先導式減壓閥的設計方案

先導式減壓閥的設計 方案 第一章 引言 液壓傳動有很多機械傳動沒有的優(yōu)勢，如調節(jié)方便、反應靈敏、結構簡單、傳動能量大等。 我國液壓元件工業(yè)興起于 1953。興起初期，我國生產液壓元件以廣州機床研究所為主要代表。通過反求工程來制造出自己的液壓元件并取得了很大的成果。如減壓閥、溢流閥、節(jié)流閥等都做的很成功。液壓是一門新的學科，能夠掌握好液壓技術的，可以加強一個國家的機械的大力發(fā)展，更好的增強國力。 50年代的中國處于一個發(fā)展落后的建設時期，當時的國力很弱，所以只有機械的大力發(fā)展才能帶動國家的發(fā)展。但是，大型的機械需要有很好地液壓系統來支撐，所以自主研發(fā)液壓閥志在必得。 我國是一個發(fā)展中國家前期的局勢動蕩使得國家科技十分落后，液壓閥在別的國家發(fā)展的都比較早。所以我國的液壓元件的制造業(yè)經歷了一個從無到有的過程。因為發(fā)展的晚所以必定會有差距，但我國的液壓閥制造發(fā)展的十分迅速。如今我過的液壓閥制造技術已經十分成熟，并針對液壓閥的技術參數形成了系列化和標準化。 在國外。液壓技術十分純熟。外國設計制造的液壓閥性能良好。與我國的同類液壓閥進行對比，國外的液壓閥傳遞能量更大，尺寸結構更簡單，反應速度更快、更準、更穩(wěn)。液壓技術現在已經應用到各個領域，工業(yè)、民用、軍工等所有機械涉及到的都用到了液壓系統。如：工程機械、汽車、機床、船舶、農林機械、醫(yī)療器械、飛 機、坦克、導彈等。 正因為液壓系統的應用如此廣泛，所以對減壓閥的設計和研究十分有必要。本課題針對先導式減壓閥的結構設計進行研究。對其結構參數和特點進行改良，并做出三維造型。 第二章 壓技術 液壓技術是利用液體的液動力來進行能量傳遞，將液體的能量轉化為機械能，從而帶動機械運動，液壓傳遞的能量大、精確度高，所以在機械領域內應用很廣泛。無論是民用還是軍工，液壓的使用無處不在。傳遞液動力是需要一個良好的密閉環(huán)境，一絲的泄露都可能導致傳動的誤差，因此液壓元件密封性和耐磨損度要求很高。利用滾壓工藝加工液壓 元件可以很好地解決密封性和耐久度的問題。 壓技術應用 由于液壓系統的有點十分突出，所以在機械領域內，無論是高精度還是高能量傳動等都能得到廣泛的應用。具體應用如下表： 行業(yè)名稱 應用舉例 行業(yè)名稱 應用舉例 工程機械 挖掘機、裝載機、壓路機 制造機械 組合機床、沖床、自動線 礦山機械 鑿石機、開掘機、提升機、液壓支架 輕工機械 打包機、注塑機 灌裝機械 食品包裝機、真空鍍膜機 建筑機械 打樁機、液壓千斤頂 汽車工業(yè) 高空作業(yè)車、汽車起重機 冶金機械 軋鋼機、步進加熱爐 鑄造機械 砂型壓實機、加料機、壓鑄機 紡織機械 紡織機、印染機 鍛壓機械 壓力機、模段機、空氣錘 壓技術的發(fā)展 自帕斯卡在 17 世紀中葉提出靜壓傳動原理，世界第一臺水壓機于18 世紀在英國制造出來算起，液壓傳動已有百年的歷史了。由于早期的液壓技術的不成熟和當時社會的生產力低下，所以液壓傳動技術應用并不廣泛。 由于 19 世紀是有工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動了液壓傳動技術的大力發(fā)展和步入成熟。自 20 世紀 50 年代中國開始自主研發(fā)制造液壓閥至今，中國的液壓技術有了一個質的飛躍。中國歷經一個從無到有的過程。到現在中國液壓閥已經發(fā)展到了有自己的系列和標準。短短的幾十年的時間，液壓技術發(fā)展到這個程度，最重要的原因就是需求。沒有需求就沒有存在的意義。在機械行業(yè)里，很多的機器都離開了液壓都將不能很好地完成工作。如汽車，如果沒有液壓系統制動系統將無法變得像現在這么靈敏。如重型工程機械，如果沒有液壓系統，哪來那么大的扭矩來提供動力？如果沒有液 壓系統，數控機床的精密性將大打折扣。就是因為有需求，才使得液壓閥發(fā)展的如此迅速。就是因為有需求才使得液壓閥的發(fā)展前景一片光明而且會使液壓閥向更精確、更大功率、更高效、更節(jié)能、集成度更高和功能復合化發(fā)展?，F如今，電液比減壓閥、數字閥、電液伺服液壓缸的使用越來越多，這將成為液壓閥發(fā)展的新趨勢。 壓閥 減壓閥是其出油口壓力低于進油口壓力且使壓力達到一定的值時使壓力保持一定的平衡關系的裝置。減壓閥的使用場合是需要減壓的液壓系統的支路上。 按調節(jié)要求的不同，有保證出口壓力恒定的定值減壓閥、保證進出口壓力差恒定的定差減壓閥和保證進出口壓力成一定比例的定比減壓閥。如無特變指明，所說的減壓閥就是指定值減壓閥。減壓閥有兩種形式的，但 液壓系統只基本都是用先導式減壓閥，直動式減壓閥運用較少。 由于減壓閥能使出口壓力低于進口壓力且維持恒定，不受入口壓力和通過流量大小等的影響，因此在液壓傳動中先導式減壓閥主要用于某一支路壓力需要比主系統壓力低且穩(wěn)定的工作壓力場合。當系統中的某一支路需要一個比系統壓力低的壓力時，我們可以在其支路上串聯一個先導式減壓閥。 導式定值減壓閥 圖 2圖所示，該閥由上方的溢流閥進行先導調壓，然后再由主閥減壓。 壓力油從進油口進入閥內，產生壓力 后壓力油經過減壓口減壓后從出油口出來壓力由 2。這就是減壓過程。 出口壓力油通過閥體 6 與閥蓋 8 上的油孔進入閥蓋 8 上與主閥 7 連接的孔中的下腔。通過錐閥閥座 4 中的阻尼孔進入錐閥閥座的內油管作用在錐閥閥芯 3 上。當油液的壓力低于低于設定值時，則液壓油的油壓無法將錐閥閥芯頂開，主閥阻尼孔 9 中沒有能夠流動的液壓油，因此主閥上下腔無法產生壓力差，所以無法達到減壓效果。 當油液的壓力高于先導閥彈簧的彈力時，則液壓油將錐閥閥芯頂開，液壓油從先導閥的泄油孔回油箱，由于油液的損失，使得主閥上下端產生壓力差，液壓油作用在主閥底部的壓力高于閥芯上端的壓力使主閥向上提升，從而減壓口面積減小，達到減壓效果。降壓后的出口壓力會穩(wěn)定在調定的范圍內。 設：主閥和先導閥有效作用面積分別為 A、 簧剛度分別為 導閥彈簧預壓縮量 導閥開口量 X；主閥彈簧預壓縮量 閥開口量 Y 和主閥最大開口量 ： 當： ，油液壓力大于先導閥彈簧的彈力，錐閥閥口打開，液壓油從鞋油口流回油箱，起減壓作用。 圖中 設定壓力值； 壓力平衡關系： x（ ） （ 2 )( m a y （ 2 所以，出口壓力： 閥彈簧預壓緊力 96 294N。主閥彈簧的預壓縮量 Y=（ 2 5） S （ 4 式中的系數，在大流量時取最大 值，反之取小值。 S 主閥開口量（ 所以，取 Y=2。 減壓閥經過阻尼孔后的壓力損失經驗為 :2 3 根據計算公式得： 1P m 壓 （ 4 S m a a x 2 （ 4 式子中， r 閥芯底面槽的半徑 1（ Y 主閥彈簧的預壓縮量 ( 閥口最大開口量（ 計算得出 :925N/m。 在主閥彈簧的剛度 預壓縮量 Y 選定之后，計算出主閥彈簧的預壓緊力公式 t/Y 得， 額定流量 q=250L/，主閥彈簧的預壓緊力在 范圍內，所以符合要求。取 在已知條件：主閥彈簧的最大載荷 F= ） =3925(量 為 25算出彈簧的主要尺寸。 圖 4主閥彈簧 根據工作要求確定彈簧的結構、材料和許用應力，要求中需滑閥動作靈敏、可靠；所以這種彈簧材料為碳素彈簧應該列為第組類 1）首先初選彈簧的直徑為 d=2 第八版 高等教育出版社 主編：濮良貴 紀名剛 表 166里也考慮到了外徑為 20右得 C=10。 3）計算彈簧絲的直徑，有公式得：曲度系數 = (4因為彈簧在一般條件下工作，所以選擇彈簧材料在 d=2，由表 16擇， 查表 16 =2000=800大工作載荷為 F，其強度計算公式為： 再根據設計公式： （ 4 800 K F C= (4式中 彈簧材料的許用扭轉應力（ F 軸向載荷（ N）； d 彈簧絲的直徑（ C 彈簧指數，又稱為旋繞比 K 曲度系數，又稱應力修正系數。 d2明與初選值相符。 故采用 d=2 4）計算彈簧的工作圈數 根據公式： n= ,以根據表 16=80000 n= （ 4 所以 n取 n=6 簧的穩(wěn)定性 彈簧的髙徑比較大時，彈簧容易失穩(wěn)，所以想要彈簧不失穩(wěn)，則需要讓彈簧的髙徑比小于其失穩(wěn)的臨界值。根據機械設計 第八版 高等教育出版社 主編：濮良貴 紀名剛所給出的合適的值，當兩端固定時，取 b；當一段固定，另一端自由轉動時，取 b；當兩端都自由轉動時，取 b 。 根據公式： （ 4 =2+25/6+取 t=7 彈簧的自由長度 =d=7=46 （ 4 = 因為在主閥中彈簧一段固定，另一端自由轉動，所以取得 所要求的值（ 所以彈簧不會失穩(wěn)。 極限載荷 根據公式 : s=800=1000 （ 4 彈簧在極限載荷下的 1 4 0 =（ 4 彈簧最小工作載荷為： 1F = （ 4 彈簧在最大載荷下的變形量： j （ 4 最大載荷下的彈簧高度： （ 4 最大工作載荷下的彈簧高度： 12546102 （ 4 最小工作載荷下的彈簧高度： 10=466 （ 4 彈簧的中徑 2D 、外徑 D、內徑 1D 為： 2D =0 2=20,D= 2D +d=22, 1D = 2D 8圈數： 1n =n+ （ 4 彈簧螺旋線升角：t 21 = （ 4 導閥彈簧的設計 圖 4先導閥要實現調壓和穩(wěn)壓作用，先導閥首先是起調壓作用。取可調試壓力為34失（ 所以 （ 4 故?。?d=3 先導閥要實現調壓和穩(wěn)壓作用，所以 取 。 查機械設計 第八版 高等教育出版社 主編：濮良貴 紀名剛 ，根據表 16（ 4 K= （ 4 查表 16 查表 16 以根據表 16=80000 =10。 = （ 4 取 n=10圈。 因為彈簧在一般條件下工作，所以選擇彈簧材料在 d=2，由表 16擇，查表 16 =2000=800大工作載荷為 F，其強度計算公式為： 再根據設計公式： （ 4 d=3 簧的穩(wěn)定性 彈簧的髙徑比較大時，彈簧容易失穩(wěn)，所以想要彈簧不失穩(wěn)，則需要讓彈簧的髙徑比小于其失穩(wěn)的臨界值。根據機械設計 第八版 高等教育出版社 主編：濮良貴 紀名剛所給出的合適的值，當兩端固定時，取 b；當一段固定，另一端自由轉動時，取 b；當兩端都自由轉動時，取 b 。 根據公式： （ 4 =3+10/10+ t=5 彈簧的自由長度 =d=10=56 （ 4 = 因為在主閥中彈簧一段固定，另一端自由轉動，所以取得 所要求的值（ 所以彈簧不會失穩(wěn)。 極限載荷 根據公式 : s=720=9 （ 4 彈簧在極限載荷下的 =（ 4 彈簧最小工作載荷為： 1F =0 彈簧的剛度計算 ,有式子得：1158 380 0008 32 （ 4 彈簧在最大載荷下的變形量： j j （ 4 最大載荷下的彈簧高度： 。 （ 4 最大工作載荷下的彈簧高度： 61056102 （ 4小工作載荷下的彈簧高度： （ 4簧的中徑 2D 、外徑 D、內徑 1D 為： 2D = 3=15,D= 2D +d=18, 1D = 2D 2圈數： 1n =n+0+ （ 4 彈簧螺旋線升角：t a nt a n 121 = （ 4 圖 4導式減壓閥裝配圖 圖 4減壓閥內部結構 圖 4導式減壓閥爆炸圖 結 論 通過對先導式減壓閥的深入了解和探究，為了對先導式減壓閥進行研究，我才能夠網上購買了一個舊的先導式減壓閥，將其拆卸以加深對其構造的了解。結合現有的成品和有關文獻資料，我進行了自己的先導式減壓閥的結構設計。我下載了很多文獻資料，有期刊、論文、報紙和研究成果等，還有課本所學和機械設計手冊。通過對這些文獻的閱讀，我深入的了解了先導式減壓閥的工作原理和工作特性以及先導式減壓閥的優(yōu)缺點等。 了解先導式減壓閥以后，我通過了對各類減壓閥的分析，結合其優(yōu)缺點，選擇了理想的先導閥和主閥的結構。我擬定了兩種不同的方案，最終確定了管接式的先導式減壓閥作為設計對象，自擬閥的流量和工作壓力后，進行閥的進出口直徑、閥芯的結構參數、各個部件上的節(jié)流口、主閥和先導閥的彈簧的設計計算。根據計算的數據對先導閥錐閥和閥座、主閥閥體、先導閥閥體和調節(jié)栓進行選型。 連接螺釘以國家標準選定。 參考文獻 1 主編 /劉樂平 陳衛(wèi)國 戴哲敏 液壓與氣壓傳動 江西教育出版社 . 2 濮良貴，紀名剛主編，機械設計 ，高等教育出版社， 3 李壯云主編，液壓元件與系統，第 2版，機械工業(yè)出版社， 4 主編 /洪家娣 李 明 黃興元 機械設計指導 江西高校出版社 . 5 成大先 行本）：機械傳動 S學工業(yè)出版社，6 李志鵬 ， 劉名蘭 ， 王貴生 ， 先導式減壓穩(wěn)壓閥結構與性能優(yōu)化設計 ， 2004. 7 葉榮科 ， 王強 ， 王建春 ， 先導式三通減壓閥及其應用 ， 1999. 8 龔秉周 ， 陳斌 ， 李金偉 ， 先導式電液比例方向閥結構改進設計 ， 2007. 9 王慧 ， 賀超 ， 先導活塞式減壓閥的工作原理及應用 ， 2011. 10 周銘杰 ， 淺談減壓閥的結構設計 ， 2005. 致 謝 經過兩個多月的學習和深入探討，發(fā)現以前學習的東西還只是很少的一部分，甚至現在要用到的好多東西都沒有學習到。做畢設就是一個學習的過程，兩個多月的時間雖然不算很長，但是也不算很短，在這兩個月的摸爬滾打中，我一直在學習，不斷地用學習來充實自己，把無論是現在學習還是今后工作中能