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1、多路换向阀尺寸设计计算预设主阀的额定流量：Q=80L/min 预设主阀的额定压力：P S=31.4Mpa为了使换向阀的压力损失尽量小，应使得流道上任意端面的流速 V 限制在26m/s 以内，高压时最大亦不应超过 8m/s，而且应使整个流道上的过流断面积只在很小范围内变化，以减小在过流断面积剧烈变化处附加压力损失。故以下取速度 V=6m/s。1 多路换向阀主要尺寸的确定1.1、进出油口的直径 d从在进出油口的面积可以顺利通过额定流量考虑：QV)d(2即 (1-1)4式中 d进出油口的直径；V进出油口直径 d 处油液流速；Q主阀的额定流量；1.2 阀芯台肩大直径 D 和小直径 d1，阀芯中间孔直径
2、 d0(1)、理论取值从强度考虑：d 1 0.5D；从阀芯与阀体间环形通道流可以顺利通过额定流量考虑：0.25(D 2-d12)V Q；由上两式解得： (1-2)dVQ2421(1-3)VD142式中 D阀芯台肩大直径；d1阀芯台肩小直径；式(1-2)、(1-3)两式中对于阀芯无中间孔时常取：d 1=0.5D (1-4)以上计算所得的 D、d 1、都要圆整为标准值。(2)、经验取值为使得阀芯中间孔壁厚面积 、阀杆外环形面积 、42021d4212dD阀进出油口面积 相当。42d当阀芯无中心孔时：取 D=1.4d；d 1=d； (1-5)当阀芯有中心孔时：取 D=1.7d；d =1.4d；d 0
3、=d； (1-6)式中 d0阀芯中间孔直径；以上计算所得的 D、d 1、d 0 都要圆整为标准值。1.3、有效封油长度 lf和封油长度 Lf及间隙 的确定(1)、按照理论选取上述参数 lf 、L f 、 从泄漏量需要小于允许的最大泄漏量考虑：qq (1-7)带偏心圆环缝隙泄漏量公式为： (1-8)5.1(1223elPqf有效封油长度与封油长度的关系为：l f =Lf -Zb， (1-9)式中：D阀芯台肩大径；P缝隙前后压差；单边间隙；为油液黏度；e为偏心距离；Z均压槽个数；b均压槽宽度；q最大内泄漏允许值；结合目前加工工艺水平，设计时常定为q=0.01 Q。考虑当完全偏心时即e/=1 此时内
4、泄漏量最大。由上式(1-7)、(1-8) 、(1-9) 解得： (1-10)QPDlf 01.253当完全偏心时,由式(1-9)得泄漏量与间隙成三次方的关系，为了减小泄漏量设计时取:=0.00350.01mm (1-11)(2)、按照经验选取有效封油长度 lf 表 1-1 工作压力与封油长度推荐值工作压力(Mpa) 0.52.5 2.58.0 8.016.0 16.032.0 32.0封油长度(mm) 1.52.0 2.03.0 3.04.0 4.05.0 6.07.01.4、沉割槽直径 D1及阀体沉割槽间距 b阀体沉割槽直径 D1 一般按下式计算：D1=D+(5mm8mm)或 D1=(1.4
5、1.5)D (1-12)、(1-13)沉割槽间隔尺寸 b，一般 b 不小于 56 mm 或 b=(23)Lf (1-14)2 多路阀铲斗联主要尺寸的确定2.1 进出油口的直径 d由式 取 Q=80L/min，V=6m/s 解得V4 mVQd01682.4即进出油口直径 d17mm。该联实际出油口直径选择了 25mm，满足要求。2.2 阀芯台肩大直径 D 和小直径 d1(1)、按式理论公式(1-2) 、 (1-3)计算上述参数当取 d1=0.5D，V=6 m/s 时：解得 此时mVQ019423.36d10.009712m圆整后得 D20mm，d 110mm。该联实际情况下 D=28mm，d 1
6、=18mm 满足要求。当取 D=28mm 时：带入式 (1-3)中得 14mmd122.384mm，圆整后得14mmd122mm。该联实际情况下取 d1=18mm 满足要求。当取 d1=18mm 时，带入式(1-2) 中得 25mmD36mm，该联实际情况下取D=28mm 满足要求。(2)、按经验公式(1-5) 计算上述参数当取进出油口直径 d=17mm 时带入式(1-5)得 D=23.8mm，d 1=17mm。当取进出油口直径 d=25mm 时带入式(1-5)得 D=35mm，d 1=25mm。可见按式经验公式计算出来的阀芯台肩大、小径与实际有一定的差别。2.3 有效封油长度 lf 和封油长
7、度 Lf ，及间隙 的确定铲斗联阀芯处于中位时，选取间隙 =0.01mm，考虑完全偏心时 e/=1，取其运动黏度 =0.28448Kg/ms，缝隙两端压差 P=31.4Mpa，阀芯台肩大直径D=28mm，额定流量 Q=80L/min。模型其均压槽个数 Z=2，均压槽宽度b=0.4mm。将上列参数带入式(1-9)、(1-10) 解得：(1)m.Q.PDlf 517001253.bZlLff 2如果按照经验选取则 Lf 应该在 5mm 左右，此时 lf =4.2mm。实际情况下铲斗联 PA 阀口、P B 阀口处缝隙的封油长度 Lf 分别选取了4.5mm、3.5mm 对应的 lf 分别为 3.7mm
8、、2.7mm，其满足理论计算的范围。2.4 沉割槽直径 D1及阀体沉割槽间距 b按照式(1-12)或(1-13)计算沉割槽的直径 D1，取阀芯台肩大直径 D=28mm，得：33mmD 136mm 或 39.2mmD142mm 合并得 33mmD142mm。按照式(1-14)计算沉割槽间隔尺寸 b，取 Lf=4.5mm，解得9mmb1.3.5mm。测量多路阀铲斗联得沉割槽直径及阀体沉割槽间距参数：P 口处沉割槽直径为 40mm,A、B 口 沉割槽直径均为 36mm。A 口与 T 口间的沉割槽间隔尺寸为 12mm，P 口与 A 口间及 P 口与 A 口间的沉割槽间隔尺寸均为 11mm，B 口与 T
9、 口间的沉割槽间隔尺寸为 12.5mm。这些尺寸都符合上列所求解的范围。(其中 P 为进油口， T 为回油口，A、B 为工作油口。 )3 多路阀其它联主要尺寸的确定：3.1、进出油口的直径 d表 3-1 进出油口的直径 d 单位 (mm)行走左 行走右 回转 备用 动臂 1 动臂 2 铲斗 斗杆 1 斗杆 2实际值 20&25 20&25 20&25 20&25 20&25 20&25 20&25 20&25 20&25计算值 17 17 17 17 17 17 17 17 173.2、阀芯台肩大直径 D 和小直径 d1，阀芯中间孔直径 d0表 3-2 阀芯台肩大直径 D 和小直径 d1，阀芯
10、中间孔直径 d0 单位(mm)行走左 行走右 回转 备用 动臂 1 动臂 2 铲斗 斗杆 1 斗杆 2D 22 22 28 22 28 28 28 28 28d1 12 12 16 12 22 17.5 18 22 18实际值 d0 / / / / 14 8 / 16 /D 30.8 30.8 39.2 30.8 47.6 47.6 39.2 47.6 39.2d1 25 25 25 25 35 35 25 35 25经验值 d0 / / / / 25 25 / 25 /D 19 19 19 19 19 19 19 19 19D 2124 2124 2332 2124 2844 2435 25
11、36 2844 2536d1 10 10 10 10 10 10 10 10 10d1 1114 1114 1422 1114 1422 1422 1422 1422 1422理论计算值 d0 / / / / / / / / /备注：其中 D、d 1是取 d1=0.5D 所求出的 D 和 d1 值， D表示取 d1 为实际值所求出的 D 值；d 1表示取 D 为实际值所求出的 d1 值。3.3、有效封油长度 lf 和封油长度 Lf，及间隙 的确定表 3-3 效封油长度 lf 和封油长度 Lf 单位(mm)Lf 实际 lf 实际 lf 经验 lf 计算左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右
12、侧行走左 5 5 5 5 45 45 1.52 1.52行走右 4.4 5.9 4.4 5.1 45 45 1.52 1.52回转 4 4 3.6 3.6 45 45 1.52 1.52备用 4 4.5 3.6 4.1 45 45 1.52 1.52动臂 1 4.7 3 4.7 2.2 45 45 1.52 1.52动臂 2 5 4.9 5 4.1 45 45 1.52 1.52铲斗 3.5 4.5 2.7 3.7 45 45 1.52 1.52斗杆 1 / 5 / 4.6 / 45 / 1.52斗杆 2 4.5 5 4.5 5 45 45 1.52 1.52备注：以上参数均为以额定流量为 8
13、0L/min，额的压力 31.4Mpa，缝隙间隙取 0.01mm 求得。其中封油长度 Lf 的计算值和经验值可以根据 lf 的计算值和经验值按式(1-9)、(1-10) 计算。3.4、沉割槽直径 D1及阀体沉割槽间距 b表 3-4 沉割槽直径 D1 及阀体沉割槽间距 b 单位(mm)实际值 计算值沉割槽直径 D1 阀体沉割槽间距 b D1 bP 口 A&B 口 PA PB AT BT行走左 38 36 11 12 12 12 2733 1015行走右 35 36 11 11 12 12.5 2733 8.817.7回转 38 36 11 12 12 12 3342 812备用 35 36 11
14、 11 12 12.5 2733 813.5动臂 1 40 36 11 11 12 12.5 3342 614.1动臂 2 / / / / / / 3342 9.815铲斗 40 36 11 11 12 12.5 3342 713.5斗杆 1 40 38 12 11 12 12 3342 1015斗杆 2 38 36 11 11 12 15.5 3342 915备注：上述表示该处的沉割槽不是标准的圆形其，沉割槽直径 D1 用其等效水利直径代替，其中动臂 2 联结构与其它联不一致这里未给出。4 换向阀换向可靠性分析及操作力计算换向阀的可靠性主要包括：1、换向信号作用下，阀芯能灵敏地动作到 指定位置。 2、在没有换向信号时，阀芯在弹簧力的作用下能自动复位到原始位置。阀芯换向时：阀芯换向时阀芯受到摩擦阻力 Fm，稳态液动力 FW，弹簧力Pt，阀芯两端压差引起的轴向力 FZ。此处忽略了惯性力，如果换向阀高频连续换向，则惯性力不可忽略。为满足换向可靠性即需满足 FZ Fm+
