畢業(yè)設(shè)計(jì)--液壓控制閥的研究與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-13 20:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 簧 常州工 學(xué) 院 10 圖 33 YF 型三節(jié)同心先導(dǎo)溢流閥（板式） 閥體 主閥座 主閥芯 閥 蓋（先導(dǎo)閥體） 先導(dǎo)閥座 先導(dǎo)閥錐式閥芯 調(diào)壓彈簧 調(diào)節(jié)桿 調(diào)壓螺栓 手輪 1主閥彈簧 先導(dǎo)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。 (2) 工作原理：設(shè) Ac 為先導(dǎo)閥閥座孔面積（ m2 ） ,Fx、 Kx為先導(dǎo)閥彈簧預(yù)緊力、剛度 ,Ft、 G、 Ff、 Ky 為主閥彈簧預(yù)緊力、自重、摩擦力。 當(dāng) P2Ac Fx 時(shí) ,導(dǎo)閥關(guān)閉 ,主閥也關(guān)閉。 當(dāng) P2A c Fx 時(shí) ,導(dǎo)閥打開 ,主閥兩端產(chǎn)生壓差 :△ p 當(dāng) △ p Ft+G+Ff 時(shí) ,主閥關(guān)閉。 △ p Ft+G+F f 時(shí) ,主閥打開穩(wěn)壓溢流或安全保護(hù)。 由 [1]得主閥芯和導(dǎo)閥的力平衡方程分別為： fy FGyyKAPAP ????? )( 02211 )( 02 XXKAP xc ?? 由上兩式可得溢流閥進(jìn)口壓力為： ])([1)( 010121 fycx FGyyKAXXAKAAP ??????? （ Pa） (33) 調(diào)壓原理：調(diào)節(jié)調(diào)壓螺帽 ,改 變硬彈簧力 ,即可改變壓力。 特點(diǎn) : ∵ 溢流閥穩(wěn)定工作時(shí) ,主閥閥芯上部壓力小于下部壓力。 ∴ 即使下部壓力較大 ,因有上部壓力 ,彈簧可做得較軟 ,流量變化引起閥心位置變化時(shí) ,彈簧力的變化量較小 ,壓力變化小。 又 ∵ 調(diào)壓彈簧調(diào)好后 ,上部壓力為常數(shù)。 ∴ 壓力隨流量變化較小 ,克服了直動(dòng)式溢流閥的缺點(diǎn)。 還 ∵ 先導(dǎo)閥的溢流量?jī)H為主閥額定流量的 1%左右 ∴ 先導(dǎo)閥閥座孔的面積 AC、開口量 x、調(diào)壓彈簧剛度 KX都不必很大 ∴ 先導(dǎo)型溢流閥廣泛用于高壓、大流量場(chǎng)合。 溢流閥的主要性能 液壓控制閥的研究與設(shè)計(jì) 11 靜態(tài)特性 ： (1) 壓力調(diào)節(jié)范圍 定義：調(diào)壓彈簧在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)（壓力無突跳及遲滯現(xiàn)象）上升或下降最大和最小調(diào)定壓力差值。 （ 2）啟閉特性 定義：溢流閥從開啟到閉合全過程的被控壓力 p 與通過溢流閥的溢流量 q 之間的關(guān)系。 一般用溢流閥處于額定流量、額定壓力 Ps 時(shí)，開始溢流的開啟壓力 Pk 和停止溢流的閉合壓力 PB 分別與 Ps 的百分比來表示。 開啟壓力比： KP =(Pk/Ps)? 100% 閉合壓力比： BP =( PB /Ps)? 100% 兩者越大及越接近 ,溢流閥的啟閉特性越好。一般規(guī)定：開啟壓力比應(yīng)不小于90%，閉合壓力比應(yīng)不小于 85%，其靜態(tài)特性較好。 (3) 卸荷壓力：當(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，額定流量下進(jìn)、出油口的壓力差稱為卸荷壓力。 (4) 最大允許流量和最小穩(wěn)定流量：溢流閥在最大允許流量（即額定流量）下工作時(shí)應(yīng)無噪聲。 動(dòng)態(tài)特性 （ 1）壓力超調(diào)量：最大峰值壓力與調(diào)定壓力的差值。 （ 2）響應(yīng)時(shí)間：指從起始穩(wěn)定壓力與最終穩(wěn)態(tài)壓力之差的 10%上升到 90%的時(shí)間。 (即圖 34 中 A、 B 兩點(diǎn)的間的時(shí)間間隔 ) （ 3）過渡過程時(shí)間：指從調(diào)定壓力到最終穩(wěn)態(tài)壓力的時(shí)間。 (即圖 34 中 B 點(diǎn)到C 點(diǎn)間的時(shí)間間隔 ) （ 4）升壓時(shí)間：指溢流閥自卸荷壓力上升至穩(wěn)定調(diào)定壓力所需時(shí)間。（即圖 35的 △ t1） （ 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。(即圖 35 中的 △ t2) 常州工 學(xué) 院 12 (pnp0)(pnp0)(pnp0)(pnp0)166。164。ptpp n0P0CBAt 1 圖 34 流量階躍變化時(shí)溢流閥的進(jìn)口壓力響應(yīng)特性 DC(pnp0)(pnp0)tpp n0P0BAt 1 圖 35 溢流閥升壓與卸荷特性 先導(dǎo)型溢流閥的靜態(tài)特性分析 ： 以本次設(shè)計(jì)中繪制ＹＦ型溢流閥為例：具體尺寸見相關(guān)裝配圖及零件圖。 （ 1）開啟過程： 設(shè)額定排放壓力 pn=16MPa，開啟壓力 pk=14MPa，先導(dǎo)閥彈簧剛度為 Kx=４ 2Ｎ液壓控制閥的研究與設(shè)計(jì) 13 ／ mm、預(yù)壓縮量為 X0=５ mm，主閥彈簧剛度Ｋ y＝ 20N/mm、預(yù)壓縮量 y0=40mm 額定流量 qn=120L/min，主閥芯與閥孔間的摩擦力 為 Ff，上、下腔的液壓力分別為 p2和 p1，而其上下有效作用面積分別為 A2和 A1 A2= )1640(4 22 ??=1055 mm2； A1= )(4 22 ??=1016 mm2 1016105512 ?AA= (符合在 ~ 之間的條件 ) 主閥芯自重為： G=mg==， 先導(dǎo)閥孔座面積為： Ac= ? = mm2 穩(wěn)態(tài)時(shí)的主閥開度 y=，則： A. 當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力 p1 低于先導(dǎo)閥的開啟壓力 pk 時(shí)，先導(dǎo)閥保持關(guān)閉。根據(jù) [1]此時(shí)主閥芯受力條件為 A1 p1 A2 p1+Kyy0+G+Ff (34) 式中 KX、 Ky 分別為先導(dǎo)閥彈簧和主閥彈簧的剛度（ N/m）； X0、 y0 分別為先導(dǎo)閥彈簧和主閥彈簧的預(yù)壓縮量（ m）。 此時(shí)閥口仍關(guān)閉。 B. 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)系仍為式（ 34） C. 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，根據(jù) [1]主閥芯的受力方程為： A1 p1q A2 p2q+Kyy0+G+Ff （ 35） D. 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)：根據(jù) [1]有力平衡方程： A1 p1n = A2 p2n + Kyy0+G+Ff （ 36） 圖 36 先導(dǎo)型溢流閥示意圖 E. 當(dāng)系統(tǒng)壓力高于主閥開啟壓力時(shí)，主閥開啟，根據(jù) [1]其受力為 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 學(xué) 院 14 式中， y 為主閥口的開度（ m）； 1 ? 為液體入射角，近似等于維閥半維角 1? =（ 0）； D1=16 為主閥座孔直徑（ m） 。 根據(jù) [7]主閥口流量系數(shù) C1=～０ .8(?。?.8)為。 F. 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，根據(jù) [1]此時(shí)主閥芯受力方程為： 1111 2s in ?? nn ypDCpA ? = A2 p2n+Ky（ y0+y） +G+Ff （ 38） 到此，溢流閥開啟完成。 (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。 (3) 靜態(tài)特性關(guān)系式 先導(dǎo)型溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流條件下，滿足下列關(guān)系式： A. 根據(jù) [1]，主閥口出流方程式為 1111 2s i n pyDCq ???? （ m3/s） (39) 式中， p1 為受控壓力（Ｐ a），油液密度 ? =900（ kg/m3） ,其他參數(shù)意義同前。 Ｂ . 主閥芯受力平衡方程式： ?11pA A2 p2＝ Ky（ y0+y）＋ 1111 2sin ?? ypDC +G? Ff （Ｎ）（ 310） 式中， Ff開啟時(shí)取正號(hào)，閉合時(shí)取負(fù)號(hào)；其余參數(shù)意義同前。 C. 通過主閥芯阻尼孔的流量方 程式： 阻尼孔結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)孔，根據(jù) [3]其流量 q= )(221039。 ppAC ?? (m3/s) (311) 式中阻尼孔
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