高壓先導(dǎo)式兩級同心溢流閥設(shè)計說明書

緒論1.1課題研究背景液壓被越來越廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，各類大型機械都會應(yīng)用到液壓，實現(xiàn)整個機器動作需要設(shè)計整個液壓系統(tǒng)，而液壓系統(tǒng)起著至關(guān)重要的執(zhí)行元件之一就是溢流閥。本文介紹的是一種二級同心先導(dǎo)式溢流閥，這種先導(dǎo)式溢流閥主要由主閥控制部分和先導(dǎo)控制部分組成，先導(dǎo)部分結(jié)構(gòu)原理與直流式溢流閥相同，先導(dǎo)式溢流閥是利用主閥芯上下兩端油液的壓力差來使主閥閥芯移動的，可利用遠(yuǎn)程控制口實現(xiàn)卸荷和多級調(diào)壓，溢流閥在非工作狀態(tài)下，閥口常閉，采用內(nèi)泄漏形式。主要用于車輛、工程機械、起重運輸機械、礦山機械及其他機械中，在我國現(xiàn)實各類機械中起著至關(guān)重要的作用，并且長期被運用到各類機械中。這種二級同心先導(dǎo)式溢流閥拆卸方便、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、易于維修養(yǎng)護，可以應(yīng)對及其惡劣的自然環(huán)境，多種優(yōu)點使得這種類型的溢流閥更加適用于各類機械的液壓系統(tǒng)中，用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，多級調(diào)節(jié)。它的設(shè)計及推廣使用是必要的，可以在現(xiàn)實生活中產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益。1.2研究現(xiàn)狀近年來，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展和壯大，越來越多的關(guān)于先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計出現(xiàn)在市場上，但是主要都是一些直動式的溢流閥，還不能更好的適用于全系列、全尺寸的各類機械液壓系統(tǒng)中，同時還面臨著提升工作的效率、提升整個系統(tǒng)穩(wěn)定性能、延長整個系統(tǒng)的壽命、結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理化等。雖然近些年有一些新型的先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計研發(fā)，但是有些結(jié)構(gòu)還不能完全滿足大型機械整體需求，功能還較為單一。二級同心先導(dǎo)式溢流閥應(yīng)用的普遍性和廣泛性決定了其市場的廣闊性，現(xiàn)在市場上的溢流閥同質(zhì)化特別嚴(yán)重，先進技術(shù)性還未普及，大批量的溢流閥還有相當(dāng)多的問題需要進行研究和解決，特殊領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計還有欠缺，所以長期致力于先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計改進等研究顯得尤為重要。隨著液壓技術(shù)、先進的計算機技術(shù)不斷的深入液壓設(shè)計，二級同心先導(dǎo)式溢流閥在不久的將來一定會變得更加簡易化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、科技化、豐富化，從而更加廣泛的被應(yīng)用到各類機械液壓系統(tǒng)中去。1.3研究目的本次設(shè)計目的是為了進一步優(yōu)化二級同心先導(dǎo)式溢流閥的整體設(shè)計，包括整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，閥體閥芯的進一步優(yōu)化，尺寸鏈的選擇與優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，加強整個機械設(shè)備性能不斷提升和安全、高效的運行,提高技術(shù)水平,滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、安全發(fā)展,提高工程、工業(yè)機械液壓缸的使用,延長零件的使用壽命。1.4主要研究設(shè)計內(nèi)容本文主要是對二級同心先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計計算與優(yōu)化設(shè)計，對整體的結(jié)構(gòu)，局部結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸進行優(yōu)化設(shè)計，同時結(jié)合到現(xiàn)實中的一些常用的基本功能進行融入進去。主要內(nèi)容如下：根據(jù)任務(wù)要求，介紹本課題的研究內(nèi)容的背景、發(fā)展現(xiàn)狀以及研究的主要目的和內(nèi)容；（2）調(diào)研，查閱文獻，整理收集資料。明確課題任務(wù)，完成相應(yīng)的外文翻譯；（3）對二級同心先導(dǎo)式溢流閥的原理進行分析與模塊化劃分，收集不同規(guī)格、不同類型的溢流閥的參數(shù)；設(shè)計模塊化組合結(jié)構(gòu)；確定原理、參數(shù)、計算，設(shè)計各零部件模型，校核；（4）二級同心先導(dǎo)式溢流閥的設(shè)計、尺寸的選擇、組裝裝配、二維圖紙等設(shè)計；（5）用SW2016繪制二級同心先導(dǎo)式溢流閥三維圖（零件三維，裝配三維）、用CAD繪制二維圖等；（6）對整個設(shè)計過程進行一個系統(tǒng)的總結(jié)；（7）整理設(shè)計資料，完善并提交設(shè)計成果；2參數(shù)及原理分析2.1基本性能參數(shù)(1)額定壓力p1=31.5。(2)額定流量Qe=250L/min。(3)調(diào)壓范圍p1～p2=4MPa-16MPa。（目前我國將=31.5MPa的壓力控制閥中的直動型導(dǎo)閥的調(diào)壓范圍分為四檔：（0.6～0.8MPa）、（4～16MPa）、(8～20MPa)、（16～31.5MPa））(4)調(diào)成最高調(diào)成壓力p1min時，導(dǎo)閥的開啟壓力p2a≥0.9p1max。(5)調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時，主閥的開啟壓力p1a≥0.95p1max；此時的溢流量Qa≤0.01Qe。(6)調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時，主閥的閉合壓力p1a≥0.9p1max；此時的溢流量Qb≤0.01Qe。(7)卸荷壓力pu=0.4MPa。(8)內(nèi)泄流量q≤0.0025L/min。2.2作用和分類2.2.1作用溢流閥是壓力控制閥中最基本的一種，以它為基礎(chǔ)可以組合成各種進行閥前（進口）壓力控制的壓力控制閥,如電磁溢流閥就是由溢流閥和電磁換向閥組合而成的。溢流閥在液壓系統(tǒng)中使用極為普遍，所有液壓系統(tǒng)都要至少使用一個溢流閥作為定壓閥或安全閥。溢流閥的主要功用是：維持液壓系統(tǒng)中的壓力近于恒定；對液壓系統(tǒng)實行調(diào)壓；防止液壓系統(tǒng)超載，起安全作用；對液壓系統(tǒng)進行卸荷，以降低系統(tǒng)的功率損耗和熱量。2.2.2分類溢流閥的品種較多，按它的基本動作一般可分為直動型和控制型兩種，控制型溢流閥即是先導(dǎo)式溢流閥。（1）直動型溢流閥圖2-1直動型溢流閥結(jié)構(gòu)簡圖（a）錐閥式(b)球閥式(c)滑閥式(d)溢流閥的基本符號1-調(diào)壓螺栓2-彈簧3-閥芯4-閥體（含閥座）錐閥式和球閥式又叫座閥式溢流閥，特點是動作靈敏，密封性能好，配合沒有泄漏間隙，但導(dǎo)向性差，沖擊性較強，閥座閥芯易損壞?；y式由于閥口有一段密封搭合量，穩(wěn)定性較好，不易產(chǎn)生自激振動，但動作反應(yīng)較慢。（2）控制型溢流閥（先導(dǎo)式溢流閥）圖2-2先導(dǎo)式溢流閥控制型溢流閥的先導(dǎo)閥是一個小規(guī)格的錐閥式直動溢流閥，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回位而設(shè)置。直動型和控制型的差別在于控制閥芯啟閉的方式：直動型閥芯的啟閉是在系統(tǒng)液壓力直接作用下進行的；控制型閥芯的啟閉由先導(dǎo)閥來控制。顯然，控制型溢流閥的工作原理要比直動型溢流閥復(fù)雜，但在性能指標(biāo)和使用范圍等方面，控制型優(yōu)于直動型。2.3受力分析2.3.1開啟受力分析A1——主閥芯活塞下邊面積；A2——主閥芯活塞上邊面積；p1——主閥芯下腔壓力；p2——主閥芯上腔壓力；Kx——先導(dǎo)閥彈簧剛度（）；Ky——主閥彈簧剛度（）；x0——先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓縮量（）；y0——主閥彈簧的預(yù)壓縮量（）；G——主閥芯重力；Ff——閥芯與閥套的摩擦力；（1）當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力低于先導(dǎo)閥的開啟壓力時，先導(dǎo)閥保持關(guān)閉。此時主閥芯受力條件為：此時閥口關(guān)閉。（2）當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到先導(dǎo)閥的開啟壓力時，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)系為：（3）當(dāng)系統(tǒng)壓力升高超過先導(dǎo)閥開啟壓力時，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，主閥芯的受力方程為：（4）當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到主閥開啟壓力時，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)：（5）當(dāng)系統(tǒng)壓力高于主閥開啟壓力時，主閥開啟，其受力為式中：——主閥口的開度（）；——液體入射角，近似等于閥芯半錐角（o）；——主閥座孔直徑（）；C1——主閥口流量系數(shù)，～(取)。（6）當(dāng)系統(tǒng)壓力升到調(diào)定壓力時，閥內(nèi)通過額定流量，此時主閥芯受力方程為：到此，溢流閥開啟完成。2.3.2閉合過程其過程與開啟過程相反，但各關(guān)鍵點相似，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。2.4組成零件由閥體、閥芯、閥座等主要零件組成。（1）閥體閥體是主閥的主要零件，為了使流體流過閥體通道時盡可能縮小渦流區(qū)并減輕流速場的激變，以減小壓力損失，故閥體內(nèi)部孔道的幾何形狀較復(fù)雜，以加工成形為宜。閥體在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除必須保證足夠的強度以外,還必須使閥體具有良好的剛度，使閥在總裝后和長期使用中保證閥芯動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。（2）閥芯控制型閥主閥芯上下側(cè)面積差的大小直接影響到閥的性能，應(yīng)通過計算確定。上下側(cè)面積差可采用各種方式達(dá)到。主閥芯有三個配合面，因此同軸度要求較高，這不僅提髙了加工精度的要求，且裝配時較困難。特別是主閥芯與閥體和閥座有配合要求，若加工和裝配稍不注意，都有使閥芯被卡死的可能。（3）閥座閥座用來支承主閥芯，主閥芯與閥座接觸時必須基本保證線接觸，從而使閥口具有可靠的密封性能。閥芯和閥座在閥口處的形狀和錐角大小，對主閥芯的受力大?。ㄖ钢鏖y芯在開啟后的受力情況）和動作平穩(wěn)性有關(guān)系。因為油液流動情況的復(fù)雜性，所以往往要通過反復(fù)試驗，才能確定最佳的錐閥口形狀和錐角的大小。（4）調(diào)壓裝置調(diào)壓裝置由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓機構(gòu)兩部分組成。直動式先導(dǎo)閥作用在閥芯上的液壓力直接與彈簧力相平衡，平衡方程為：p2a2=Kt2(Xt2+X2)導(dǎo)閥座孔面積a2由通過導(dǎo)閥座孔的流量大小確定。當(dāng)彈簧的預(yù)壓縮量Xt2取定為某一值時，調(diào)壓彈簧的剛度Kt2的值取決于導(dǎo)閥前腔油壓p2的大小。對于直動式先導(dǎo)閥，從低壓到高壓只用一根調(diào)壓彈簧是困難的。從上式可知：在最高調(diào)節(jié)壓力時，調(diào)壓彈簧的剛度Kt2要求較大，Kt2值越大，彈簧的位移對壓力的變化越敏感，這給低壓范圍穩(wěn)定可靠的調(diào)壓帶來困難?？梢杂迷龃骕t2值的方法來適當(dāng)減小Kt2值，但這會給調(diào)壓彈簧的設(shè)計帶來困難，并且會超過彈簧的穩(wěn)定性指標(biāo)（即細(xì)長比）。為此，常根據(jù)調(diào)壓范圍分成幾根調(diào)壓彈簧來調(diào)壓，我國在公稱壓為320N/㎝2，壓力控制閥中的直動式先導(dǎo)閥，將調(diào)壓彈簧分成四根，調(diào)壓范圍劃分為四檔：Ha(6～80N/㎝2)；Hb(40～160N/㎝2)；Hc(80～200N/㎝2)；Hd(160～320N/㎝2)。根據(jù)先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)，對每根調(diào)壓彈簧進行設(shè)計時，在結(jié)構(gòu)尺寸上必須注意以下幾點：1）彈簧的內(nèi)徑必須一致；2）外徑均不得大于裝彈簧的孔徑；3）自由高度要盡量設(shè)計得一致。差壓式先導(dǎo)閥因閥芯存在承壓面的面積差，所以作用在閥芯上的液壓力比直動式小，液壓力和彈簧力的平銜方程為：式中a`2是閥芯尾部配合的面積（見圖2-15)。當(dāng)適當(dāng)減小(a2-a`2)QUOTEa2-a2'時，Kt2和Xt2值也可相應(yīng)減小，這使調(diào)壓彈簧的設(shè)計比較容易，尤其是K壓緊和放松調(diào)壓彈簧的調(diào)壓機構(gòu)一般有四種型式，圖2-18中的a)為手輪式，b)為鑰匙鎖千分表式，c)為帶有鉛封保險式，d)為套筒調(diào)節(jié)式。可根據(jù)使用需要在上述四種形式中選用，其中手輪式是常見的調(diào)壓機構(gòu)，它調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡單。圖2-2調(diào)壓機構(gòu)調(diào)壓裝置的設(shè)計還必須考慮到調(diào)壓彈簧和閥芯裝拆方便，以便在使用中進行檢查和拆換零件。對裝有“O”型密封圈的彈簧座與導(dǎo)閥閥體孔的配合應(yīng)合適，太松在調(diào)壓手輪處會出現(xiàn)外滲漏，太緊又會使調(diào)壓范圍的最低調(diào)節(jié)壓力降不下來。2.5液動力特性閥芯常用的有二種結(jié)構(gòu)(見圖2-3)。圖中a)為錐閥結(jié)抅，b)為球閥結(jié)構(gòu)。對于球閥結(jié)構(gòu)，根據(jù)閥芯的組成又可分成兩種：一種是球和彈簧座分體,另一種是球和彈簧座成整體的。比較錐閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥芯的開口量相同，即閥芯與閥座離開相同的距離時，球閥比錐閥具有較大的過流面積。所以球閥結(jié)構(gòu)使主閥開啟比較迅速，從而使升壓時間t1較短(見圖2-4)；但是球閥的過流面積變化較大，這樣閥芯動作就不太穩(wěn)定，易出現(xiàn)振動，從而使主閥穩(wěn)定時間t2較長(見圖2-4)。圖2-3閥芯類型圖2-4動態(tài)特性圖差壓式閥芯和直動式閥芯的區(qū)別在于錐閥的尾部帶有一段配合面（見圖2-5)。主要特點是利用承壓面的面積差來減小作用在閥芯上的液壓力，這使調(diào)壓彈簧容易設(shè)計，并提高了調(diào)壓穩(wěn)定性。但它有兩個配合面，結(jié)構(gòu)比直動式復(fù)雜，加工精度也比直動式要求高。圖2-5

3靜態(tài)特性分析3.1靜態(tài)設(shè)計先導(dǎo)式溢流閥靜態(tài)設(shè)計的主要指標(biāo)有：額定工作壓力Ps,額定工作流量Qs，調(diào)壓范圍Pmin～Pmax，主閥開啟壓力Pk，主閥閉合壓力Pb，導(dǎo)閥額定溢流量[Q]，卸荷壓力Pu，內(nèi)泄漏量q，最小流量Qmin，壓力損失△P等。先導(dǎo)式二級同心溢流閥機構(gòu)原理圖參照圖1.1，該圖為典型的機構(gòu)，按Vickers的發(fā)明略加修正。圖中，固定阻尼孔直徑為d1，長度l1，主閥開口量X（雙點劃線位置），導(dǎo)閥開口量，主閥彈簧剛度K1，導(dǎo)閥彈簧剛度K2；P為進液口，T為回液口，K為遙控口；、為主閥和導(dǎo)閥閥芯的錐頂角半角，H為主閥芯與閥蓋的裝配間距，L為主閥芯與閥蓋的配合長度（安裝位置）圖1.1溢流閥結(jié)構(gòu)原理3.2靜態(tài)特性方程先導(dǎo)式溢流閥靜態(tài)特性方程支配著溢流閥的靜態(tài)工作特性，主要可用下五個方程表示。主閥口流量方程(1.1)主閥芯受力平衡方程（1.2)主閥芯固定阻尼孔d1流量的方程(1.3a)(1.3b)導(dǎo)閥口流量方程（1.4）導(dǎo)閥閥芯受力平衡方程（1.5）閥口穩(wěn)態(tài)液動力主閥口（1.6a）導(dǎo)閥口（1.6b）以上各式中，為主閥口及導(dǎo)閥口處流量系數(shù)；，為主閥彈簧及導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓縮量；，為主閥溢流口及導(dǎo)閥溢流口背壓，設(shè)計時常取為零；為主閥彈簧腔壓力為導(dǎo)閥進口腔處的壓力；一般不等于，初步設(shè)計可先近似認(rèn)為=；為主閥芯與閥套間摩擦力（見式（1.2））。3.3靜態(tài)過程分析與參數(shù)選擇3.3.1開啟過程分析先導(dǎo)式溢流閥開啟過程溢流閥口流量Q與進口壓力P的關(guān)系可用圖1.2中曲線abcd表示。當(dāng)P口壓力（導(dǎo)閥開啟壓力）時，導(dǎo)閥未開，T口溢流量Q為主閥芯配合處的泄漏量，其值為在時記為q；當(dāng)=時，導(dǎo)閥欲開為開（圖1.2中點a），此時主閥芯受力方程為式中（按式（1.3a）計算），由于取決于處的泄漏量，故很?。ㄒ?.12.2）略去，因此未打開，導(dǎo)閥的開啟壓力近似為圖1.2Q--P關(guān)系曲線當(dāng)壓力P滿足：<P<(為主閥開啟壓力)時，流動處于圖1.2ac段，導(dǎo)閥芯打開，主閥未開，此時流量滿足主閥芯受力方程為(此時>)在ac段中，隨著P的增大，略有增加（為什么？），按式（1.3a）或式（1.3b）的規(guī)律增加，故增大。當(dāng)P繼續(xù)增加到時，流動處于曲線點C處，主閥芯受力方程式中主閥開啟時導(dǎo)閥口處壓力當(dāng)，流動處于圖1.2中曲線cd段，主閥芯處于？態(tài)（圖1.1中雙點劃線位置），主閥芯受力方程為（1.2）表示當(dāng)P達(dá)到（曲線中的d點），及為額定流量時的調(diào)定壓力，的最大值為閥的最高調(diào)定壓力（記）。3.3.2閉合過程分析溢流閥閉合過程的Q—P曲線見圖1.3。進口壓力由逐漸下降，主閥芯先關(guān)，導(dǎo)閥口后關(guān)。在點e主閥關(guān)閉，其閉合壓力，此時主閥芯受力方程為（1.8b）在點f，導(dǎo)閥關(guān)閉，導(dǎo)閥芯受力方程為(1.10)式中為導(dǎo)閥關(guān)閉時P口出的壓力，按式（1.3）計算。3.3.3啟閉性能分析及參數(shù)選擇一般規(guī)定溢流閥量[Q]=0.01時的進口壓力P為閥的開啟壓力，記，不一定是圖1.2中的；稱調(diào)壓偏差，記，越小越好，主閥閉合壓力》0.90，不一定等于圖1.3中的。、越接近于越好，但從動態(tài)特性看過大會使壓力超調(diào)加大，因此取設(shè)計指標(biāo)[]0.95，[]0.90，[Q]0.01現(xiàn)討論下影響的因素。當(dāng)主閥開口量X=0時，導(dǎo)閥通過流量=[Q]，[Q]流經(jīng)阻尼孔后降為，這時阻尼孔（開啟壓力下的）壓降，暫不計主閥彈簧腔至導(dǎo)閥口處的壓力損失，則，主閥芯受力方程為（1.8b）即（1.11）式中按式（1.3）計算，計算時令。由式（1.11）可見，的大小對起關(guān)鍵作用，越大，越能提高開啟性能（即調(diào)壓偏差），但只能小于1（為什么？）；其次是阻尼孔的影響較大，若、已定，則減少，增大可使增大，但動態(tài)性能變差（主要是超調(diào)變大），一般去=0.95～0.98，小的閥取較大的比值，近十幾年來有降低的趨勢（[3]PP165～166）。式（1.2）、（1.8a）、及（1.8b）及（1.11）實際上是令=0得出的，若0，應(yīng)比式（1.11）得到的值小，應(yīng)予注意。3.4調(diào)定范圍令，=0，由式（1.2）和式（1.5）消去，可得下式：(1.12)式中X、Y分別按式（1.1）式（1.4）計算，取=0。調(diào)壓彈簧的值越大，的變化對P的影響越大，即越靈敏，通常若其它參數(shù)不變，僅改變便可達(dá)到不同的調(diào)壓范圍，為解決不同那個壓力范圍的調(diào)壓靈敏度，一般采用幾根不同的調(diào)壓彈簧，目前我國將=31.5MPa的壓力控制閥中的直動型導(dǎo)閥的調(diào)壓范圍分為四檔：（0.6～0.8MPa）、（4～16MPa）、(8～20MPa)、（16～31.5MPa）為減小Y對的影響或可對P微調(diào)，須使較小甚至很小，但這樣一來調(diào)壓范圍將不大，對高壓越高壓，解決這一矛盾的方法是采用差壓式導(dǎo)閥（其想法是利用差動面積使式（1.5）中的減小，見[4]P97）。最低調(diào)定壓力指=0、Q=的P口的壓力。的計算較繁瑣，因式（1.12）中的Y、X均未知，計算時可按下法進行。由于P很低故q很小，令，然后用迭代逼近來求，記i為迭代的步，i=0為初始狀態(tài)，X(0)=，Y(0)=(1.13a)(1.13b)(1.3a、b)(1.13c)(1.13d)(1.13e)最高調(diào)定壓力指，Q=時P口的壓力。計算時取X=（主閥在、下的額定開口量），類似求的計算過程，可求得，應(yīng)滿足》（為什么？）。計算時應(yīng)注意使用式（1.3）時的雷諾數(shù)范圍。3.5卸荷壓力卸荷時，導(dǎo)閥前腔壓力0，0，溢流量Q=,主閥口上此時開口量為（1.14）越小越好，但太小會使很大，卸荷時主閥相當(dāng)于一個不可調(diào)壓的直動型溢流閥，由式（1.2）有（1.15）計算時，先按[](規(guī)定的卸荷壓力指標(biāo))求出（1）及再用（1）求得（2）進而得(2)，當(dāng)（i+1）與（i）相差不大時，（i+1）和（i+1）才是真實的、，但比實際值略?。槭裁?？）3.6壓力損失目前壓力損失用來衡量溢流閥調(diào)壓彈簧全松時進口通過流量時進出口壓力差，這里認(rèn)為導(dǎo)閥此時Y很大，不受調(diào)壓彈簧的影響，故略小于，但大于，為(1.16)式中為腔至d2到T口的壓力損失。3.7最小溢流量及最小開口量當(dāng)溢流閥作定壓時，主閥口處能通過的穩(wěn)定流量的最小值稱。此流量大小與油液中機械雜質(zhì)顆粒度，油液精度、進出口壓差，閥口水力直徑、卡緊摩擦力等因素有關(guān)，目前尚無較好的計算方法，一般按過濾精度來估算(1.17)(1.18)由、可求得相應(yīng)壓力下的。3.8內(nèi)泄漏量qq指由主閥彈簧腔通過處漏至T口處的流量，q直接影響到主閥芯的阻尼特性及卡緊摩擦力，q《（1.19）式中為處的平均配合間隙，通常按H6/85～H5/84的配合公差來計算，并應(yīng)滿足》（1.5～3）（1.20）以避免雜質(zhì)顆粒將主閥芯卡住，z，b見段1.8。的選擇由chaimowasch給出，詳見[4]PP80～84。3.9液壓卡緊摩擦力主閥芯上的（軸向）據(jù)有關(guān)資料可表示為：（1.21）式中液壓卡緊系數(shù)=0.4，0.06，0.027（分別對應(yīng)開均壓槽數(shù)z=1，3，7），開均壓槽明顯地減少卡緊摩擦力；一般為使液流在槽中的流動阻力遠(yuǎn)小于在徑向間隙中的阻力，槽寬b和槽深t應(yīng)為的十倍以上，通常取b=0.3～0.5mm，t=0.5～1.0mm，槽邊應(yīng)保持直角，兩槽實體間距應(yīng)在1.5～2.0mm以上；摩擦系數(shù)f=0.04～0.08即認(rèn)為閥芯與閥套摩擦出于邊界潤滑（又稱混合潤滑）到過渡潤滑的狀態(tài)，故按式（1.21）計算出的與實際值有出入。為保證式（1.21）的條件，閥芯圓柱度應(yīng)在4～5級精度，表面粗糙度0.4～0.2um，閥套比閥芯可降低一個精度等級。4參數(shù)設(shè)計計算4.1幾何尺寸的確定對于高壓閥，Vo≤8m/s,取6m/s已知條件得出?。阂话闳1/A2=0.95~0.98所以：取D2=29mm主閥芯與閥套配合長度：取L=33mm。主閥芯阻尼孔直徑一般取d1=0.6~2mm,長度l1=(7~19)d1此處?。篸1=1mm,l1=10x1=10mm取H=6.5mm卸荷壓力:已知pu=0.4MPa令Q1=Qs,P=Ps,得Xs=0.7×10-3mG=mg=10x0.162=1.62N4.2彈簧的設(shè)計計算4.2.1導(dǎo)閥芯彈簧的設(shè)計計算彈簧的典型公式（1）（2）式中-切應(yīng)力曲度系數(shù)旋繞比，D2-彈簧中徑外負(fù)載d-彈簧鋼絲直徑n-彈簧的有效圈數(shù)G-切變模量以上各參數(shù)中外負(fù)荷P和變形量F是彈簧設(shè)計時給出的已知條件，切變模量G是由材料決定的數(shù)據(jù)，一旦材料確定后就是已經(jīng)數(shù)，其余的三個量是設(shè)計彈簧所需要確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)。P100曲線所謂的P100是指當(dāng)彈簧的切應(yīng)力=100時所能承受的負(fù)荷值。P100曲線橫坐標(biāo)表示彈簧的鋼絲直徑，采用的是對數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示彈簧的旋繞比C由（1）式可得將以100，P以P100代入，則因此對應(yīng)一個P100值就可以得出一條曲線，不同的值曲線，它實質(zhì)反映一條等強度曲線，反映了一定強度約束條件。由（2）式可得若令∴若取C=8000代入后，上式可以改寫為所以每對應(yīng)一個單圈剛度，就可以做出一條曲線。初步選定d、D、n后，對彈簧進行確認(rèn)計算初步選定d=1.6,n=18,n1=20.5,D=6.9所以，彈簧外徑：彈簧內(nèi)徑：旋繞比：曲度系數(shù)：彈簧鋼的切變模量G=78400N/mm2彈簧剛度：根據(jù)設(shè)計要求：設(shè)定彈簧總長H0=74.7mm,H1=70mm,H2=56mm最大壓并高度：工作負(fù)載1為：工作負(fù)載2為：壓并高度為：綜上匯總所有參數(shù)如下表所示：4.2.2主閥芯彈簧的設(shè)計計算彈簧的典型公式（1）（2）式中-切應(yīng)力曲度系數(shù)旋繞比，D2-彈簧中徑外負(fù)載d-彈簧鋼絲直徑n-彈簧的有效圈數(shù)G-切變模量以上各參數(shù)中外負(fù)荷P和變形量F是彈簧設(shè)計時給出的已知條件，切變模量G是由材料決定的數(shù)據(jù)，一旦材料確定后就是已經(jīng)數(shù)，其余的三個量是設(shè)計彈簧所需要確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)。P100曲線所謂的P100是指當(dāng)彈簧的切應(yīng)力=100時所能承受的負(fù)荷值。P100曲線橫坐標(biāo)表示彈簧的鋼絲直徑，采用的是對數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)表示彈簧的旋繞比C由（1）式可得將以100，P以P100代入，則因此對應(yīng)一個P100值就可以得出一條曲線，不同的值曲線，它實質(zhì)反映一條等強度曲線，反映了一定強度約束條件。由（2）式可得若令∴若取C=8000代入后，上式可以改寫為所以每對應(yīng)一個單圈剛度，就可以做出一條曲線。初步選定d、D、n后，對彈簧進行確認(rèn)計算初步選定d=2,n=8,n1=10.5,D=18所以，彈簧外徑：彈簧內(nèi)徑：旋繞比：曲度系數(shù)：彈簧鋼的切變模量G=78400N/mm2彈簧剛度：根據(jù)設(shè)計要求：設(shè)定彈簧總長H0=50mm,H1=41.6mm,H2=35.1mm最大壓并高度：工作負(fù)載1為：工作負(fù)載2為：壓并高度為：計算如上所述，最后得出數(shù)據(jù)表格如下：4.3開啟壓力的計算4.3.1導(dǎo)閥調(diào)壓最低時最小開啟壓力其中P3為背壓，此處可以忽略不計，先導(dǎo)部分閥芯與閥體無配合面，液壓卡緊力省略不計。則：4.3.2導(dǎo)閥調(diào)壓最高時最小開啟壓力其中P2為背壓，此處可以忽略不計，先導(dǎo)部分閥芯與閥體無配合面，液壓卡緊力省略不計。則：4.3.3主閥調(diào)壓最低時的開啟壓力已知條件：調(diào)成最高調(diào)成壓p1max時，主閥的開啟壓力p1a≥0.95p1max；此時的溢流量Qa≤0.01Qe。所以，當(dāng)導(dǎo)閥開啟的時候，此時導(dǎo)閥開啟壓力需要再上升一定數(shù)值，也就是導(dǎo)閥打開泄壓，使主閥上下腔的壓差能克服彈簧力、重力和液壓卡緊力使彈簧打開。已知求得：P1-P2=0.081MPa所以在導(dǎo)閥在4MPa的時候壓力再升高0.081MPa時，主閥芯將要打開的狀態(tài)。4.3.4主閥調(diào)壓最高時的開啟壓力已知：根據(jù)上述步驟求得：P1-P2=0.116MPa4.4閥體閥芯強度校核計算（1）閥體強度平衡閥閥體壁厚式中：——閥體壁厚（m）；D——閥體內(nèi)徑（m）,D=0.05m；Py——試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa）；[]——閥體材料的許用應(yīng)力，鑄鋼：[]=100~110MPa。代入，得：所以，設(shè)計閥體的時候壁厚保證2.2mm以上滿足條件。（2）閥芯強度計算危險斷面上的拉應(yīng)力式中A1-承壓面積A2-危險斷面受力面積應(yīng)保證式中-閥體材料的屈服極限（3）螺釘強度計算連接底板螺釘?shù)睦瓚?yīng)力σ式中F-作用在單個螺釘上的最大軸向載荷-螺釘?shù)穆菁y內(nèi)徑應(yīng)保證式中-螺釘材料的屈服極限致謝課程設(shè)計已接近尾聲，在指導(dǎo)老師和其他同學(xué)的幫助下終于順利完成了。雖然設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，但是我始終感覺還保留著設(shè)計時的那種嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。在設(shè)計中，我深刻體會到了基礎(chǔ)知識的重要性，“萬丈高樓平地起”。沒有堅實的基礎(chǔ)知識，所有的夢想，所以的目標(biāo)都將會變?yōu)榛糜?，永遠(yuǎn)不會實現(xiàn)。經(jīng)過為期三周的高壓先導(dǎo)式兩級同心溢流閥設(shè)計，我對溢流閥設(shè)計與計算進一步提升了自己的設(shè)計能力，全面的了解了溢流閥設(shè)計的整個流程和注意事項，對于其中的設(shè)計計算的方式方法也全面的熟悉與掌握。本次設(shè)計的是高壓先導(dǎo)式兩級同心溢流閥，根據(jù)設(shè)計要求提供的參數(shù)，進行了液壓閥的幾何尺寸的設(shè)計計算、分析與計算、性能分析與計算、彈簧的設(shè)