y 为主阀口的开度（ m）； 1  为液体入射角，近似等于维阀半维角 1 =（ 0）； D1=16 为主阀座孔直径（ m）。 根据 [7]主阀口流量系数 C1=～０ .8(取０ .8)为。 F. 当系统压力升到调定压力时，阀内通过额定流量，根据 [1]此时主阀芯受力方程为： 1111 2s in  nn ypDCpA  = A2 p2n+Ky（ y0+y） +G+Ff （ 38） 到此，溢流阀开启完成。 (2) 闭合过程： 其过程与开启过程相反，但各关键点相似，不同的是由于摩擦力方向改变，造成阀口的关闭压力比相应的开启压力要小。 (3) 静态特性关系式 先导型溢流阀在稳态溢流条件下，满足下列关系式： A. 根据 [1]，主阀口出流方程式为 1111 2s i n pyDCq  （ m3/s） (39) 式中， p1 为受控压力（Ｐ a），油液密度  =900（ kg/m3） ,其他参数意义同前。 Ｂ . 主阀芯受力平衡方程式： 11pA A2 p2＝ Ky（ y0+y）＋ 1111 2sin  ypDC +G Ff （Ｎ）（ 310） 式中， Ff开启时取正号，闭合时取负号；其余参数意义同前。 C. 通过主阀芯阻尼孔的流量方 程式： 阻尼孔结构为细长孔，根据 [3]其流量 q= )(221039。 ppAC  (m3/s) (311) 式中阻尼孔。