【正文】 通常將流量系數(shù)看成常數(shù)，帶來(lái)的誤差并不大，卻可以大大地減化計(jì)算。所以，尾碟附近流速的軸向分量接近于零，即 2v? ? 0。在此取 d4=8mm， l4=17mm， d5=6mm。 (2) 額定流量 Qe=60 L/ min 。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(lái)困難。先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)一般分為直動(dòng)式和差動(dòng)式二種。三級(jí)同心式閥具有這方面改進(jìn)的余地 ， 例如：將主閥芯尾碟拉長(zhǎng)，在尾碟處加節(jié)流環(huán)，使油液壓力從進(jìn)口到溢流口逐級(jí)釋壓，便是一種很好的低噪聲溢流閥。這種閥的結(jié)構(gòu)雖不及上述二種簡(jiǎn)單 ， 但 其工作性能要比上述任何一種好。 (即圖 34 中 A 、 B 兩點(diǎn)的間的時(shí)間間隔 )。 12C39。 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(lái)控制。 溢流閥 一種 壓力控制閥 ， 在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用，穩(wěn)壓 作用 ，系統(tǒng)卸荷 作用 和安全保護(hù)作用。 對(duì) 溢流閥 的開(kāi)發(fā)和深入研究也存在著許多問(wèn)題 。通過(guò)數(shù)字仿真分析了閥的靜特性 ， 并進(jìn)行了參數(shù)預(yù)測(cè)及 優(yōu)化。此外還有變阻尼器結(jié) ， 它是在主閥芯上安裝一滑閥 ， 形成環(huán)形阻尼器 。 先導(dǎo)控制式溢流閥的結(jié)構(gòu)有三級(jí)同心式，二級(jí) 同心式和 — 級(jí)同心式， 其先導(dǎo)閥使用的彈簧有線性彈簧和非線行彈簧．非線性彈簧用于液壓閥有很大 的優(yōu)越性， 但至今應(yīng)用的卻不多見(jiàn)。通過(guò)科研攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，在液壓伺服比例系統(tǒng)和元件等成果已用 于生產(chǎn)。并于 1977 年正式完成了公稱(chēng)壓力為 的高壓閥新系列的設(shè)計(jì)。尼斯克 (G 控制元件 (即各種 液壓閥 )在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流 量和方向。它的發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)品性能的提高。液壓油是液壓 系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類(lèi)。近 20~30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快， 居 世界領(lǐng)先地位。二通插裝閥作為不同于常規(guī)閥的另一類(lèi)液壓閥類(lèi)，也正在開(kāi)拓著它的使用范圍。 直動(dòng)式溢流閥 ， 它不只適用于低壓小流量系統(tǒng) ， 近來(lái)也出現(xiàn)了高壓大流量直動(dòng)溢流閥 ， 西德力士樂(lè)公司生產(chǎn)的 DSD型直動(dòng)式溢流閥最高壓力 5 可達(dá) 40MPa及 63MPa。 日本川崎重工業(yè)公司研制出了二級(jí)同 心低 噪聲溢流閥 ，把節(jié)流部分做成長(zhǎng)通道， 消除急劇的縮 流。 這樣的阻尼器結(jié)構(gòu)具有加工容易 ， 成本低 ， 阻尼可靠的特點(diǎn) 。 先導(dǎo)閥的溢流量應(yīng) 盡量小 ， 且保持恒定 。 另外 溢流 閥和液壓系統(tǒng)理論分析 、 綜合和設(shè)計(jì)方法 ， 也將與 微型 計(jì)算機(jī)直接結(jié)合 ，構(gòu)成 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化 — 體化 ， 逐步代替半經(jīng)驗(yàn)的估算方法 。 綜上所述， 液壓技術(shù)是現(xiàn)代科技中非常重要的技術(shù)手段，而溢流閥作為液壓系統(tǒng)中一個(gè)非常關(guān)鍵的部件，對(duì)溢流閥的研究必將改善溢流閥的工作性能，從而提高整個(gè)液壓系統(tǒng)的操作性能，在實(shí)際生產(chǎn)中， 必將帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。這樣，由于節(jié)流孔中有油液通過(guò)，便在主閥芯活塞 下腔和上腔之間形成壓力差，給主閥閥芯造成一個(gè)向上的 11 力。 （ 6） 當(dāng)系統(tǒng)壓力升到調(diào)定壓力時(shí)，閥內(nèi)通過(guò)額定流量，此時(shí)主閥芯受力方程為： 1 1 1 1 1 1 2 2 0s in 2 ( )yfA p C D y p A p K y y G F??? ? ? ? ? ? （ 25） 到此，溢流閥開(kāi)啟完成。 （ 5）卸荷時(shí)間：指卸荷信號(hào)發(fā)出后由穩(wěn)態(tài)壓力狀態(tài)到卸荷壓力狀態(tài)所需的時(shí)間。 3） 二級(jí)同心式閥比較穩(wěn)定 。 18 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(zhǎng)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。 所以球閥結(jié)構(gòu)使主閥 開(kāi)啟比較迅速， 從而使升壓時(shí)間 t1 較短 (見(jiàn)圖 214)；但是球閥的過(guò)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(zhǎng) (見(jiàn)圖 214)。當(dāng)適當(dāng)減小 (a2a`2) 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 Kt2 的減小，可改善低壓范圍的調(diào)壓穩(wěn)定性，從而在低壓到高壓的范圍內(nèi)，可減少調(diào)壓彈簧的根數(shù)。 (7) 卸荷壓力 px= MPa。 (15) 主閥彈簧的裝配長(zhǎng)度 l1 l1= L1 h1 式中： L1—— 主閥彈簧的自由長(zhǎng)度 ，見(jiàn)靜態(tài)特性計(jì)算部分； h1—— 主閥彈簧預(yù)壓縮量 ，見(jiàn)靜態(tài)特性計(jì)算部分。這樣，實(shí)際液動(dòng)力會(huì)比計(jì)算出來(lái)的小，若主閥開(kāi)度較大則使得 1? 過(guò)小 2v 過(guò)大則穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力可能出現(xiàn)零值甚至反向。 通過(guò)主閥芯溢流孔的流量等于通過(guò)導(dǎo)閥的流量 Q2，取近似 Q2= Qe。 （ 4） 導(dǎo)閥閥口節(jié)流方程式 29 2 2 2 2 32 ()Q C A p p??? (37) 式中 ： 2Q —— 通過(guò)導(dǎo)閥得流量； 2C —— 導(dǎo)閥流量系數(shù)； 2A —— 導(dǎo)閥節(jié)流面積； 2 2 2 2 2sin ( sin 2 ) sin2yA y d d y? ? ? ? ?? ? ? (38) 式中 ： y —— 導(dǎo)閥得開(kāi)度。因此，計(jì)算靜態(tài)特性時(shí)要列寫(xiě)流量方程式和力平衡方程式，作為計(jì)算靜態(tài)特性的基礎(chǔ)。主閥彈簧只是在低壓和無(wú)壓力時(shí)使主閥關(guān)閉，因此主閥彈簧剛度可以很小。 三級(jí)同心式閥主閥口直徑小，面積梯度就小，流量增益低，有利于穩(wěn)定儲(chǔ)備，即對(duì)穩(wěn)定性有利；主閥芯上的尾碟，使穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力有助于閥口關(guān)閉，也是增加穩(wěn)定性的 措 施。此外還必須盡量減少導(dǎo)閥前腔的容積，若結(jié)構(gòu)布置的需要致使容積過(guò)大時(shí)，可加添消振墊如圖 217 a）所示 ） ，以改變這一容腔流速場(chǎng)分布，或采用消振塞（如圖 217 b）所示 )，利用微型吸振原理來(lái) 消除 尖叫和振動(dòng)。 圖 211 主閥芯 main valve spool 3） 閥座 閥座用來(lái)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 19 靠的密封 性 能 。當(dāng)然，這只是從流速聲來(lái)說(shuō)的。結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)時(shí)，在 滿足 工作性 能的基礎(chǔ)上，要做到結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，制造容易 ， 使用維修方便。一般規(guī)定：開(kāi)啟壓力比應(yīng)不小于 90% ，閉合壓力比應(yīng)不小于 85% ，其靜態(tài)特性較好。由這一工作過(guò)程可見(jiàn)，導(dǎo)閥起著感受壓力變化的作用，主閥起著溢流的作用。 分類(lèi) 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 。它的發(fā)展決定了機(jī)電產(chǎn)品性能的提高。對(duì)于 — 級(jí)同心式先導(dǎo)溢流閥的穩(wěn)定性 ，研究結(jié)果 認(rèn)為阻尼孔的直徑取 合 理值時(shí) ， 先導(dǎo)閥彈簧 剛 度對(duì)穩(wěn)定性影響不大 ， 由此可以根據(jù)靜態(tài)特性設(shè)計(jì)選擇彈簧 ， 且指出了先導(dǎo)閥芯位移超調(diào)量最大 ， 主閥芯超調(diào)量次之 ， 壓力超調(diào)量最小。 國(guó)內(nèi)外從六十年代初開(kāi)始對(duì)先導(dǎo)控 制 式溢流閥進(jìn)行研究 ， 經(jīng)歷了定性和定量研究階段 ， 溢流閥靜態(tài)特性研究方面的成果 ， 衡量靜態(tài)特性的指標(biāo)有定壓誤差 、 卸荷壓力 、 內(nèi)泄 流量 和調(diào)壓范圍 。碟形彈簧的剛度是可變的， 其彈力和變形 量不呈線性關(guān)系?；钊龀皱F閥的運(yùn)動(dòng)中不致于傾 倒， 有效地控制徑向振動(dòng) 。榆次液壓件有限公司的高性能組合齒輪泵，可廣泛用于工程、冶金、礦山機(jī)械等領(lǐng)域。 我國(guó)液壓技術(shù)發(fā)展概述 我國(guó)的液壓工業(yè)及液壓閥的制造，起始于第一個(gè)五年計(jì)劃 （ 1953~1957 年） ，期間，由于機(jī)床制造工業(yè)發(fā)展的迫切需求， 50 年代初期，上海機(jī)床廠、天津液壓件廠仿造了蘇聯(lián)的各類(lèi)低壓泵、閥。 1905 年將工作介質(zhì)水改為油 ， 又進(jìn)一步得到改善 。近年來(lái)，液壓技術(shù)由于廣泛應(yīng)用了高新技術(shù)成果，使基礎(chǔ)產(chǎn)品在水平、品種及擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面都有很大提高和發(fā)展 。 現(xiàn)在世界各國(guó)都重視發(fā)展基礎(chǔ)產(chǎn)品。布拉曼 (Joseph Braman,1749 1814) ， 在倫敦用水作為工作介質(zhì) , 以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上 , 誕生了世界上第一臺(tái) 水 壓機(jī) 。 在社會(huì)和工程需求的強(qiáng)力推動(dòng)及機(jī)械與電氣傳動(dòng)及控制的挑戰(zhàn)下，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)將依托科學(xué)，不斷發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，滿足客觀需求，變得更為綠色化、機(jī)械電子一體化、模塊化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，將自身推進(jìn)到新的水平。天津特精液壓股份有限公司的三種齒輪泵，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、耐高壓、噪聲低、性能指標(biāo)先進(jìn)等特點(diǎn)。 第二種結(jié)構(gòu)為錐閥帶活 塞，且將活塞銑扁， 進(jìn)口壓力可以作用于活塞底部的結(jié)構(gòu)。 還有的先導(dǎo)控制 溢流闊的導(dǎo)閥彈簧為碟形非線性彈簧 。 2） 溢 流 閥的研究歷史成果 對(duì)溢流閥的研究?jī)?nèi)容 ， 主要包括理論研究，實(shí) 驗(yàn)研究和數(shù)字仿真。 針對(duì)三級(jí)同心式先導(dǎo)溢流閥的穩(wěn)定性問(wèn)題 ，運(yùn)用穩(wěn)定工作點(diǎn)攝動(dòng)線性化法進(jìn)行了研究 ， 指出在忽略泄漏與先導(dǎo)閥前阻尼時(shí) ， 只有先導(dǎo)閥的開(kāi)度始終大于某一定值 ， 溢流閥才能穩(wěn)定工作。 液壓傳動(dòng)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的地位和作用十分重要。 溢流閥的主要功用是： 1) 維持液壓系統(tǒng)中的壓力近于恒定； 2) 對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)行調(diào)壓； 3) 防止 液 壓 系統(tǒng)超載，起安全作用； 4) 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。當(dāng)油路壓力下降，與上述過(guò)程相反，主閥與導(dǎo)閥就將依次關(guān)閉，溢流閥停止溢流。 開(kāi)啟壓力比： ? ?/ 1 0 0 %K k sP P P?? 閉合壓力比： ? ?/ 1 0 0 %B B sP P P?? 兩者越大及越接近 ， 溢流閥的啟閉特性越好。 8） 內(nèi)泄流量 qnx（ L/ min） 溢流閥的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 閥的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牽涉到工作性能、制造、使用 和維修。三級(jí)同心式閥由于液流經(jīng)閥口至溢流口是一個(gè)收縮流動(dòng)，溢流口的流速相比之下較高，所以噪聲較大。圖 25 中主閥芯 帶有消振尾碟，幾何形狀比較復(fù)雜。直動(dòng)式閥座設(shè)有二級(jí)孔 (見(jiàn)圖 216), 一 端小孔起適當(dāng)?shù)淖枘嶙饔?，能消除尖叫?振 動(dòng)。 23 3 先導(dǎo)式溢流閥詳細(xì)設(shè)計(jì) 先導(dǎo)式 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，先導(dǎo)型 優(yōu)于直動(dòng)型。 活塞下邊面積稍小于上邊面積，主閥關(guān)閉時(shí)的壓緊力主要靠這個(gè)面積差形成液壓力作用在主閥芯上。 代入，得： ? ?（ m） 靜態(tài)特性計(jì)算 基本方程式 先導(dǎo)式溢流閥的靜態(tài)特性決定于導(dǎo)閥、主閥和節(jié)流口結(jié)構(gòu)參數(shù)。 22 120 330 0 1 222 0( ) ( )14 gdQ A p pl???? (36) 式中 ： p1—— 主閥芯活塞下腔作用力； P2—— 主閥芯活塞上腔作用力； 0Q —— 通過(guò)節(jié)流孔的流量； 0A —— 節(jié)流孔截面積； ? —— 油的運(yùn)動(dòng)粘度； ? —— 油的重度。于是，主閥芯溢流孔流速為： 32 ? ?23 22334 0 .0 14 ev dd???? (319) 雷諾數(shù)的表 達(dá) 式為： 33 234e dv QR v v d??? 由于 Q2很小， Re 很小，主閥芯溢流孔內(nèi)流動(dòng)為層流，可以 ?? ～ ， ? ? ， 2e?? 。所以，設(shè)計(jì)尾碟和選取半錐角 1? 時(shí)要加以注意。 l1的數(shù)值要在主閥彈簧設(shè)計(jì)后才能確定。 (8) 內(nèi)泄流量 q≤ L/ min。 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 218 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。 圖 213 閥芯類(lèi)型 type of the spool 20 圖 214 動(dòng)態(tài)特性圖 Dynamic characteristics chart 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(jiàn)圖 215)。 圖 210 主閥體 Main valve body 2） 閥芯 控制型溢流閥主閥芯上下 側(cè)面積 差的大 小直接影響到閥 的性能，應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。 三級(jí)同心式閥中，當(dāng)液流高速流出時(shí)，由于流動(dòng)方向慣性在尾碟底部形成一個(gè)負(fù)壓渦流區(qū)（負(fù)壓是不穩(wěn)定的 ） 。 (即圖 35 中的 2t? )。 閉合過(guò)程 其過(guò)程與開(kāi)啟過(guò)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(kāi)啟壓力要小。但此力還不足以克服主閥彈簧 11 的預(yù)壓縮力，因此主閥還不能打開(kāi)。 本設(shè)計(jì)將結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工作，運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際的工作方法，在曾經(jīng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)用價(jià)值較高，工作性能較好的先導(dǎo)式溢流閥。 隨著高壓 、 高速、大流量和高效率液壓系統(tǒng)發(fā)展的需要 ， 對(duì)節(jié)能型、低噪聲和嵌裝式溢流閥的研究也日益增多 ， 逐步取得了實(shí)質(zhì)性的突破 。 主閥液動(dòng)力對(duì)啟閉特性的影響 。 先導(dǎo)式溢流閥其主閥和先導(dǎo)閥的相互位置配備有三種形式：直角式 ， 平行式和同軸式 。在閥座上開(kāi)出了許多小孔， 防止產(chǎn)生負(fù)壓。 壓力為 31． 10MPa時(shí)流量可達(dá) 332 L／ min。 4 此外，