機(jī)械制造與設(shè)計TJZFL33DYTOB型多路控制閥設(shè)計

1、浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院成人教育學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目 tjzf-l33dyto-b型多路控制閥設(shè)計專 業(yè) 機(jī)械制造與設(shè)計 班 級 11機(jī)械數(shù)控 姓 名 李佳飛 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 崔雷顥 起訖時間： 年 月 日 年 月 日（共 周） 摘 要分析了工程上常用的多路組合換向閥性能特點(diǎn)，并扼要地介紹了工程上廣泛應(yīng)用的閥設(shè)計方法多路閥作為挖掘機(jī)上的關(guān)鍵部件，它的性能與功能直接決定了挖掘機(jī)的性能與功能。目前國內(nèi)市面上的中小型挖掘機(jī)用多路閥絕大多數(shù)都具有兩個特點(diǎn)：一是非電控形式，即對多路閥的操作都是手動直接操縱閥芯動作；二是單閥芯控制方式，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)油和回油都是通過一根閥芯來控制。這些特點(diǎn)使得挖掘機(jī)難

2、以實現(xiàn)大幅度節(jié)能、遠(yuǎn)程遙控作業(yè)、機(jī)群協(xié)同作業(yè)等功能。本課題的研究對象是國內(nèi)最新引進(jìn)的一款挖掘機(jī)用新型多路閥，為該閥在國內(nèi)的設(shè)計、生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞: 挖掘機(jī)；多路組合換向閥；閥設(shè)計目 錄摘要i目 錄iii1緒論11.1課題研究的目的和意義11.2多路換向閥概述11.2.1 多路閥的發(fā)展概況11.2.2 國內(nèi)多路閥的發(fā)展現(xiàn)狀21.2.3 多路閥發(fā)展展望31.2.4 多路閥的分類31.2.5 多路換向閥主要零件的制造方法51.3挖掘機(jī)基本動作51.3.1 挖掘51.3.2 滿斗舉升回轉(zhuǎn)61.3.3 卸載61.3.4 返回61.3.5 行走61.4本課題的主要解決問題和指導(dǎo)思想62多路換向閥的

3、原理設(shè)計72.1多路換向閥的概念72.2多路換向閥功能的確立72.3多路換向閥總液壓原理圖的確立72.3.1主要元件的確立72.3.2四個主要換向閥控制方式的確定82.3.3多路閥液壓原理圖的確立92.4多路換向閥液壓原理圖詳細(xì)說明92.4.1單閥的動作92.4.2多路閥空檔操作112.4.3反向流動控制技術(shù)112.4.4主溢流閥132.4.5先導(dǎo)油路132.4.6直線行走控制143多路換向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計173.1方向控制閥173.1.1 向控制閥的閥芯結(jié)構(gòu)173.1.2 芯驅(qū)動與閥芯運(yùn)動阻力173.2主閥結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計183.2.1 4個主要換向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計183.2.2直線行走閥的設(shè)計203

4、.2.3閥體主要結(jié)構(gòu)的確定213.2.4主要幾何尺寸的確定223.3 多路閥輔助裝置結(jié)構(gòu)的確定233.3.1 溢流閥概述233.3.2 反向流動控制閥結(jié)構(gòu)的確定233.3.3 主溢流閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計243.3.4 二次溢流閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計263.3.5 單向閥概述結(jié)構(gòu)的確定2734多路閥結(jié)構(gòu)的確定284多路換向閥的零部件計算294.1 換向閥的計算設(shè)計294.1.1 換向閥主要幾何尺寸的確定294.1.2 受力計算304.1.3性能計算344.2單向閥的簡化設(shè)計計算344.2.1主溢流閥上的單向閥344.3溢流閥的設(shè)計計算374.3.1 幾何尺寸的確定374.3.2 彈簧的計算375多路換向閥的工藝設(shè)

5、計405.1多路閥閥體的工藝設(shè)計405.1.1 多路閥閥體的加工方法405.1.2 多路閥閥體的材料405.1.3 對于閥體鑄件還有以下幾項基本的技術(shù)要求：405.2多路閥閥芯工藝405.2.1多路閥閥芯的加工方法405.3工藝尺寸的確定40致 謝42參考文獻(xiàn)431 緒論1.1 課題研究的目的和意義由于液壓傳動及控制具有功率傳遞密度大，動態(tài)特性好，傳輸控制較方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。在全球經(jīng)濟(jì)周期性平穩(wěn)增長的推動下，工程機(jī)械領(lǐng)域不斷呈現(xiàn)出飛速增長的態(tài)勢，這也大大刺激了市場對于液壓元件的需求。從我國這幾年的發(fā)展來看，為了配合城市的現(xiàn)代化建設(shè)，為了完善各地區(qū)的道路狀況，工程機(jī)

6、械的需求每年都已成倍的速度增長，其中以挖掘機(jī)的銷售量最為明顯。在建筑、修路、水利、采礦、天然氣管道鋪設(shè)等各個方面到處都能看到挖掘機(jī)的身影。而現(xiàn)代的挖掘機(jī)可以說就是液壓在工程機(jī)械領(lǐng)域運(yùn)用的一個典型的例子。隨著上世紀(jì)液壓技術(shù)的發(fā)展與成熟，將液壓與其他機(jī)械產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合成為了熱點(diǎn)，挖掘機(jī)也就在當(dāng)時經(jīng)歷了從內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動到液壓驅(qū)動的飛躍?，F(xiàn)代的挖掘機(jī)實際上都是液壓驅(qū)動的，是機(jī)電液一體化的產(chǎn)物。因此對于挖掘機(jī)強(qiáng)大的需求，也就間接推動了對于挖掘機(jī)內(nèi)部液壓元件的需求。工程機(jī)械都有一個共有的特點(diǎn)就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)較多，需要在實際作業(yè)中完成多種功能。挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的代表機(jī)種，功能自然也十分強(qiáng)大。挖掘機(jī)具有類似于人手的機(jī)

7、械裝置，多自由度，能完成復(fù)雜的工程作業(yè)。而這一系列復(fù)雜動作的背后都是依靠其核心液壓部件的支持，也就是本課題的研究對象多路換向閥來實現(xiàn)的。通過一系列液壓閥的換向和通斷組合，可以達(dá)到不同執(zhí)行元件動作所需的力和速度，從內(nèi)部液壓系統(tǒng)而言，就是油缸或馬達(dá)所需的流量和壓力。液壓挖掘機(jī)的迅速發(fā)展都是建立在液壓系統(tǒng)的發(fā)展與多路閥技術(shù)的成熟基礎(chǔ)之上的。因此企業(yè)要能在巨大的液壓挖掘機(jī)市場上站穩(wěn)腳步，對于液壓元件特別是多路閥這類元件的研究是必不可少的。近幾年國內(nèi)有許多廠家都看到了這一點(diǎn)，投入了大量的精力，展開了對多路閥的研制過程，但都僅限于小流量低壓的場合。本課題試圖通過對高壓大流量多路換向閥的研究，希望能設(shè)計出具

8、有一定生產(chǎn)工藝性的多路閥，一方面能達(dá)到挖掘機(jī)的需要，另一方面具有一定的可靠性。最終能為各廠家在這方面的研發(fā)提供基礎(chǔ)與依托，為我國在多路閥方面的發(fā)展起到推波助瀾的作用。1.2 多路換向閥概述本課題設(shè)計的是用于挖掘機(jī)上的多路閥，因此先介紹一些與多路閥有關(guān)的知識。多路換向閥簡稱多路閥，它是以兩個以上換向閥為主體，集換向閥、單向閥、過載閥、補(bǔ)油閥和制動閥等于一體的多功能集成閥。多路閥在液壓回路中的主要作用是對油流進(jìn)行多路方向的切換控制。由于它具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力損失小、工作可靠、管路簡化、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械領(lǐng)域被廣泛使用。1.2.1 多路閥的發(fā)展概況 (1)手動六通多路閥優(yōu)點(diǎn)：流量微調(diào)特性較好，操作

9、、替換簡單。缺點(diǎn)：容易受壓差影響，負(fù)載變化是操作不穩(wěn)定，中位位置的壓力損失較大。(2)帶壓力補(bǔ)償器的四通多路閥（負(fù)載補(bǔ)償）針對六通多路閥易受負(fù)載變化影響的缺點(diǎn)，設(shè)計者根據(jù)二通調(diào)速閥遠(yuǎn)離發(fā)展了帶壓力補(bǔ)償器的四通多路閥。 優(yōu)點(diǎn)：通過負(fù)載補(bǔ)償技術(shù)使多路閥壓差近似不變，提高了控制性能。 缺點(diǎn)：補(bǔ)償技術(shù)本身是依靠消耗能量來得到的，容易引起嚴(yán)重的發(fā)熱。在控制精度高的場合，由于壓力補(bǔ)償器在初始狀態(tài)是全開的，補(bǔ)償特性較差，不能用于負(fù)載速度閉環(huán)。(3)負(fù)載敏感技術(shù)引入負(fù)載敏感：系統(tǒng)壓力總是和壓力最高聯(lián)負(fù)載相適應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn)：零位壓差非常低，與執(zhí)行器數(shù)目無關(guān)；不同工作壓力的閥可同時動作，控制靈敏度高(4)電液比例多路

10、閥 電液比例技術(shù)的成熟及廣泛應(yīng)用為電液比例多路閥的產(chǎn)生奠定基礎(chǔ)。 電液比例技術(shù)對多路閥的發(fā)展體現(xiàn)在：用電液比例先導(dǎo)閥驅(qū)動多路閥的換向閥芯，實現(xiàn)比例調(diào)速；用比例溢流閥或電液比例泵實現(xiàn)電液負(fù)載敏感。 優(yōu)點(diǎn)：整機(jī)布局靈活、提高動態(tài)響應(yīng)能力，大大拓展了多路閥的應(yīng)用領(lǐng)域。(5)抗流量飽和技術(shù)和負(fù)流量技術(shù)出現(xiàn)對于多路閥各聯(lián)內(nèi)部采用二通壓力補(bǔ)償器實現(xiàn)負(fù)載壓力補(bǔ)償，用定差溢流閥或負(fù)載敏感泵實現(xiàn)負(fù)載敏感控制系統(tǒng)中，當(dāng)泵的流量出現(xiàn)飽和，泵的輸出壓力下降，使得進(jìn)入最高壓力聯(lián)的流量減少，速度降低，而進(jìn)入其他的流量不變，不能實現(xiàn)工程上的多缸同時操作的要求。 負(fù)載傳感補(bǔ)償系統(tǒng)：解決了四通多路閥抗流量飽和的問題。 負(fù)流量技

11、術(shù)：減小六通多路閥中旁路回油損失和節(jié)流損失。(6)與負(fù)載口獨(dú)立控制技術(shù)相結(jié)合 負(fù)載口獨(dú)立控制電液比例多路閥采用雙閥芯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)進(jìn)油側(cè)調(diào)流量、出油側(cè)調(diào)壓力。采用電液負(fù)載補(bǔ)償，補(bǔ)償特性較好，并且可用于速度閉環(huán)反饋。 微處理器集成到每一聯(lián)閥體，可根據(jù)實際負(fù)載通過編程的方式改變控制策略達(dá)到優(yōu)良的控制性能和效率。而且通過編程方式實現(xiàn)壓力流量可選擇控制，實現(xiàn)豐富的控制功能。負(fù)載口獨(dú)立控制電液比例多路閥存在的問題：單執(zhí)行器的動態(tài)穩(wěn)定性問題；如何在變負(fù)載、變工礦的工程機(jī)械上對執(zhí)行器進(jìn)油側(cè)壓力進(jìn)行補(bǔ)償。 總的來說，傳統(tǒng)進(jìn)出口聯(lián)動多路閥從節(jié)能的角度出發(fā)，發(fā)展了負(fù)載敏感技術(shù)、副流量控制技術(shù)；從控制性能角度而言，發(fā)展了

12、負(fù)載補(bǔ)償技術(shù)、電液比例技術(shù)和抗流量飽和技術(shù)，這些技術(shù)的融合交叉又促進(jìn)了工程機(jī)械的節(jié)能效果、控制性能等的進(jìn)一步提高。1.2.2 國內(nèi)多路閥的發(fā)展現(xiàn)狀我國目前主要的多路閥制造水平還停留在低壓小流量范圍，在小功率市場上國產(chǎn)的多路閥已經(jīng)逐漸占有了一定比例的市場份額。但對于30mpa以上的高壓多路閥，暫時還是不具備制造能力，全部都依靠進(jìn)口國外產(chǎn)品維持。國內(nèi)的一些大的液壓廠家由于多方面的原因在多路閥的研制上與國外知名企業(yè)的差距目前還是相當(dāng)明顯，特別是在多路閥的制造上。因此制造出的多路閥在可靠性等方面仍舊存在著巨大的不足。1.2.3 多路閥發(fā)展展望(1）在未來的多路閥研制過程中，將更多地引入其他領(lǐng)域的技術(shù)成

13、果，如電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)及新材料、新工藝等，從而推動工程機(jī)械產(chǎn)品向節(jié)能、高可靠性和環(huán)保型方向發(fā)展。(2）在多路閥的設(shè)計中加入更多的個性化成分，使得多路閥能更好迎合用戶的需要。1.2.4 多路閥的分類(1) 按閥體的結(jié)構(gòu)形式分：分片式多路換向閥和整體式多路換向閥整體式多路換向閥：把具有固定數(shù)目的多個換向閥體鑄造成一個整體，所有換向閥滑閥及各種閥類元件均裝在這一閥體內(nèi)。這類閥壓力損失小，通流能力大，剛性好，結(jié)構(gòu)也十分緊湊。但閥體鑄造工藝復(fù)雜、通用性差，因此適合在大批量生產(chǎn)和相對穩(wěn)定的液壓設(shè)備上使用。考慮到結(jié)構(gòu)上的要求以及壓力損失，本課題所涉及到的多路閥采用的

14、就是整體式。其結(jié)構(gòu)見圖1-1。圖1-1 整體式多路換向閥 分片式多路換向閥：由進(jìn)油前蓋、回油后蓋及各路閥體拼裝組成，一個換向閥稱為一片或一聯(lián)。各片可按不同的使用要求用螺栓疊加起來，形成不同的通路數(shù)量已達(dá)到不同的功能。這類多路閥通用性強(qiáng)，加工制造容易，但分片式多路閥體積較大，片間必須密封，組裝時閥體容易變形而卡阻閥芯，拆卸后組裝工藝性差，內(nèi)泄漏較為嚴(yán)重。圖1-2為分片式多路換向閥的結(jié)構(gòu)圖。這種分片式多路換向閥為了減少拼裝的閥體數(shù)，將第一路閥體和進(jìn)油前蓋、末路閥體和回油后蓋分別制成整體結(jié)構(gòu)，相對地減小了組合式多路換向閥的外形尺寸，又保持了拼裝組合的靈活性。圖1-2 分片式多路換向閥(2) 按滑閥的

15、連通方式分：并聯(lián)油路多路換向閥、串聯(lián)油路多路換向閥、串并聯(lián)油路換向多路換向閥、復(fù)合油路多路換向閥。并聯(lián)油路：如圖1-3a)所示，多路閥內(nèi)進(jìn)油口的壓力油直接通到各聯(lián)換向閥的進(jìn)油腔，各閥的回油腔又直接通到多路閥的總回油口，各閥可各自獨(dú)立操作，但當(dāng)操作兩個或兩個以上換向閥時，壓力油總是先進(jìn)入油壓較低的執(zhí)行元件，因此負(fù)載輕的執(zhí)行元件先動作，此時分配到各執(zhí)行元件油液僅是泵流量的一部分。并聯(lián)油路的多路閥一般壓力損失較小。串聯(lián)油路：如圖1-3b)所示，每一聯(lián)閥的進(jìn)油腔都和其前一聯(lián)的中立位置油道相通，其回油腔又都和其后一聯(lián)的進(jìn)油腔相通，該油路可實現(xiàn)兩個或兩個以上執(zhí)行元件同步工作。液壓泵出口壓力等于各執(zhí)行元件壓

16、力的總和，按串聯(lián)油路設(shè)計的多路閥的阻力一般總要大些。 串并聯(lián)油路：如圖1-3c)所示，各聯(lián)閥之間進(jìn)油路串聯(lián)，回油路是并聯(lián)。當(dāng)某一聯(lián)閥換向時，其后各聯(lián)閥的進(jìn)油道都被切斷，因而一組多路閥中不可能有任何兩聯(lián)同時工作，故這種油路也稱單動油路。但在某一聯(lián)閥微調(diào)范圍內(nèi)操縱時，后一聯(lián)閥尚能控制該執(zhí)行元件的動作。復(fù)合油路：當(dāng)多路閥聯(lián)數(shù)較多時，常常采用上述幾路油路聯(lián)接形式的組合。 a）并聯(lián)式 b）串聯(lián)式 c）串并聯(lián)式圖1-3 多路閥的油路形式(3) 按控制形式分：直動型和先導(dǎo)型直動型：一般指用手柄直接操作主閥芯而使其動作的形式，一般用于工作壓力和流量較小的場合。先導(dǎo)型：先導(dǎo)閥控制先導(dǎo)油液，先導(dǎo)油再控制主閥的形式

17、。這種形式已經(jīng)經(jīng)過功率放大，可用于工作壓力和流量較大的場合。先導(dǎo)型法又可分為機(jī)械先導(dǎo)和電液先導(dǎo)。而用于多路閥先導(dǎo)機(jī)控制的閥通常也有幾種：先導(dǎo)減壓閥，先導(dǎo)溢流閥，雙節(jié)流閥，高速電磁開關(guān)閥，隨動式先導(dǎo)閥。1.2.5 多路換向閥主要零件的制造方法多路閥的設(shè)計過程中，需要確立閥的制造方法，以便確立材料以及精度等級和粗糙度等，這對于多路閥的后期制造起著至關(guān)重要的地位，現(xiàn)在許多國內(nèi)企業(yè)無法加工出高壓大流量多路閥的其中一個原因就是不夠注重制造方面的確定。圖1-4 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)循環(huán)組成多路換向閥主要是由閥體和閥芯組成，因此對多路閥制造方法的確立主要是針對閥體、閥芯制造方法的確立。閥體主要有兩種制造方法，鑄

18、造和加工中心加工。閥芯的加工一般在車床和一些普通機(jī)床上完成，對于大批量的主要是在一些專用機(jī)床上完成。1.3 挖掘機(jī)基本動作考慮到設(shè)計的多路閥是用于挖掘機(jī)上的，因此對挖掘機(jī)所要實現(xiàn)的功能和工作過程稍作介紹。液壓挖掘機(jī)的工作有4 個基本動作，如圖1-4分別是：挖掘滿斗舉升回轉(zhuǎn)卸載返回。除此以外還有液壓挖掘機(jī)的行走以及一些輔助動作。下面主要討論液壓挖掘機(jī)的挖掘、滿斗舉升回轉(zhuǎn)、卸載、返回以及行走這幾個主要過程。1.3.1 挖掘通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或兩者配合進(jìn)行挖掘，因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動作，必要時，配以動臂動作。平整土地和切削斜坡時, 須同時操縱動臂和斗桿, 使斗尖

19、能沿直線移動(圖1-5) , 此時斗桿收回和動臂抬起, 希望斗桿和動臂分別由獨(dú)立泵供油,以保證彼此獨(dú)立、互不干擾, 并要求泵供油流量小、油缸動作慢, 容易控制, 使鏟斗保持一定切削角并按一定軌跡進(jìn)行切削, 或用斗底來壓整地面,則需鏟斗、斗桿、動臂三者同時作用完成復(fù)合動作(圖1-6) 。 圖1-5 斗尖沿直線掘削 圖1-6 鏟斗保持切削角進(jìn)行切削和壓整地面1.3.2 滿斗舉升回轉(zhuǎn)挖掘結(jié)束后，動臂液壓缸將動臂頂起，滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時，主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作。1.3.3 卸載轉(zhuǎn)到卸土點(diǎn)時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載，為了調(diào)整卸載

20、位置，還要有動臂液壓缸的配合，此時形成的是斗桿和鏟斗的復(fù)合動作，其間配以動臂動作。1.3.4 返回卸載結(jié)束, 轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn), 同時動臂缸和斗桿缸相互配合動作, 把空斗放到新的挖掘點(diǎn)。此工況是回轉(zhuǎn)、動臂和斗桿復(fù)合動作。由于動臂因有重力作用, 下降快，而變量泵流量大, 因此該工況的供油情況是一個泵全部流量供回轉(zhuǎn), 另一泵大部分油供動臂, 少部分油經(jīng)節(jié)流供斗桿。當(dāng)發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速時油泵供油量小, 為防止動臂因重力作用迅速下降、動臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象, 可采用動臂下降再生補(bǔ)油, 利用重力將動臂缸無桿腔的油供至有桿腔。1.3.5 行走本課題研究設(shè)計的就是用于挖掘機(jī)上的多路閥，因此多路閥必須能夠滿足上述的單動

21、作以及復(fù)合動作的要求，這也是設(shè)計原理的依托。1.4 本課題的主要解決問題和指導(dǎo)思想本課題主要是對整體式多路閥的原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，主要解決如下幾點(diǎn)問題：如何根據(jù)實際多路閥的應(yīng)用場合設(shè)計出閥的原理圖；如何根據(jù)原理圖以及工況設(shè)計出閥的結(jié)構(gòu)圖；如何根據(jù)現(xiàn)有的知識對閥的材料以及工藝尺寸進(jìn)行確定。主要的指導(dǎo)思想是以現(xiàn)有的國外先進(jìn)技術(shù)為基石，進(jìn)行一定的改造與變化。使得設(shè)計好的多路閥既能滿足挖掘機(jī)的各項功能，又能具有一定的工藝性和實際意義。2 多路換向閥的原理設(shè)計2.1 多路換向閥的概念多路換向閥即多路閥，是由若干個換向閥、安全溢流閥、單向閥和補(bǔ)油閥等組合而成的集成閥，可用來控制多個執(zhí)行元件按預(yù)定要求動作。

22、由于高度地繼承性，主要用于行走機(jī)械多個執(zhí)行元件的運(yùn)動方向和速度的集中控制。2.2 多路換向閥功能的確立本課題設(shè)計的多路閥是用于挖掘機(jī)液壓回路中的，其功能可根據(jù)挖掘機(jī)所要實現(xiàn)的動作確立。挖掘機(jī)一般要能可靠地實現(xiàn)挖掘、滿斗舉升回轉(zhuǎn)、卸載、返回和行走等主要功能，本課題討論斗桿、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。因此在挖掘機(jī)液壓回路中所使用的多路閥，它的主要功能是實現(xiàn)斗桿液壓缸以及回轉(zhuǎn)，左、右行走馬達(dá)等三個執(zhí)行元件的換向、單動和復(fù)合動作。除此之外，多路閥還應(yīng)具備以下幾種功能1）當(dāng)操作桿在空檔位置或部分移動位置時，實現(xiàn)反向流動控制。這是由于考慮到六通閥本身的缺點(diǎn)，即中位位置的壓力損失較大，而特別需要附加的功能。通過反

23、向流動控制，希望能使多路閥中位位置時的回油損失降低到最少，能盡可能地節(jié)省能源的浪費(fèi)。2）各執(zhí)行元件油路之間不相互干擾。3）限制油路總的最大壓力以及二次側(cè)的最大壓力。2.3 多路換向閥總液壓原理圖的確立根據(jù)上述功能要求可以初步地確立多路閥內(nèi)部大致的組成及相互關(guān)系2.3.1 主要元件的確立(1) 動力源的種類、數(shù)量和參數(shù)的確定為了達(dá)到預(yù)定的控制，實現(xiàn)挖掘機(jī)各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同動作，采用雙泵技術(shù)，即主液壓系統(tǒng)由兩個主泵驅(qū)動，按照設(shè)計參數(shù)的要求（流量為80l/min），每個泵在空載時的流量為40l/min。由于流量的實際大小是根據(jù)要求而變化的，因此采用變量泵 。除此之外，為了實現(xiàn)對換向閥等的控制，還需要

24、一個先導(dǎo)液壓回路。相應(yīng)的需要配套一個先導(dǎo)泵，它在額定載荷下的流量設(shè)定為20l/min。所有來自發(fā)動機(jī)的功率都用于兩個主泵和一個先導(dǎo)泵。(2) 主要控制閥的種類、數(shù)量的確定多路閥一般都采用多個三位換向閥集合而成，這是因為考慮到缸或馬達(dá)除了雙向控制以外，還需要一定中位機(jī)能，以確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一些場合的正常動作。多路閥按載荷方式分可分為六通型多路閥（中位回油卸荷）和四通型多路閥（卸荷閥卸荷）兩種，如圖2-1。圖2-1a)所示是六通多路閥，當(dāng)所有換向閥閥芯都回到中位時，入口壓力油經(jīng)一條專門的直通油道，即中位回油道（pp1ct）而卸荷。當(dāng)多路閥任何一聯(lián)換向時，都會把此油道切斷，液壓泵來的油液，就從這聯(lián)閥已

25、接通的工作油口，進(jìn)入所控制的執(zhí)行元件。因為在換向閥閥桿的移動過程中，中位位置回油道是逐漸減小、最后被完全切斷，因此從此閥口回油箱的流量是逐漸減小，并一直減小到零；而進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，則從零逐漸增加，并一直增加到泵的最大流量。也就是說，對于六通多路閥而言，具有良好的多路閥微調(diào)特性，即不需要增加其它的任何裝置，本身就具有初級的手動比例控制特性。因此執(zhí)行元件啟動平穩(wěn)而無沖擊，調(diào)速性能好。這類閥的缺點(diǎn)是很難實現(xiàn)負(fù)載壓力補(bǔ)償或負(fù)載敏感控制功能，因此無法應(yīng)用于控制特性要求很高的領(lǐng)域。圖2-1b)所示的是四通多路閥，當(dāng)所有閥都回到中位時，入口壓力又是經(jīng)卸荷閥卸荷的。這種閥在中位時壓力損失較小，但由于卸荷閥

26、的控制口b被切斷的瞬時，閥是突然關(guān)閉的，所以會形成一定的液壓沖擊，另外與六通閥相比也失去了滑閥的微調(diào)性能。對于這次設(shè)計的多路閥通過參閱各方面資料，特別是知名品牌卡特比勒的產(chǎn)品，確定采用六通多路閥。 a) 六通型多路閥 b) 四通型多路閥圖2-1 多路閥系統(tǒng)的卸荷方式經(jīng)過多路閥在挖掘機(jī)上主要實現(xiàn)功能以及上述基本形式的分析，可得出本次設(shè)計的多路閥內(nèi)需要4個三位六通換向閥。四個閥的用途分別是用于控制左、右行走（2個），控制回轉(zhuǎn)（1個），控制斗桿（1個）。2.3.2 四個主要換向閥控制方式的確定從性能參數(shù)上來看多路閥的壓力和流量都比較大，電磁換向閥由于受電磁鐵推力限制，因此無法適用于此次設(shè)計的多路換向

27、閥。如圖2-2所示，采用的是液動控制，通過壓力控制油來推動閥芯換向，即可實現(xiàn)對大流量換向閥的控制。圖2-2 彈簧對中型三位四通液動換向閥2.3.3 多路閥液壓原理圖的確立 根據(jù)上面已經(jīng)分析過的多路換向閥所要實現(xiàn)的主要功能，再加上已經(jīng)確立的基本元件，參照國外先進(jìn)多路閥原理圖，可得到總的多路閥液壓原理圖，如圖2-3所示。1.斗桿油缸 2.回轉(zhuǎn)馬達(dá) 3.左行走馬達(dá) 4.右行走馬達(dá) 5.上泵 6.先導(dǎo)泵 7.下泵8.油箱 9.斗桿控制閥 10.回轉(zhuǎn)控制閥 11.左行走控制閥 12.直線行走閥 13.壓力控制閥 14.右行走控制閥 15.管道溢流閥 16.主溢流閥 圖2-3 多路閥液壓原理圖2.4 多路

28、換向閥液壓原理圖詳細(xì)說明設(shè)計的多路閥安裝在液壓泵和執(zhí)行元件之間的液壓系統(tǒng)中。多路閥控制來自上泵、下泵和先導(dǎo)泵的流量和壓力，以實現(xiàn)執(zhí)行元件以最佳的速度和正確的方向工作。按功能設(shè)計的多路閥是并聯(lián)了換向閥、壓力控制閥、溢流閥這幾種閥，其中包括了不同的閥桿、閥口通道和節(jié)流孔，即允許換向閥單獨(dú)操作，又允許與其他部分聯(lián)合操作。2.4.1 單閥的動作(1) 主要換向控制閥主要換向閥：借助于閥芯與閥體之間的相對運(yùn)動，對來自上泵、下泵和先導(dǎo)泵的壓力油的流向進(jìn)行改變。其操作過程以斗桿控制閥為例作簡要地闡述。斗桿控制閥(空檔位置)如圖2-4所示。當(dāng)所有的先導(dǎo)操作閥均處于空檔位置時，先導(dǎo)操縱閥不向先導(dǎo)油口5和6輸油。

29、閥桿在彈簧的作用下進(jìn)入空檔位置。上泵的油經(jīng)中心旁路通道8進(jìn)入液壓油箱。1. 斗桿控制閥 2.彈簧 3、4油口 5、6.先導(dǎo)油口 7.通道8.中心旁路通道 9.負(fù)載單向閥 10.回油通道 11.平行供油通道圖2-4 斗桿控制閥（空檔位置）當(dāng)操作斗桿控制閥使斗桿關(guān)閉時，從先導(dǎo)油口6來的油使閥桿向左移動，中心旁路通道8關(guān)閉。平行供油通道11中來自上泵的油，經(jīng)負(fù)載單向閥9和通道7進(jìn)入油口3。斗桿油缸活塞桿伸出，使活塞桿末端排出的油流入油口4。油口4的油進(jìn)入回油通道10，返回液壓油箱。(2) 負(fù)載單向閥回路中用到大量的負(fù)載單向閥，例如圖2-4所示。負(fù)載單向閥用于多路閥中的功能：當(dāng)一個壓力較高的油路和一個

30、壓力較低的油路平行同時操作時，為防止油流入壓力較低的油路。比如負(fù)載較小的斗桿油缸在回轉(zhuǎn)馬達(dá)動作時，回轉(zhuǎn)馬達(dá)內(nèi)的高壓油就會試圖向壓力低的斗桿油缸內(nèi)流動。如果油路中沒有負(fù)載單向閥，回轉(zhuǎn)速度就會下降。除此之外，單向閥還能防止壓力油從油缸端頭進(jìn)入油箱。(3) 二次溢流閥和補(bǔ)油閥為了能夠限制住各自油路的壓力，在液壓缸及其控制閥之間的管道上都設(shè)置了二次溢流閥和補(bǔ)油閥。例如在斗桿缸進(jìn)油口4、5上連著一個二次溢流閥，如圖2-5所示。當(dāng)先導(dǎo)油進(jìn)入閥的先導(dǎo)油口8時，閥產(chǎn)生向右移動，主液壓油經(jīng)過平行供油通道1進(jìn)入換向閥，又從油口5流出進(jìn)入油缸9。當(dāng)外部載荷很大時，油缸及油路內(nèi)作用在控制閥上的壓力不斷增大。二次溢流閥

31、7將最大的壓力限定在35000kpa，當(dāng)壓力超過這一數(shù)值，壓力油就會從溢流閥7流向回油通道2。當(dāng)外部壓力作用在工作裝置油缸上時（控制閥處于空檔位置），工作裝置油缸的活塞將移動，油缸內(nèi)將形成真空。補(bǔ)油閥向油缸輸送部分低壓油，改變油缸內(nèi)的真空狀態(tài)。參見圖2-5，油可從油箱經(jīng)過回油路2、補(bǔ)油閥6流回油缸9。 1.平行供油通道 2.回油通道 3、4、5.油口 6 .單向閥 7.二次溢流閥 8.先導(dǎo)油口 9. 斗桿油缸圖2-5 斗桿控制閥（打開位置）2.4.2 多路閥空檔操作多路閥處于空檔位置時如圖2-6所示。上泵經(jīng)輸入口2、中心旁路通道8和平行供油通道3向右閥體供油。下泵經(jīng)輸入口1、中心旁路通道9和平

32、行供油通道10向左閥體供油。當(dāng)操作桿位于空檔位置時（機(jī)器空載），上泵中來自輸入油口2的油經(jīng)過旁路通道8、反向流動控制節(jié)流孔6及回油通道4、最后由回油口7排出，流回液壓油箱。下泵中來自輸入油口1的油，流經(jīng)中心旁路通道9、反向流動控制節(jié)流孔12、回油通道11、回油口12，最后回到液壓油箱。上、下泵供給平行供油通道的油保持不變。圖2-6 多路閥原理圖（空檔位置）2.4.3 反向流動控制技術(shù)考慮到六通多路閥的中位壓力損失較為嚴(yán)重，采用反向流動控制技術(shù)。主要手段是在出油口前加入溢流閥，并且在相應(yīng)的換向閥上開節(jié)流孔，通過溢流閥與節(jié)流孔的有機(jī)結(jié)合達(dá)到反向流動控制。目的是使得功率損失得到有效地減少。(1) 相

33、關(guān)元件的說明反向流動節(jié)流孔的功能：通過節(jié)流效應(yīng)，控制出口信號壓力，以達(dá)到控制主泵變量的目的。反向流動溢流閥的功能：當(dāng)油流在中心旁路通道中突然增加時，為防止壓力對機(jī)器部件造成沖擊，反向流動控制溢流閥通過部分打開形式，使部分油流經(jīng)過閥體回到回油通道，從而起到一定的緩沖作用。(2) 方向流動控制的過程反向流動控制液壓原理圖（局部）如圖2-7所示。來自中心旁路通道的反向流動控制壓力信號在下列情況下發(fā)生作用：1） 當(dāng)油缸或馬達(dá)未操作時；2） 當(dāng)先導(dǎo)操作閥需進(jìn)行微調(diào)控制時其控制過程如下：上泵12中的油流經(jīng)中心旁路通道2、通道3及節(jié)流孔8到回流通道11。流經(jīng)節(jié)流孔8的油受到約束，使通道3的壓力增加。反向流動

34、控制信號壓力經(jīng)通道4和反向流動控制管道9流入油泵調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的反向流動控制使油泵開始動作。1、2.中心旁路通道 3、4.通道 5.節(jié)流孔 6.反向流動控制溢流閥 7.反向流動控制管道 8.節(jié)流孔 9.反向流動控制管道 10.反向流動控制溢流閥 11.回油通道 12.上泵 13.下泵圖2-7 反向流動控制液壓原理圖（局部）當(dāng)所有操作桿都處于空檔位置時，控制閥的中心旁路通道中的油流流量是最大的，流入中心旁路通道的油流被反向流動節(jié)流孔節(jié)流，反向流動控制信號壓力在管道內(nèi)增大。調(diào)節(jié)器根據(jù)此控制信號對變量泵進(jìn)行控制，使得泵的回轉(zhuǎn)角度減小，泵的柱塞行程縮短，得到相應(yīng)的流量也就下降。根據(jù)節(jié)流定理，此時的是最

35、大的，因此油泵的排量始終保持最小。只有當(dāng)操縱桿輕微移動，進(jìn)行微調(diào)控制操作時，上泵的部分油流進(jìn)入平行供油通道，降低了中心旁路通道中的油流流量，使得節(jié)流效應(yīng)減小了，反向流動控制信號壓力也相應(yīng)減少，泵缸體的回轉(zhuǎn)有了更大的角度，使得泵的柱塞行程增加，油流量增大。2.4.4 主溢流閥主溢流閥的功能：起安全作用，限制主液壓系統(tǒng)的最大工作壓力。根據(jù)性能參數(shù)的要求，回路的最大壓力在行走時為35mpa，挖掘及回轉(zhuǎn)工況工作壓力為31.4mpa，即主溢流閥為兩級控制。如圖2-8所示，主溢流閥的工作原理：來自先導(dǎo)泵的油9經(jīng)管道7到達(dá)先導(dǎo)通道2和3，行走時通道3內(nèi)壓力增加。當(dāng)操作工作或回轉(zhuǎn)裝置時，由于換向閥的換向，使得

36、先導(dǎo)油路阻斷，原本通道2的壓力油是與油箱通過先導(dǎo)油路相通的，現(xiàn)在通道2內(nèi)的壓力由于油道的阻斷會變大。當(dāng)單獨(dú)進(jìn)行行走操作時，通道3內(nèi)的先導(dǎo)油流經(jīng)壓力控制閥4和先導(dǎo)通道6到達(dá)主溢流閥的底部，使得主溢流閥5的設(shè)定壓力增大。當(dāng)進(jìn)行工作或回轉(zhuǎn)裝置操作時，由于通道2內(nèi)的壓力增大，促使換向閥4的閥芯左移，作用在主溢流閥底部的控制壓力油經(jīng)通道1回油箱，變成低壓油。當(dāng)再次恢復(fù)到單獨(dú)行走操作后，由于通道2的油壓小于彈簧的壓力，使閥芯右移，打開通道，這使通道3中的先導(dǎo)油流經(jīng)先導(dǎo)通道6，再次到達(dá)溢流閥底部。1.泄油通道 2、3通道 4.壓力控制閥 5.主溢流閥 6.先導(dǎo)通道 7.管道 8.上泵 9.先導(dǎo)泵 10.下泵

37、圖2-8 多路閥原理圖（部分）2.4.5 先導(dǎo)油路先導(dǎo)泵向先導(dǎo)回路中連續(xù)輸送壓力油，先導(dǎo)操作壓力由先導(dǎo)溢流泵設(shè)定，壓力為3.45mpa。當(dāng)操作操縱桿或踏板時，先導(dǎo)油進(jìn)入主控制閥，其壓力推動主控制閥桿，使主泵中的油流入液壓缸和液壓馬達(dá)的供油回路中。來自先導(dǎo)泵24的先導(dǎo)壓力油經(jīng)先導(dǎo)油總管22，再經(jīng)管道21進(jìn)入主控制閥13。隨后油流被分成兩路：一路經(jīng)節(jié)流孔17到先導(dǎo)通道11，另一路經(jīng)節(jié)流孔16再分成兩股油流。一股油流直接進(jìn)入先導(dǎo)通道9，該通道與用于工作裝置和回轉(zhuǎn)的壓力開關(guān)8相連。另一股油流直接到達(dá)通道18。當(dāng)僅操作行走控制閥時，通道18打開先導(dǎo)通道6。在這種情況下，供給主控制閥的先先導(dǎo)油油路如下：1

38、）先導(dǎo)通道11的先導(dǎo)油：來自先導(dǎo)通道11的先導(dǎo)油用于主溢流閥5，限制行走油路的工作壓力。2）先導(dǎo)通道9的先導(dǎo)油：來自先導(dǎo)通道9的先導(dǎo)油用于主溢流閥5，限制工作裝置回轉(zhuǎn)油路的工作壓力。3）先導(dǎo)通道6的先導(dǎo)油：來自先導(dǎo)通道6的先導(dǎo)油用于操作直線行走控制閥4，以使機(jī)器直線行走。1.回轉(zhuǎn)控制閥 2.左行走控制閥 3.回轉(zhuǎn)停車制動器控制閥 4.直線行走控制閥 5.主溢流閥 6、9、11.先導(dǎo)通道 7.壓力控制閥 8.壓力開關(guān)（工作裝置/回轉(zhuǎn)） 10.下泵 12.右行走控制閥13.主控制閥 14.斗桿控制閥 15.泄油通道 16、17.節(jié)流孔 18、19、20.通道 21.管道22.先導(dǎo)油總管 23.上泵

39、 24.先導(dǎo)泵圖2-9 主控制閥內(nèi)的先導(dǎo)油路原理圖2.4.6 直線行走控制在挖掘機(jī)行走過程中操作回轉(zhuǎn)裝置或其他工作裝置時，會對直線行走產(chǎn)生影響。直線行走閥的使用，可以避免左、右行走機(jī)構(gòu)流量不同的情況，確保挖掘機(jī)的直線行走。其工作原理參見圖2-10。 1.右行走控制閥 2.直線行走控制閥 3.左行走控制閥 4.主控閥 5、6.油管 7.上泵 8.下泵圖2-10 直線行走控制液壓原理圖當(dāng)挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置或其他工作裝置不工作而僅僅行走時，來自上泵7的油驅(qū)動右行走馬達(dá)，來自下泵8的油驅(qū)動左行走馬達(dá)。因為兩個行走回路彼此獨(dú)立，挖掘機(jī)繼續(xù)直線行走，除非在左右履帶上產(chǎn)生不同的行走阻力。在挖掘機(jī)行走的同時操作

40、回轉(zhuǎn)裝置或其他工作裝置，如果沒有直線行走控制系統(tǒng)，則上泵和下泵供給行走馬達(dá)的油量不同，因此不能確保挖掘機(jī)直線行走。當(dāng)直線行走控制閥2在先導(dǎo)壓力油的作用下動作時，上泵7不僅給右行走回路供油，而且也給左行走回路供油，平行地驅(qū)動兩個行走馬達(dá)。下泵8給回轉(zhuǎn)裝置和其他工作裝置回路供油。在挖掘機(jī)行走過程中?；剞D(zhuǎn)裝置和其他工作裝置回路要求的流量不大，剩余的壓力油被分給左右行走回路，有助于驅(qū)動左、右行走馬達(dá)平行、快速地運(yùn)轉(zhuǎn)。直線行走閥的動作條件：行走控制閥換向，并且任何一個別的執(zhí)行元件工作。這是因為先導(dǎo)油道與斗桿控制閥、回轉(zhuǎn)控制閥、鏟斗控制閥和動臂控制閥是連通的，如果這些閥中的任何一個閥動作，油道和油道的通道

41、就被關(guān)閉，在油道中的先導(dǎo)油壓增大，推動直線行走控制閥動作。當(dāng)斗桿控制閥、回轉(zhuǎn)控制閥的所有操作桿都處于空檔位置時，先導(dǎo)油道就通過油道和排油道與泵的吸油管連通，先導(dǎo)油道的先導(dǎo)油壓不足以推動直線行走控制閥動作。3 多路換向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計通過前面的原理設(shè)計確定了整體多路閥的組成部分，其中主要是由4個換向閥集合而成。除此之外，還一些輔助閥也集成在整體多路閥的內(nèi)部。輔助閥中包括：壓力控制閥、溢流閥和單向閥。因此關(guān)于多路閥的設(shè)計其實是一個對于多種不同液壓閥設(shè)計的過程。本章主要涉及到的是各個閥的基本理論和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.1 方向控制閥方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關(guān)系的閥類。3.1.1 向

42、控制閥的閥芯結(jié)構(gòu)閥芯結(jié)構(gòu)有以下三種：1）滑閥：閥芯為多端圓柱體，閥芯相對閥體作軸向運(yùn)動2）錐閥：閥芯為錐柱體，閥芯相對閥體作軸向運(yùn)動3）轉(zhuǎn)閥：閥芯為帶圓周方向槽的圓柱體，閥芯相對閥體轉(zhuǎn)動3.1.2 芯驅(qū)動與閥芯運(yùn)動阻力 滑閥工作時，液體作用于閥芯上有各種力。這些力有時可能很大，成為損害閥體本身工作或液壓系統(tǒng)的主要原因。因此，必須了解主要對閥芯作用的力的來由、大小和特性。1） 作用在圓柱滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力 滑閥開口一定（穩(wěn)定流動）時，由于流經(jīng)閥腔和閥口的液流截面積及方向的改變而引起液流速度的改變，導(dǎo)致液流動量的變化而產(chǎn)生的液動力。參見圖3-1。 (3-1) 式中：液體作用于閥芯上的軸向穩(wěn)態(tài)液動力

43、單位時間內(nèi)流過閥口液體的質(zhì)量閥口液流速度閥口液流速度方向與軸線的夾角圖3-1 作用在帶平衡活塞的滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力2） 作用在滑閥上的液壓卡緊力 閥芯與閥孔配合時，由于液體從高壓到低壓通過通過間隙時在其中造成壓力分布不對稱，將會形成側(cè)壓摩擦力。由流體力學(xué)理論得知，壓力分布隨間隙變化規(guī)律而變化。在間隙變化對軸線不對稱時，間隙內(nèi)的壓力分布也不對稱（平行縫隙除外），而壓力分布不對稱就會在閥芯上出現(xiàn)側(cè)壓力，參見圖3-2。因此，閥芯與閥孔不同心或閥芯歪斜或由于加工精度不夠使間隙不對稱都會引起側(cè)壓力。如果側(cè)壓力作用是閥芯進(jìn)一步偏心，間隙更加不對稱，則嚴(yán)重時引起閥芯與閥孔間隙內(nèi)的油膜被擠壞，形成半干摩擦，造

44、成閥芯摩擦力大大增加，即出現(xiàn)所謂的液壓卡緊。 （3-2）式中：作用在滑閥上的液壓卡緊力液壓卡緊系數(shù)摩擦系數(shù)，可取0.040.08封油長度閥芯臺階大直徑兩端壓力差開一條均壓槽時，k0.4；開三條等距槽時，k0.063；開七條槽時，k0.027倒錐 順錐 傾斜圖3-2 作用在滑閥上的液壓卡緊力3.2 主閥結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計3.2.1 4個主要換向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計多路閥主閥主要是由9個換向閥構(gòu)成的，對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其實就是對每個換向閥的設(shè)計以及不同換向部件間油道的設(shè)計。通過前面已經(jīng)擬定的多路閥原理圖，如圖3-3，可大致根據(jù)滑閥的功能和流道的分布初步確定主閥內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。同時也可初步確定閥體與換向閥閥芯之間的配

45、合。圖3-3 多路閥原理圖（局部）(1) 斗桿控制閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計斗桿控制閥的原理如圖3-4所示。 1.平行供油通道 2.回油通道 3、4、5.油口 6 .單向閥 7.二次溢流閥 8.先導(dǎo)油口 9.斗桿油缸圖3-4 斗桿控制閥（打開位置）1）方向控制閥閥芯結(jié)構(gòu)的確定：轉(zhuǎn)閥型換向閥由于閥芯上的液壓徑向力不易平衡使操作力矩較大，且密封性較差，故只適合于低壓小流量的系統(tǒng)中。相對滑閥型換向閥應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是由于其閥芯上的液壓徑向力易于平衡，對油污不太敏感，易于實現(xiàn)多種機(jī)能，工作可靠而且工藝性相對較好，因此采用滑閥型換向閥。2）閥體上沉割槽數(shù)目和閥芯上臺階數(shù)目的確定：可根據(jù)通路的要求，鏟斗控制閥是三位六通

46、閥，需要至少六個沉割槽，再加上旁邊控制部分還需至少兩個沉割槽，一共至少八個沉割槽，考慮到換向機(jī)能和回油道的設(shè)計，采用12個沉割槽。臺階數(shù)目與沉割槽數(shù)目相對應(yīng)。閥體的結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示。圖3-5 斗桿控制閥閥體結(jié)構(gòu)圖3） 方向閥的控制方式：根據(jù)前面原理設(shè)計采用液動控制，即要在兩邊端蓋和上設(shè)置先導(dǎo)油口、彈簧和、活塞之類的?？紤]到閥的密封性問題，還需外加密封墊。參見圖3-6。圖3-6 斗桿控制閥裝配圖1. 閥芯2. 閥體3, 8. 密封墊4, 10. 端蓋5. 活塞6,9. 彈簧7. 閥桿11. 彈簧墊4） 調(diào)整裝置的確定：使用調(diào)整閥桿，一邊通過螺紋連接，與閥芯合成一體。另一邊通過旋動螺母，可對彈

47、簧進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。5） 卸荷槽：由于右邊彈簧腔內(nèi)的配合關(guān)系，壓力油較容易進(jìn)入彈簧腔。考慮到密閉彈簧腔內(nèi)如果有壓力油存在，會使得局部壓力增大，閥芯無法有效的換向。因此采用閥芯內(nèi)開槽的結(jié)構(gòu)，使得彈簧腔變小時，壓力油能通過內(nèi)部卸荷槽進(jìn)行卸荷。(2) 其余換向閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計其余控制閥的設(shè)計與上述過程類似。對設(shè)計好的控制閥，再將它們依循原理圖3-3有效地組合起來，將需要連接的油路連通，就得到了4個換向閥的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖如圖3-9所示。3.2.2 直線行走閥的設(shè)計直線行走閥的原理圖如圖3-7所示。在挖掘機(jī)行走過程中，回轉(zhuǎn)裝置和其他工作裝置回路要求的流量不大，剩余的壓力油將被分給左右行走回路，這樣可以有助于驅(qū)

48、動左、右行走馬達(dá)平行、快速地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在直線行走控制閥內(nèi)還設(shè)計了一個單向閥和一個節(jié)流孔，這樣可保證部分提供給回轉(zhuǎn)裝置和其他工作裝置的壓力油一部分流入左右行走馬達(dá)裝置。圖3-7 直線行走閥原理圖直線行走閥的主要閥芯結(jié)構(gòu)、控制方式和槽數(shù)目等的確定都與前面的控制閥設(shè)計相似。在這主要是設(shè)計閥芯內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，用以實現(xiàn)單向閥和節(jié)流孔的功能。在閥芯內(nèi)部打孔3，使得相應(yīng)的流道能夠按照原理圖的要求在換向時相通。在閥芯內(nèi)部裝上錐閥芯5和活塞7等，組成一個小的單向閥。考慮到閥芯磨損等問題，在主閥芯中還裝上了閥套4。其結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。1. 閥體 2. 閥芯 3. 油道 4. 閥套 5. 錐閥芯 6. 彈簧 7. 活

49、塞 8. 螺塞 9. 閥蓋 10. 彈簧 11. 密封墊 12. 進(jìn)油口 13. 活塞 14. 螺塞 圖3-8 直線行走閥結(jié)構(gòu)3.2.3 閥體主要結(jié)構(gòu)的確定 由于此次設(shè)計的多路閥是整體式多路閥，根據(jù)原理圖3-3，須將上述的換向閥通過油路聯(lián)合，集合稱為一個整體。結(jié)構(gòu)總圖如圖3-9所示。圖3-9 多路閥閥體結(jié)構(gòu)圖（剖面）3.2.4 主要幾何尺寸的確定(1) 進(jìn)、出油口直徑 多路閥的進(jìn)出油口是多路閥性能的重要指標(biāo)，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時也對其具體尺寸加以確定。進(jìn)油口位置如圖3-8所示，出油口位置如圖3-9所示。 (3-3)式中：進(jìn)、出油孔直徑通過閥的最大流量允許的流速由多路閥的性能參數(shù)?？紤]到壓力

50、損失，一般回路的允許流速。這里取允許流速=4m/s。根據(jù)gb2878.11983 取公稱直徑3.3 多路閥輔助裝置結(jié)構(gòu)的確定3.3.1 溢流閥概述溢流閥是壓力控制閥的一種，其主要作用有以下幾種：1）維持系統(tǒng)中的壓力近似于恒定2）對液壓系統(tǒng)實行調(diào)壓3）防止液壓系統(tǒng)超載，起安全作用。4) 對液壓系統(tǒng)進(jìn)行卸荷，以降低系統(tǒng)的功率損耗和熱量。溢流閥按結(jié)構(gòu)可分為以下兩類：直動式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。(1) 直動型溢流閥直動式溢流閥是作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的溢流閥。直動型溢流閥因閥口和測壓面結(jié)構(gòu)型式不同，形成了三種基本結(jié)構(gòu)。如圖3-10所示。無論何種結(jié)構(gòu)，均是由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄、

51、溢流閥口、測壓面等三個部分構(gòu)成。 滑閥式溢流口，端面測壓 錐閥式溢流口 ，端面測壓 錐閥式溢流口，錐面測壓 圖3-10 直動型溢流閥基本結(jié)構(gòu)形式(2) 先導(dǎo)型溢流閥先導(dǎo)型溢流閥的主要特點(diǎn)：由主閥芯負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)級負(fù)責(zé)向主閥提供指令力，作用在主閥芯上的主油路液壓力與先導(dǎo)級所輸出的“指令壓力”相平衡。3.3.2 反向流動控制閥結(jié)構(gòu)的確定反向流動控制的原理圖參見圖2-7。根據(jù)設(shè)計階段的內(nèi)容，反向流動控制技術(shù)的引入是為了有效抑制六通閥中位損失嚴(yán)重這一問題。其中，用到了一個反向流動溢流閥和節(jié)流孔5。對于反向流動控制閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計，是通過對一個普通的溢流閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造而實現(xiàn)的。其結(jié)構(gòu)圖如圖3-1

52、0所示。1. 溢流閥閥體 2. 錐閥芯 3. 彈簧 4. 螺塞 5. 節(jié)流孔圖3-10 反向流動控制閥結(jié)構(gòu)反向溢流閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計依托：當(dāng)油流在中心旁路通道內(nèi)發(fā)生變化時，反向流動控制壓力也會發(fā)生突然變化，為了防止壓力對于及機(jī)器部件造成沖擊，設(shè)計的溢流閥應(yīng)具備使部分油流經(jīng)過閥 再流回回油道的功能，以實現(xiàn)緩沖的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計：考慮到上述功能，反向溢流閥可采用直動式，通過螺塞4來調(diào)整溢流閥的壓力，節(jié)流孔打在溢流閥閥體1上，可一方面使得油能通過節(jié)流孔流道回油通道，另一方面截流效應(yīng)所產(chǎn)生的壓力信號又能直接被溢流閥的閥芯獲得，即溢流閥能對主油路壓力的變化做出較及時的反應(yīng)。 3.3.3 主溢流閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計按照原

53、理圖的要求，主溢流閥不僅要能實現(xiàn)一般溢流閥的安全作用，還要具備能實現(xiàn)兩級溢流壓力調(diào)定的功能。為了實現(xiàn)這一功能，在溢流閥上還配備了一個壓力控制閥，用以給溢流閥發(fā)出“指令”。主溢流與壓力閥的設(shè)計以參考為主，參考的結(jié)構(gòu)圖如圖3-11所示。(1) 對于主溢流閥結(jié)構(gòu)參考圖的分析1）關(guān)閉位置如圖3-12所示，當(dāng)通道11的主油泵油壓小于設(shè)定的主溢流閥壓力時，錐閥28在彈簧29的作用下關(guān)閉，通道11的油流經(jīng)節(jié)流孔31進(jìn)入彈簧腔26。因為通道11與彈簧腔26的壓力相等，閥芯25在彈簧27的壓力作用下向左移動，關(guān)閉通道30，從通道11到回油通道32之間就沒有油流。1直線行走閥 2. 主控制閥 3. 卸油通道 4. 壓力控制閥 5、6、11、21、22、23. 通道 7.右行走閥8、9. 單向閥 10. 先導(dǎo)通道 12. 主溢流閥 13. 活塞 14、15、16. 管道 17.上泵 18. 下泵 19.先導(dǎo)泵 20