電磁換向閥設(shè)計(jì)6通徑M型3凸肩

課程設(shè)計(jì)說明書六通徑M型電磁換向閥（閥芯凸肩數(shù)3）設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)指導(dǎo)教師專業(yè)名稱學(xué)院名稱2024年1月12日液壓閥的設(shè)計(jì)與分析2.1液壓閥基本參數(shù)公稱壓力Ps=31.5MP 公稱流量qs=15L/min壓力損失[△P]≦0.39MPa公稱壓力下的內(nèi)泄漏[△q]≦40ml/min 回油口允許背壓[Pb]≦6.2MPa中位機(jī)能：M型閥芯臺(tái)肩數(shù)：32.2液壓閥結(jié)構(gòu)圖圖2.11-閥體2-閥芯3-彈簧座4-彈簧5-O型圈6-推桿7-電磁鐵2.3液壓閥原理分析如上圖所示，是常見的三位四通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖，圖示配用的閥芯為M型滑閥機(jī)能（即中間位置A,B口堵死，P通T）。當(dāng)左邊的電磁鐵通電，通過電磁鐵推桿把閥芯推到右邊位置，使電磁閥左位工作，即P→A和B→T的油路連通；左邊的電磁鐵斷電時(shí)，右邊的對(duì)中彈簧把閥芯推回到中間位置，使回到中路。反之，當(dāng)右邊的電磁鐵通電時(shí)，可使P→B和A→T的油路連通。釆用濕式交流電磁鐵的三位四通彈簧對(duì)中型電磁換向閥，滑閥M機(jī)能，復(fù)位動(dòng)作靠?jī)蛇叺膹椈赏瓿?。該種閥的閥芯中位時(shí)的正確位置是靠有關(guān)零件的軸向尺寸保證的。閥體結(jié)構(gòu)：槽數(shù)按閥體所開沉割槽的數(shù)目分，采用三槽式結(jié)構(gòu)，三槽式結(jié)構(gòu)閥芯兩端和回油口是連通的。為防止油液的背壓作用到推桿上增大換向阻力，需要在閥芯的兩個(gè)端部筑T型槽，推桿需要帶臺(tái)肩。閥芯結(jié)構(gòu)：閥芯采用三凸肩結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)M型機(jī)能,閥芯上開有輔助通油孔。泄漏方式和背壓：三槽式結(jié)構(gòu)的泄漏油是從回油口流向油箱的,是內(nèi)泄，所以不需要外泄油口，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是回油背壓必須低于工作壓力，而且不能太高。流道:電磁換向閥的流道有機(jī)加工流道和鑄造流道兩種形式，機(jī)加工流道油液通過時(shí)局部阻力損失較大，而鑄造流道的局部阻力損失很小，所以釆用鑄造流道就可能加大電磁換向閥的通油能力，釆用鑄造流道后一般可使電磁換向閥的額定流量提高1?2倍。釆用鑄造流道后，兩個(gè)腔之間彎道內(nèi)的流阻很小，所以油液通過時(shí)在閥芯兩端造成壓差很小,對(duì)閥芯的換向和復(fù)位動(dòng)作都有利。3液壓閥的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析3.1確定幾何尺寸(1)根據(jù)公稱流量QS確定孔徑d0對(duì)于高壓閥，Vo≤8m/s,取8m/s已知條件所以(2)確定閥芯的徑向直徑閥芯的大直徑DD≥（1.4-1.7）d0因?yàn)殚y芯無孔，系數(shù)取1.4∴D≥1.4×6×10-3=8.4×10-3（m）取D=12×10-3（m）(3)閥口最大開口量Xmax取Xmax=1.5×10-3（m）（4）確定閥體沉割槽直徑D1和寬度BD1=（1.4-1.5）D=（1.4-1.5）×12×10-3（m）=（16.8-18）×10-3（m）取D1=18×10-3（m）B≥1.1d=1.1×6×10-3（m）=6.6×10-3（m）取8.8×10-3計(jì)算封油長(zhǎng)度L實(shí)際計(jì)算A、B口封油長(zhǎng)度時(shí)，內(nèi)泄漏按照1/2計(jì)算若工作介質(zhì)選擇20號(hào)抗磨液壓油，其粘度μ=2.22×10-2Pa.s半徑方向的配合間隙δ=6×10-6（m），則得≥0.089×10-3（m）因液壓閥公稱壓力31.5MPa，屬于高壓閥，此時(shí)可取一個(gè)相對(duì)0.17×10-3（m）較大的一個(gè)數(shù)，此次設(shè)計(jì)中取0.7×10-3（m）設(shè)閥芯與閥孔的配合面內(nèi)有1條均壓槽，槽寬為0.5mm實(shí)際封油長(zhǎng)度L=0.7×10-3+0.5×10-3=1.2×10-3（m）確定閥芯的行程SS=Xmax+L=1.5×10-3+1.2×10-3=2.7×10-3（m）3.2進(jìn)行受力計(jì)算受力計(jì)算的目的是充分保證換向可靠的條件下，為彈簧設(shè)計(jì)和選擇電磁鐵提供依據(jù)。閥芯移動(dòng)時(shí)，由液體內(nèi)摩擦產(chǎn)生的液體摩擦阻力，由于數(shù)值很小，一般可以忽略不計(jì)。液壓卡緊力f-摩擦系數(shù)取0.6k-由均壓槽數(shù)決定的系數(shù)，前面已確定在配合面內(nèi)有兩條均壓槽，故k=0.8L-封油長(zhǎng)度1.2×10-3（m）D-閥芯直徑，D=12×10-3（m）穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力Fs∵而（1）式中Cv=1將該式帶入（1）得∴Fs=-ρQUcosθ現(xiàn)進(jìn)一步分析P口產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力：①產(chǎn)生最大穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力時(shí)的開口量XFmax∵∴Cq取0.61為900∴=0.2×10-4②最大穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力Fsmax=-2×0.61π×12×10-3×0.2×10-3×31.5×106cos69=-59.82N符號(hào)說明穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力的方向是指向使閥口關(guān)閉的方向。③最大開口量處的穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力F’s=-6.8×10-3N④軸向液動(dòng)力閥體采用鑄造流道，ξz可以很小，若使流道有較大的過流面積，則軸向液壓力Fz很小，可以忽略不計(jì)。3.3進(jìn)行性能計(jì)算（1）通過公稱流量時(shí)的壓力損失△Ps其中：-根據(jù)油液在閥內(nèi)流動(dòng)情況確定的沿程摩擦阻力系數(shù)；r-油液重量，對(duì)于石油基的液壓油一般取為8.829×103N/m3di-計(jì)算沿程損失的流道直徑Vli-計(jì)算沿程損失的流道內(nèi)油液的平均流速g-重力加速度-油液在閥內(nèi)流動(dòng)時(shí)的局部阻力系數(shù)-計(jì)算局部壓力損失時(shí)的油液平均流速在第一項(xiàng)沿程壓力損失內(nèi)應(yīng)包括：閥內(nèi)油液流道的沿程損失，這一流道長(zhǎng)度可以從設(shè)計(jì)圖中量出，長(zhǎng)度較短時(shí)可先按4d0計(jì)算；對(duì)于閥芯兩端油腔通回油的結(jié)構(gòu)，當(dāng)油液從A或B口流向O口時(shí)，又增加了一段沿程損失，但這一段流道多采用鑄造流道，其長(zhǎng)度不大，但過流面積較大，流速較低，所以這段壓力損失很小，實(shí)際可以忽略。第二項(xiàng)局部壓力損失主要是閥口的損失d=9mm=9×10-3（m）l=40×10-3（m）=12.26λ-根據(jù)雷諾系數(shù)0.04ξ-對(duì)于臺(tái)肩式滑閥，當(dāng)閥口處于全開位置時(shí)，閥口的局部阻力系數(shù)為3-5.5，現(xiàn)取5=11.8∴=0.33MPa＜[△P]=0.4MPa（2）泄漏量按最不利情況考慮，即ε=1，則=1.12×10-7＜[q]3.4進(jìn)行強(qiáng)度校核（1）閥體強(qiáng)度可按厚壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算方法進(jìn)行式中-閥體的最小外徑或最小寬（高）度-閥體的最大孔徑應(yīng)保證式中-閥體材料的抗拉強(qiáng)度極限（2）閥芯強(qiáng)度計(jì)算危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力式中A1-承壓面積A2-危險(xiǎn)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(qiáng)度計(jì)算連接底板螺釘?shù)睦瓚?yīng)力σ式中F-作用在單個(gè)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3.5彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)時(shí)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(gè)量是設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)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(duì)應(yīng)一個(gè)P100值就可以得出一條曲線，不同的值曲線，它實(shí)質(zhì)反映一條等強(qiáng)度曲線，反映了一定強(qiáng)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(duì)應(yīng)一個(gè)單圈剛度，就可以做出一條曲線。初步選定d、D、n后，對(duì)彈簧進(jìn)行確認(rèn)計(jì)算初步選定d=1.1,n=5,n1=7,D=6.7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(jì)要求：設(shè)定彈簧總長(zhǎng)H0=14mm,H1=13mm,H2=10.3mm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：總結(jié)經(jīng)過此次中位機(jī)能為M型的三位四通電磁換向閥的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)液壓閥體的加工、液壓閥零部件的計(jì)算設(shè)計(jì)，裝配安裝注意事項(xiàng)等有了進(jìn)一步的了解，此次課程設(shè)計(jì)大大的提升了自己的設(shè)計(jì)能力，全面的了解了液壓元件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的整個(gè)流程和注意事項(xiàng)，對(duì)于其中的設(shè)計(jì)計(jì)算的方式方法也全面的熟悉與掌握。通過三周的一邊學(xué)習(xí)一邊制作課程設(shè)計(jì)，對(duì)我的個(gè)人能力有很大提升，不斷地請(qǐng)教了老師同學(xué)，看視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容，不斷地進(jìn)步不斷地學(xué)習(xí)，但是在設(shè)計(jì)過程中也遇到了這樣或那樣的問題，通過詢問同學(xué)、老師，群求幫助，在設(shè)計(jì)整個(gè)過程后，雖然得到了提升，但是還有很多不足，比如液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算相關(guān)知識(shí)還不完善，計(jì)算能力有所欠缺。今后，我會(huì)不斷學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)步，逐步完善自己，爭(zhēng)取取得更大的提升。參考文獻(xiàn)[1].章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[2].雷天覺.液壓工程手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.[3].路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[4].劉德新.袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[5].成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[6]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