【文章內(nèi)容簡介】 A—— 閥座口面積。 如果忽略 控制活塞和錐閥 閥 芯的摩擦阻力 不計的話 ， 原式 便 可簡化為： 1( ) ( )K B A A tKKAp p p p F GAA? ? ? ? ? 如果將Ａ口接油箱的話，則 0Ap? ，上式又可變?yōu)? 1 ()K B tKKAp p F GAA + + 從上述公式中可以看出，液控單向閥如果要反向開啟的話，其反向開啟時的控制壓力主要取決于進(jìn)油腔壓力 Bp 和錐閥活塞與控制活塞的面積比/ KAA，同時，也與 A腔壓力 Ap 有關(guān)系。 （ 2）性能要求 液控單向閥除了應(yīng)該具有的單向閥的基本功能之外，還應(yīng)該要滿足以下要求： 。 。 。 根據(jù)流量和壓力，參考《現(xiàn)代機(jī) 械設(shè)計手冊》選用型號為 4CT 的液控單向閥。 溢流閥的選擇 溢流閥是通過閥口的開啟溢流，來維持被控制系統(tǒng)的壓力的恒定，從而實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。 溢流閥通常旁接在液壓泵的出口，溢流閥的用途主要有下面?zhèn)z點：一是用來保證液壓系統(tǒng)即泵的出口壓力恒定或者限制系統(tǒng)壓力的最大值。前者稱中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 20 為定壓閥，主要用于定量泵的進(jìn)油和回流節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)；后者稱為安全閥，對系統(tǒng)起保護(hù)作用，有時候也旁接在執(zhí)行元件的進(jìn)口，用于限制執(zhí)行元件的最高工作壓力。電磁溢流閥除了能夠完成溢流閥所擁有的功能外，還可以在執(zhí)行元件不工作的時候使液壓泵卸載。 溢流閥按照結(jié)構(gòu)型式可分為直動型溢流閥和先導(dǎo)型溢流閥。直動型溢流閥的原理圖如圖所示，直動型溢流閥是作用在閥芯 4 上的主油路的油液壓力和調(diào)壓彈簧力直接相平衡的一種溢流閥。 圖 1— 調(diào)壓手輪 2— 鎖緊螺母 3— 閥體 4— 閥芯 直動型溢流閥的圖形符 號如圖所示： 圖 在直動型的溢流閥中，發(fā)的進(jìn)口壓力為定植。當(dāng)閥口的液壓的作用力低于調(diào)壓彈簧力的時候，閥口便會關(guān)閉，閥芯在彈簧力的作用下將會壓緊在閥座上，此時溢流口無液體溢出；當(dāng)閥口的液壓作用力超過調(diào)壓彈簧力時，閥芯將會開啟，此時會有液體溢出，彈簧力會隨著開口量的增加而增加，直至與閥口的液壓作用力相平衡為止。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 21 在閥芯的重力、摩擦力和液動力均忽略不計的情況下，直動型的溢流閥在穩(wěn)定狀態(tài)下的力平衡方程為： 20()4Dp K x x? ?? （ 311） 24DA ?? (312) 式中 p —— 進(jìn)口壓力即系統(tǒng)壓力； D —— 閥芯的直徑； K —— 彈簧鋼度； 0x —— 彈簧預(yù)壓縮量； x —— 閥的開口長度； A —— 閥芯的有效承壓面積。 由式（ 3— 11）可以看出，只需要在設(shè)計的時候能夠保證 0xx? ，即可使00( ) / /p K x x A K x A? ? ? ?常數(shù)。這就表明，當(dāng)溢流量變化時，直動型的溢流閥的進(jìn)口壓力是接近于恒定的。 溢流閥的工作壓力為 ，當(dāng)壓力油全部通過 溢流閥卸荷時，其流量為 ,查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計手冊》由此確定選用 DBD 型直動型溢流閥，其工作壓力為 40MPa，公稱流量為 50L/min。在液壓系統(tǒng)中，將溢流閥分別調(diào)整到 Ｐ＝ 的工作壓力即可。 截止閥的選擇 截止閥的啟閉件是塞形的閥瓣，密封面呈平面或錐面，閥瓣沿閥座的中心線作直線運動。閥桿的運動形式，（通用名稱：暗桿），也有升降旋轉(zhuǎn)桿式，（通用名稱：明桿）截止閥是指關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動的閥門。 根據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 22 流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流用。 截止閥屬于強制密封式閥門，所以在閥門關(guān)閉時，必須向閥瓣施加壓力，以強制密封面不泄漏。當(dāng)介質(zhì)由閥瓣下方進(jìn)入閥門時，操作力所需要克服的阻力，是閥桿和填料的摩擦力與由介質(zhì)的壓力所產(chǎn)生的推力，關(guān)閥門的力比開閥門的力大，所以 閥桿 的直徑要大，否則會發(fā)生閥桿頂彎的故 障。 截止閥開啟時，閥瓣的開啟高度，為公稱直徑的 25%～ 30%時，流量已達(dá)到最大，表示閥門已達(dá)全開位置。所以截止閥的全開位置，應(yīng)由閥瓣的行程來決定。 截止閥有以下幾個優(yōu)點： ，制造和維修比較方便。 ，啟閉時間短。 ，密封面間磨擦力小，壽命較長。 、直流式和直角式。直通式是最常見的結(jié)構(gòu)，但其流體的阻力最大。直流式流體阻力較小，多用于含固體顆?；蛘扯却蟮牧黧w。 截止閥結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 圖 根據(jù)需要選用 JZFS 系列截止閥。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 23 液壓閥匯總表如表 所示： 名稱 型號 壓力 (MPa) 流量 (L/min) 電磁換向閥 DG4V3 50 單向閥 4CT 21 45 溢流閥 DBD 40 50 截止閥 JZFS — 液壓輔件是系統(tǒng)的一個重要組成部分，它包括蓄能器、過濾器、油箱、熱交換器、管件、密封裝置、壓力表裝置等。液壓輔件的合理設(shè)計和選用在很大程度上影響液壓系統(tǒng)的效率、噪聲、溫升、工作可靠性等技術(shù)性能。 壓力表輔件的選擇 壓力表輔件主要包括壓力表以及壓力表開關(guān)。 (1)壓力表 液壓系統(tǒng)各工作點的壓力的觀測一般都是通過壓力表來實現(xiàn)的，以便把壓力調(diào)整到系統(tǒng)所需要的工作壓力。在液壓系統(tǒng)中彈簧管壓力表是經(jīng)常會用到的壓力表。 彈簧管式壓力表基本原理如圖 ，當(dāng)壓力油進(jìn)入彈簧管 1時，彈簧管 1 在壓力和真空作用下，產(chǎn)生彈性變形引起管端位移，通過拉桿 2使扇形齒輪 3 轉(zhuǎn)動，帶動中心齒輪 4 轉(zhuǎn)動，其位移通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行放大，傳遞給指示裝置，再由指針 5在刻有法定計量單位的刻度盤 6 上讀出被測壓力或真空量值。 壓力表精度用精度等級來衡量，即壓力表最大誤差占整個量程的百分?jǐn)?shù)。壓力表最大誤差占整個量程的百分?jǐn)?shù)越小壓力表精度越高。在選用壓力表時，其量程要比液壓系統(tǒng)壓力高。 壓力表的固定不能僅僅只靠一根細(xì)管，而是應(yīng)該在面板上將其固定，壓力表應(yīng)該在調(diào)整系統(tǒng)壓力時能直接觀察到的部位來安裝。壓力表接入壓力管道時，應(yīng)通過阻尼小孔以及壓力表開關(guān)，以防止系統(tǒng)壓力的突變或者是壓力中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 24 脈動從而使得壓力表損壞。 圖 1— 彈簧管 2— 拉桿 3— 扇形齒輪 4— 中心齒輪 5— 指針 6— 刻度盤 7— 游絲 8— 調(diào)整螺針 9— 街頭 （ 2）壓力表開關(guān) 壓力表開關(guān)主要用于切斷或溝通壓力表和連接管道之間的回路，以通過壓力表測量系統(tǒng)某一部分的壓力，并可防止壓力表受液壓沖擊而損壞。 壓力表開關(guān)相當(dāng)于一個小型的截止閥。 壓力表開關(guān)有一點、三點、六點等。 壓力表開關(guān)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為單點式、多點式、卸荷式和限壓式等。 多點的壓力表開關(guān)是可以用一個壓力表同時與幾個測壓點的油路相通，從而測出相對應(yīng)的那幾個點的油液壓力分別是多少。 壓力表開關(guān)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 25 圖 1— 手輪 2— 閥桿 3— 閥體 根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊，選取 Y 系列壓力表。 蓄能器的選擇 蓄能器 在液壓系統(tǒng)中是一種作為儲存和釋放能量的裝置。按其儲存能量的方式不同分為重力加載式（重錘式）、彈簧加載式（彈簧式）和氣體加載式。氣體加載式又可分為非隔離式（氣瓶式）和隔離式。常用的蓄能器的機(jī)構(gòu)簡圖以及其用途如下： 重力式蓄能器特點和用途：結(jié)構(gòu)簡單，壓力恒定；體積大，笨重，運動慣性大，有噪聲，密封處易漏油并有摩擦損失。用作蓄能或者穩(wěn)定系統(tǒng)的工作壓力。最高工作壓力可達(dá) 45MPa。簡圖如圖 所示： 圖 彈簧式蓄能器特點和用途：結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)較靈敏；容量小，產(chǎn)生的壓中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 26 力取決于彈簧的剛度和壓縮量，有噪聲。供小容量及低壓系統(tǒng)在循環(huán)頻率低的情況下用作蓄能或緩沖。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示： 油箱的設(shè)計 一、油箱的功用及注意事項 （ 1）液壓油箱的功用 ； ； ； ； ，泵裝置及一些液壓元件還安裝在油箱頂板上。 油箱有總體式和分離式兩種?？傮w式油箱是與機(jī)械設(shè)備機(jī)體做在一起，利用機(jī)體空腔部分作為油箱。此種形式結(jié)構(gòu)緊湊，各種漏油易于回收。但散熱性較差，易使鄰近構(gòu)件發(fā)生熱變形，從而影響了機(jī)械設(shè)備精度，而且維修不方便。分離式油箱是一個單獨的與主機(jī)分開的裝置，它的布置比較靈活，維修保養(yǎng)方便，可減少油箱發(fā)熱和液壓振動對工作精度的影響，便于設(shè)計成通用化、系列化的產(chǎn)品，因而得到廣泛的應(yīng)用。對于一些小型液壓設(shè)備，或為了節(jié)省占地面積或為了批量生產(chǎn)，常將液壓泵 — 電動機(jī)裝置及液壓控制閥安裝在分離油箱的頂部組成一體，稱為液壓站。對于 大中型液壓設(shè)備一般采用獨立的分離油箱，即油箱與液壓泵 — 電動機(jī)裝置及液壓控制閥分開放置。當(dāng)液壓泵 — 電動機(jī)安裝在油箱側(cè)面時，稱為旁置式油箱；當(dāng)液壓泵 — 電動機(jī)中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 27 安裝在油箱下面時，稱為下置式油箱（高架油箱）。 （ 2） 設(shè)計油箱時應(yīng)注意的問題： 。為使系統(tǒng)回油不致溢出油箱，油面高度不超過油箱高度的 倍。 ，為方便清洗過濾器，油箱結(jié)構(gòu)要考慮拆卸方便。 ，并設(shè)置放油塞。油箱箱蓋上應(yīng)安裝空氣濾清器，其通氣流量不小與泵流量的 倍。大油箱還 應(yīng)在側(cè)面設(shè)計清洗窗口。 ，以指示最高、最低油位。新油箱要做防銹、防凝水處理。 ，增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)。隔板高度一般取油面高度的 3/4。吸油管距油箱底面距離 H≥ 2D，距箱壁不小于 3D?；赜凸軕?yīng)插入油面以下，為防止回油帶入空氣，回油管距箱底 h≥ 2d，且排油口切成 45176。，以增大通流面積。泄油管則應(yīng)在油面以上。 、中型油箱應(yīng)設(shè)起吊鉤或起吊孔。 二、確定油箱的容量及型號 油箱容量的經(jīng)驗公式為： vV aq? （ 313） 式中 vq —— 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 ； a —— 經(jīng)驗系數(shù)，見表 ； 表 經(jīng)驗系數(shù) a 系統(tǒng)系數(shù) 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 取 8a? 8 ? ? ? 選擇 160BEX? 油箱，外形尺寸為 80 0 , 60 0 , 66 0a b c??? 油箱外形見圖如圖 所示： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 28 圖 1— 緊固螺釘 2— 密封墊 3— 清洗口端蓋 4— 緊固螺釘 5— 放油塞 6— 配電箱 7— 吊鉤 8— 油標(biāo) 9— 空氣濾清器 液位計的選擇 液位是指液體表面的位置，即液體表面在容器中所處的高度。液位作為表征生產(chǎn)過程進(jìn)行狀況的重要變量之一，準(zhǔn)確及時地對其進(jìn)行檢測在化工生產(chǎn)過程中是十分重要的，液位計是用來檢測液位的儀表。 常用的有：玻璃管液位計、玻璃板液位計、磁性液位計和彩色石英管液位計。 （ 1）玻璃管液位計：主要用于公稱壓力不大于 ，使用溫度為0℃ ~200℃ ，介質(zhì)流動性較好的液體。雖然結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維修方便、價格低廉，但存在適用范圍較窄，怕碎、不堅固 、不安全、不耐壓、顯示不清楚、使用溫度低等弱點。 （ 2）玻璃板液位計： 主要用于透明或較透明的介質(zhì)中，其公稱壓力比玻璃管液面計稍高，可達(dá)到 ，使用最高溫度達(dá)到了 250℃。它不僅有結(jié)構(gòu)簡單 、 觀察直觀 、 安裝方便 、 維修簡單 等優(yōu)點，且比玻璃管液面計適用范圍更為廣泛 。但其也具有與玻璃管液面計相似的缺點即：指示清晰度差；測量范圍較小，在超過其測量范圍時要采用 組合式玻璃板液面計 ，其體積大、笨重、 且存在觀察盲區(qū)；易破裂等。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 29 （ 3）磁性液位計： 常用于密度不小于 ，主要是透明和半透明的介質(zhì)，但有時也可用于原油等較高粘度介質(zhì)的液位檢測，其測量范圍較之玻璃管液面計和玻璃板液面計大很多，最大可達(dá)到 7m，且適用的公稱壓力達(dá)到了 16MPa，適用溫度范圍也達(dá)到了－ 40℃～ 300℃。測量范圍大，可不受貯槽高度的限制 ，不易出現(xiàn)觀察盲 點。 （ 4）彩色石英管液位計： 用于水、油、酸等多種介質(zhì)，特別適用于兩種混合不易分辨的介質(zhì)液位。其優(yōu)點有：氣、液相顯示清晰，特別適用于遠(yuǎn)距離觀察與夜間巡視；無盲區(qū)、密封性能好、耐高溫高壓、防粘稠、質(zhì)量輕、壽命長等。缺點有：測量范圍不大，不適用于一些高液位的測量。 根據(jù)需要選用 YWZ 型液位計，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示：