2022年调速阀的设计

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1、摘要液压系统的核心部分便是调速这部分，而调速阀便是液压体系调速回路中一个非常重要的元件，节流阀和定差减压阀串联而成的是调速阀，通常有两个结构，分为先节流还是先减压。节流阀也能调节流量，然而经过它的流量受到负载的变化影响，不能保持运动速度的稳定，调速阀就是比节流阀多加了一个定差减压阀，定差减压阀的功用是保持节流阀定压差。本文分别介绍液压的发展史，调速阀的发展史，调速阀设计结构的选择，各参数的计算方法。通过理论计算来设计出一个简单的调速阀，并通过计算分析，讨论设计的可行性。本文重点就是各参数的计算，绪论讲的是液压技术的发展，调速阀的发展，第二章主要是对调速阀进行分析并对结构进行选择，第三章主要讲的

2、是各个零件结构的选择和相关参数的计算，其中用大量公式来进行分析，设计出一款简单的调速阀。第四章对调速阀的设计经济性进行分析，第五章主要是对这次设计进行一个总结，最后是致谢。关键词 ：调速阀；设计；计算；参数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 30 页ABSTRACT The core part of the hydraulic system, regulating valve is a very important part of the hydraulic system in the control circuit, th

3、e throttle valve and the difference series flow pressure reducing valve regulating valve, throttle, first or first buck. The throttle valve can also adjust the flow, but the flow through the load variation velocity stability cannot be maintained, control valve more plus throttle valve differential p

4、ressure relief valve, pressure reducing valve throttle differential function to maintain constant pressure difference. This paper introduces the development history of their development history, oil pressure control valve, flow calculation method of regulating parameters of valve design structure se

5、lection. Through the theoretical calculation of simple design flow calculation and analysis of regulating valve, discuss the design possibilities. This paper focuses on the calculation of parameters, the word is the development of hydraulic technology, the development of speed control valve, the sec

6、ond chapter is the analysis of the choice of control valve structure, the third chapter is mainly about the calculation of structural parts and the choice of relevant parameters, in which a large number of official analytical design simple flow control valve. The fourth chapter, the economic analysi

7、s of the design of the flow control valve, the fifth chapter, summarized the design, finally say thank you. Key Words：Control valve ；Design ；Calculation；Pmetersara精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 30 页I 目录1 绪论 . 31.1 液压技术发展历史 . 31.2 我国液压技术发展概述 . 41.3 调速阀的发展 . 51.4 本设计的意义和目的 . 52 调

8、速阀的结构选择和分析 . 52.1 调速阀的结构分析比较和选用 . 62.1.1 调速阀的两种常见结构. 62.1.2 两种常见调速阀的选用. 72.2 静态特性分析 . 72.2.1 减小节流口流量系数C2的变化 . 72.2.2 改善节流口在小开口量时过流面积的变化. 82.2.3 保持节流口前后压差 p2- p3不变 . 93 设计与计算 . 10定差减压阀部分结构设计 . 113.1.1 阀芯 . 113.1.2 阀套 . 123.1.3 阀口 . 123.2 节流阀部分设计 . 133.2.1 节流口形式 . 133.2.2 调节机构 . 163.3 参数的计算 . 183.3.1

9、调速阀的设计要求 . 183.3.2 几何尺寸确实定 . 183.3.3 受力计算并确定减压阀弹簧刚度Kt. 233.3.4 性能计算 . 254 技术经济性分析 . 错误!未定义书签。5 结论. 错误!未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 30 页II 参考文献 . 错误!未定义书签。致谢 . 错误!未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 30 页3 1 绪论液压技术作为一样新兴学科的应用，尽管历史发展较短，然而它的发展速度很惊人。液压

10、技术是现代机械设备的快速发展的重要技术。由于电脑技术，微电子技术的不断发展，液压技术的发展也进入到了一个崭新的阶段。目前，已被广泛的应用在各种工业领域中。由于微机技术的快速发展，使各种零部件的制造水平得到了很大的提高，液压技术也随着不断的进步和提高，现在液压技术不仅仅是一种基本形式的传动方式，还是一种非常重要的控制手段。汽车工业和汽车高新技术随着液压技术的发展正在快速提高，现在汽车上很多地方都运用了液压技术起到控制或者传递动力的作用。随着汽车技术的不断发展液压技术显的越来越重要，换种说法就是，液压技术的发展对各种工业都有极大的好处。对我们汽车行业来说更是如此。1.1 液压技术发展历史1948年

11、发现了流体在静止液体中传动定律，这时液体静力学的基础。17 世纪牛顿提出了牛顿粘性定律针对粘性流体运动的内摩擦力。1738年瑞士人欧拉 (L.Euler)演算除了欧拉方程式，提出了一个概念，关于持续介质的概念。1738年，瑞士人伯努利 (D.Bernoulli)演算出了伯努利方程式，这个方程式是根据能量守恒来的，欧拉方程和伯努利方程这两个方程标志着流体动力学。十八世纪初纳维 (C.L.M.Navier)建立了一个基本的方程，这个方程是关于粘性流体运动的 ;1845 年英国人斯托克斯G.G.Stokes) 把纳维提出的方程加以改良并导出这个方程。18 世纪末雷诺 (O.Reynolds) 演算出

12、了雷诺方程。发现紊流和层流。1795年英国布拉默 (J.Bramah) 申请了一个专利关于液压机，1797 年利用手动泵发明了水压机。 1826年液压传动技术应用的时代。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 30 页4 1905年美国占尼驱动器的制造世界第一台液压柱塞泵装置。之后由于液压材料学的进步，让液压技术得到了迅猛发展。1922年随着瑞士托马 (H.Thoma)发明了径向柱塞泵后，相继出现斜轴式和斜盘式轴向柱塞泵、径向液压马达和轴向变量马达等。1936年美国威克斯 (H.Vickers)发明了先导压力阀控制的液压元件。1

13、960年初出现了板式和叠加式，在60 年代后出现一种以比例控制元件。20 世纪 40年代随着电液伺服控制技术的迅速发展液压技术运用在了飞机上；60 年代以后，各种新结构的伺服阀相继出现。随着国家的进步科技和实力的提高使液压技术得到蓬勃发展。1.2 我国液压技术发展概述20 世纪 50年代我国的液压技术才开始慢慢的发展，速度远低于国际。刚开始，液压产品没有得到重视也没有技术只用于机床设备中，后来才慢慢的用到了其他地方。1964 年我国从国外引进液压技术并且不断的研究，慢慢的形成一定的成就，并把它应用的相关领域中。目前我国正在大力研发国产液压元件并且正在开发一些新产品，我国在不断的学习国外先进技术

14、并结合我国国情，不断的加强新技术的研究和应用，在研发的同时，增加产品的可靠性，采取国际标准来进行研制，对一些研制出来不符合标准和性能差的产品进行淘汰。液压技术已经进入一个崭新的发展状态。我国将不断的努力研制开发争取走上世界。现在我国一些大型企业对液压元件的研制已经有了一定的成就，并开发出了一系列的产品并把这些产品推广到了市场上。现在我国液压技术还需要更加努力的学习国外先进技术，需要不断的研制，对液压技术的研究还需要投入相当大的投入争取走向世界。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 30 页5 1.3 调速阀的发展世界上第一台调

15、速阀是由英国工程师弗利明?詹金 H?C?Fleeming ?Jenkin 研发出的，这是最早的调速阀，是在19 世纪中发明的。它所采用的介质是水不是油。从第一台调速阀到现在，尽管调速阀越来越先进，但是它只是结构不同，目前调速阀所采用的工作原理还是运用弗利明?詹金的工作原理。从弗利明 ?詹金发明出第一台调速阀到现在，调速阀的发展已经非常完整，从手摇到电驱动，不断的进步，目前想要开发更先进的调速阀靠现有的技术非常的难，只能通过现有的技术对调速阀加以改良，不断的完善，使调速阀趋于完美。1.4 本设计的意义和目的目前我国的调速阀设计水平远远落后于国外，也很少有人去设计调速阀这些液压元件。也很少有资料专

16、门来说调速阀的设计。而调速阀在液压系统元件中是非常重要的。本设计通过理论研究分析定差减压阀和节流阀，分析阀芯、阀套、弹簧等零件该采用哪一种结构，并说明如何去选择，选择这个结构有什么优缺点。并通过大量的计算来算出调速阀各零部件的参数，并通过参数利用画图软件画出装配图和零件图。设计调速阀可以让我系统的对大学这几年的知识进行一个系统的学习，并且能够对机械方面的知识有一个拓展，对于以后的工作有一定的帮助，还能对一些办公软件和绘图软件熟练的进行操作。总之这次设计对我来说有非常大的好处。2 调速阀的结构选择和分析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

17、7 页，共 30 页6 2.1 调速阀的结构分析比较和选用调速阀是一种液压阀主要是弄来控制流量，调速阀是由节流阀加定差减压阀以一种串联方式组合成的液压阀。调速阀有两种结构，分别是先减压后节流和先节流后减压，那么这两种结构有什么特点呢，这两种结构适合于哪种工况呢，下面进行详细的讲解。调速阀的两种常见结构调速阀的两种结构如图2-1、2-2 所示。图 2-1 是先减压后节流，图2-2 是先节流后减压。两种结构的区别主要是定差减压阀芯弹簧安装的位置，图2-1是在左端而图 2-2 是在右端，另外的区别是在于改变了进出油口位置。图 2-1 图 2-2 如图 2-1 所示，油液从进油口进入时的压力为P1，

18、P2是油压经过减压后，P3是节流阀节流后的压力，液压油从出油口进入执行元件，它主要是利用减压阀阀芯调节作用，使节流口P=P2-P3，来保证调速阀的流量保持恒定。但是从图 2-1 来看，液压油压力 P1要经过减压阀口再作用到减压阀阀芯没有弹簧的一端，减压阀口对液压油压力P1的调节缓慢，并且减压阀口开度的变化，油吸收热能，减压阀口的压力损失会慢慢的转化成这个热能，油温慢慢升高后会再一次流经这个节流阀，那样会造成油温再一次的升高，油液粘度会随着油温再一次的升高而下降。从一个方面方面来讲流量系数的增加，流量就会增加；从另一方面来讲，过高的油温会导致油液氧化的非常快，这样就会在节流口产生精选学习资料 -

19、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 30 页7 一种沉淀物胶质的，会导致过流截面反复变化一会大一会小。总的来说流量就不会稳定，特别不稳定现象是什么呢，那就是小流量状态下更加明显，那么图2-2 所示的结构会不会也是这样呢， P1进油腔的压力会直接到减压阀阀芯的没有弹簧的那一边，这样反映速度就会非常快，这样流量的稳定性就得到提高了。两种常见调速阀的选用通过对图 2-1 和图 2-2 的分析可以得出：一种是调速阀开口没有调定的，先减压后节流的结构调速容易发热，一发热温度就会发生变化，温度变化就会影响稳定性，这种结构适合负载变化大但是运动速度得稳定

20、性要求不高的液压调速系统；另一种是调速阀开口调定好的，它的油温和流量系数是不会变的，这样它就会非常稳定，所以对旁路节流调速回路和回流节流调速回路这两种来说，采取先经过节流然后再减压的形式要好，这种形式比较稳定，适合在小流量调速和小功率液压系统中使用。2.2 静态特性分析调速阀的主要静态特性是在一个给定的开口量然后进出口压力发生变化时流量的稳定性。油液流过节流口的流量公式为)pp(23222ACQ2-1式中 C2是节流阀节流口流量系数，A2是节流阀节流口过流面积，是油液密度， p2- p3是节流阀节流口前后压差。由式1可知， C2、A2和p2- p3将影响流量的稳定性。减小节流口流量系数C2的变

21、化雷诺数 Re的函数是滑阀阀口流量系数。对于滑阀阀口，当临界雷诺数Rec小于雷诺数 Re时，流量系数就基本等于0.65 这个定值。为此，在进行节流口设计时，应使 ReRec=400 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 30 页8 而 Re=vda式中 da-水力直径， da=WA24,W是湿周-节流口油液平均流速，=Cv)232pp（，Cv是速度系数，可以近似看做 1 V -油液的运动粘度显然，要把Re 增大，应该加大da和p2- p3后，过流面积A2要减小，这对防止杂质在节流口的阻塞是不利的，并且p2- p3的加大，将引

22、起油液在节流口处的局部温升，这会加剧油液的氧化变质而析出杂质，从而加重杂质的阻塞现象。而过小的p2- p3 ，不仅使 Re减小，从而影响到C2的变化，而且将使节流阀的刚度减小。所以p2- p3确实定要恰如其份，根据经验，一般取 p2- p3=2-3kgf/cm2. 如果想把 Re增大，加大 da就是它最有效的方法，这就是为什么药在调速阀中采用弓形薄刃式节流口的原因。改善节流口在小开口量时过流面积的变化如果节流口的开口量调定了，那么过流面积A2不应该发生变化，但是有一种情况是在节流口小开口量时油液中的杂质会附着在节流口的流道壁面上面，节流口会堆积一些极化分子这些极化分子是油液产生的，这样会影响流

23、量的稳定性因为节流口的过流面积发生了变化。加大水力直径da这样就能改善节流口小开口量时过流面积的变化，这就是节流口为什么要采用弓形薄刃式结构的原因。除了这个意外，能起到突出效果是，节流口外表不带磁性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 30 页9 保持节流口前后压差 p2- p3不变调速阀设计的核心是保持节流口前后的压差p2- p3近于不变。作用于减压阀阀芯的稳态液动力FW和减压弹簧的弹簧力Ft是影响 p2- p3变化的主要因素。减压阀弹簧的弹簧力Ft：Ft=Kt Xt+max1-12-2 式中： Kt 弹簧刚度Xt 弹簧

24、预压缩量max1减压阀阀口最大开口量1减压阀阀芯处于某一平衡位置时阀口的实际开口量作用于减压阀阀芯的稳态液动力FW: cos)(221wppQCvF (2-3) 式中: Q 流量Cv速度系数油液密度)21pp减压阀阀口前后压差减压阀阀口处的液流角将式 2-2和 2-3代入 2-4 2-5中AFFwt)pp32（ (2-4) AQCvXKtcos)pp(2)pp211max1t32（2-5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 30 页10 由式 2-5可知：进口压力p1增加，)pp32（降低原因是稳态液动力的增大导致的，假设

25、弹簧力增加量不能够抵消稳态液动力增加量。这个时候，1p 增加，流量将会减小，出口压力P3增加,P2也会随着 P3的增加而增加，)pp32（会升高当稳态液动力的减小的话，假设相应的弹簧力减小量不能够抵消稳态液动力减小量。那么，当 P3逐渐增加，通过调速阀的流量也会随着逐渐加大。衡量调速阀静态特性的指标主要有三项，既调速比、流量变化率和调速阀刚度。调速比minmQQiax2-6式中： maxQ 最大调节流量minQ 最小稳定流量，既流量调节范围最低值。流量变率100minmaxqVQQQ (2-7) 式中：maxQ在一个调定流量条件下，调速阀的进出口压力变化偏离调定流量的时候流量的最大值minQ一

26、样条件下偏离调定流量最小值的流量，vQ是平均流量值，既2minmaxQQQv调速阀刚度QppT)(31 (2-8) 式中：)(31pp调速阀出口压差的变化量Q相应的流量变化量。3设计与计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 30 页11 阀芯图 3-1图 3-4 中所表示的阀芯都是大小头两级同心结构，在这里面图3-3中成锥行是阀芯中部，主要作用减小稳态液动力影响，这样提高调速阀调节流量的稳定图 3-1 图 3-2 图 3-3 图 3-4 性。可以比较阀芯不成锥形时的稳态液动力计算公式而得出上述结论。当阀芯不成锥形时减压阀阀

27、腔的油液流出速度v 方向基本上与阀芯轴线垂直，既流出速度的液流角90，既0cos加上流出速度数值比流入速度小的多，所以在运用动能定理时常常略去cosvQ这部分的影响既稳态液动力cos)coswQvQvF（,v 是油液流入阀腔的流速，为入流角；当阀芯成锥形时，减压阀的稳态液动力)coscos(wQvvQF中cosvQ数值大大增加，v由于阀腔流出处过流面积减小而增大，由于受锥角半角的影响而以略大于角使油液以 v 出流，故 cos比 0 大的多。显然，阀芯成锥精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 30 页12 形时稳态液动力减小了

28、。从理论上来讲，只要v 适当的大并且选定恰当的角，就可以消除稳态液动力的影响。但是油液通过锥形阀腔这个流动非常麻烦，想把 FW精确计算出来非常困难，而且想到减压阀动态特性，FW全部消除反而不会有好的效果。正因为这样，阀芯锥角常要通过实验来确定。阀套图 3-13-3 中都有阀套，但3-4 中不加阀套。加有阀套的结构，有利于零件的加工精度比较高，这样对减压阀阀芯的运动是由好处的，因此一般用有阀套的结构。图3-1 和图 3-3 的阀套有阻尼小孔，以改善减压阀的动态特性；图3-2 中的阀套虽然较短，可以减小阀芯与阀套间的摩擦阻力，但减压阀阀口的出口压力2p直接作用于阀芯大端右端，阀芯的动作稳定性较差。

29、阀口减压阀阀口有圆柱形和弓形两种，3-5 为圆柱形阀口，图3-6图 3-8 为弓形阀口。通常情况下，圆柱形阀口过流面积会有很大的改变这时因为阀芯有比较小的位移，就是面积梯度大，所以减压阀非常灵敏，然而阀芯不怎么稳定；弓形阀口却恰恰和圆柱形阀口相反。然而，只要弓形阀口多几个( 图 3-8 为四个对称弓形阀口 ) ，在阀芯有相同位移量时，这样就比图3-7 单弓形和图 3-6 双弓形阀口过流面积大，这样阀芯的稳定性就会比较好，而且比较灵敏。图 3-5 图 3-6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 30 页13 图 3-7 图

30、3-8 减压阀阀口处要设法消除油液对阀芯的径向不平衡力，以防此力引起阀芯移动时附加摩擦阻力，这就是为什么经常在阀体或阀套开沉割槽槽图3-5 和图 3-6 所示。对于图3-8 所示的多弓形阀口，沉割槽开在阀套的外侧，最好让阀芯轴线和 4 个径向小孔的轴线垂直相交，而且要相等径向小孔的直径。除了这个外，通常要在减压阀上装限位螺钉，这样最大开口量就可以调整，以使减压阀进入减压状态使能有较快的相应。3.2 节流阀部分设计节流阀部分主要是确定适宜调速阀的节流口形式，并设计出结构简单，指示清晰的调节机构。节流口形式在调速阀中，节流阀部分的节流口是根据阀芯运动的形式来确定的。工作时，节流阀阀芯会有旋转、轴向

31、和螺旋三种运动。阀芯作旋转运动时，通常采用偏心的节流口。偏心式结构不复杂、加工比较容易，然而径向力不平衡，如果在高压下使用偏心式结构调节力会比较大；而且，因为从全开至全闭的转角很小，偏心式结构比较不容易进行微量调节。阀芯作轴向移动时，它会和调节手轮部分分体，一般使用薄刃式结构节流口如图3-9图 3-14 所示。阀芯作螺旋运动，它会和调节手轮连成一体，也会使用薄刃式结构节流口如图3-14。作螺旋运动与轴向移动的节流阀阀芯，如何消除径向不平衡力呢，很简单仅仅只需要在节流口地方做一个沉割槽就可以了。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页

32、，共 30 页14 图 3-9 图 3-10 图 3-11 图 3-12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 30 页15 图 3-13 图 3-14 这样就有利于减小手轮的调节力；此外，因为节流口从全开到全闭这个过程中，就可以旋转很多圈的调节手轮，这样很简单就可以实现微量调节。在前面我们就说过，想要加强调节流量的稳定性可以使用薄刃式节流口，流量稳定性对调速阀来讲就是非常重要的，特别是开口量比较小的场合。薄刃式节流口，根据加工的可能性，可以成为单薄刃结构和双薄刃结构。然而薄刃构造仅仅是在阀芯上的节流边的地方做成薄刃状，如图

33、3-9、图 3-10 和图 3-14 所示。节流口的过流面积形状如图3-15 所示的弓形，如果阀体上开有沉割槽，则为双弓形。如果节流口有阀套我们可以采用双薄刃构造，此时对阀套与阀芯的节流边都做成薄刃状，如图3-113-13 所示。由于加了阀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 30 页16 3-15 套以后，加工比较方便，节流口过流面积形状可以复杂一点，以适应调节流量的要求。图 3-16 所表示的是经常使用的过流面积形状，这中间：a)易于加工，可获得较小的稳态流动，然而可以流过的最大流量不是很大，它经常在公称流量很小的情况下

34、使用，最小稳定流量也是比较小的场合；b不容易处理，它可以经过的流量比较大，经常在一些有较大的公称流量但是不对最小稳定流量严格要求的场合下使用； c加工更加困难，但它能到达很小的稳定流量。图 3-16 调速阀在工作时如果出口压力比较高，还得考虑一个轴向力它是作用在节流阀阀芯上的。图3-9、图 3-13和提 3-14因为节流阀阀芯左端通外泄口，所以消除了作用于阀芯上的轴向力，从而手轮的调节力很小。调节机构调节机构由调节、指示和调零三部分组成。图 3-17 是用于节流阀阀芯作旋转运动的调节机构。转动旋钮既改变着节流口的开口量，刻度牌上的刻度只能反映阀芯的旋转情况，不能反映调节流量的大小，调零时只要松

35、开紧定螺钉，旋钮对准零位后用紧定螺钉将其与阀芯连在一体，这里所指的零位是指节流口刚开时的阀芯位置；有时为了微调，可以设微调位置，如图示微调齿轮。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 30 页17 图 3-17 图 3-18 和图 3-19 是用于节流阀阀芯作轴向运动的调节机构。转动手轮使调节螺杆轴向移动，然后由调节螺杆或复位弹簧推动阀芯作轴向运动来改变节流口开口量；手轮转动的圈数在图3-18 中由五星轮显示，在图3-19 中由转动圈数刻度板显示，手轮在圆周方向的转动位置均由圆周刻度显示；在图3-18 中，用调整螺母可以改变手

36、轮与调节螺杆之间的相对位置，所以调整螺母是调零的附设装置，在图 3-19 中只要松开紧定螺钉和调节螺杆端部的螺钉既可调零，调好零位后再在手轮上打指示零位的箭头。图 3-18 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 30 页18 图 3-19 图 3-14 是节流阀阀芯作螺旋运动的调节机构。当转动手轮时，节流阀阀芯作螺旋运动并改变节流口的开口量，同时指针的小轴销在有阿基米德螺旋线槽的刻度盘滑动，从而显示着手轮转动的圈数和圆周方向的转动位置；调零时只要松开阀芯端部的螺钉既可。3.3参数的计算调速阀的设计要求名称技术要求公称压力30

37、MPa公称流量300L/min工作压力范围1-30Ma最低工作压力差1minpMpa流量调节范围20-300L/min 最小稳定流量Qmin 20l/min 进出口压力变化时的流量变化率q 10内泄漏量nxq 1000cm3/min cm/sec外泄漏量qwx 800cm3/min cm/sec几何尺寸确实定1. 进、出油口直径 d 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 30 页19 vQQ463.010067.164d (3-20) 式中： Q 公称流量 L/min V进出口直径d 处油液允许流速，一般为6m/s-7m/s

38、, 取 v=6m/s. 计算得 d=33mm, 取 d=33mm 2. 减压阀阀芯台肩大直径D、中直径 D1小直径 d1D1Q22.0(3-21) 式中： Q 公称流量 L/min 计算得 D1=38mm, 取 D1=38mm d1121D(3-22) 式中： D1减压阀阀芯中直径计算得 d1=19mm, 取 d1=19mm D=(2-2.5) D1(3-23) 式中： D1减压阀阀芯中直径计算得 9.6cm=7696mm, 取 D=75mm 3. 节流阀阀芯台肩大直径D2和小直径 d2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共

39、30 页20 D2Q22. 0(3-24) 式中： Q 公称流量 L/min 计算得 D2=38mm, 取 D2=38mm 2d221D(3-25) 式中： D2节流阀阀芯台肩大直径计算得2d =19mm, 取2d =19mm 4. 减压阀阀套沉割槽宽度B和尺寸 H H和 B可以根据确定的结构布置，结构尺寸允许的范围内，可以适当增加B和 H,在槽内的油液流量小于 6 米/ 秒, 既BH2)cm(014.01006267.16QQ3-26式中： Q 公称流量 L/min 根据结构布置确定B=30(mm),H=15(mm) ，3300=满足 3-26式要求。5. 减压阀阀套径向孔直径d1f1Zf和

40、孔数11188.0ffzQd3-27精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 30 页21 式中： Q 公称流量 L/min 1fZ减压阀阀套径向孔孔数取1fZ =4 计算得：1fd=16mm, 取1fd=16mm 6. 节流阀入口孔直径2df2dfQ (3-28) 式中： Q 公称流量 L/min 计算得：2df=33mm, 取2df=33mm 7. 减压阀阀口的最大开口量max12111f1(p267.16）cmCZQA3-29式中： Q 公称流量 L/min 1fZ减压阀阀套径向孔孔数取1fZ=4 C1流量系数，取C1液压

41、油液密度，9-10kgf sec2/cm41p 减压阀阀口在最大开口量max1并通过公称流量 Q下，阀口前后压力差的设定值 kgf/cm2，可取2min1pppg。minpg是根据设计要求的工作压力范围最低值minp 而确定的设定值，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 30 页22 可定minpg=minp-(2 5) ；2p 是选定的节流阀节流口前后压力差，可以取2p =23kgf/cm2。计算得：1A =0.75(cm2) 由弓形几何尺寸表查的max1=,取max1= 8. 节流阀节流口最大开口量max22222j2)

42、(p267.16cmCZQA (3-30) 式中： Q 公称流量 L/min A2节流口最大开口量max2下一个过流处的过流面积cm2Z2j节流阀节流口过流面积个数，开沉割槽取Z2j=2 C2流量系数，可取C2油液密度 kgf sec2/cm42p 节流阀节流口前后压力差，设定2p =23kgf/cm2计算得：A2cm , 由弓形几何尺寸表查得)(7 .0max2cm，取)(9 .0max2cm9内泄漏面封油长度1fL、2fL、3fL、4fL和外泄漏面封油长度5fL、6fL根据结构布置选定：1fLcm ; 2fL=2(cm); 3fL=0.4(cm); 4fL=1.8(cm); 5fL=1.5

43、5(cm); 6fL=2.4(cm) 。10. 减压阀阀芯行程 S1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 30 页23 S1=max11fLcm (3-31) 式中：max1 减压阀阀口最大开口量 cm 1fL减压阀阀口全关时的封油长度(cm) 计算得： S1=0.9(cm) ，取 S1cm 11. 节流阀阀芯行程2S2S =3max2fL(3-32) 式中：max2节流阀节流口最大开口量cm 3fL节流阀节流口全关闭时的封油长度cm 计算得：2S=1.3(cm) 受力计算并确定减压阀弹簧刚度K1. 作用于减压阀阀芯上的理想

44、液压作用力FvFv=32ppA=32pp42D(kgf) (3-33) 式中： D 减压阀阀芯大直径cm 32pp2p =32pp=23kgf/cm2计算得： Fvkgf , 取：Fvkgf t精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 30 页24 2. 作用于减压阀阀芯上的稳态液动力WF)()(cos8.277cos67.16(112112kgffCQfCQFW）（）3-34式中：油液密度 kgf sec2/cm4 Q公称流量 l/min C1流量系数，可取C1)(1f减压阀阀口过流面积cm2, 此过流面积随着阀口开口量1的变

45、化而变化减压阀阀口液流角，一般取=69给定不同的减压阀阀口开口量1，再由弓形几何尺寸表查得单个弓形面积，然后计算出1jZ个弓形面积)(1f，然后由 3-34计算出相应的稳态液动力WF，计算结果见表 3-2。)cm1（WF(kgf) Fv(kgf) 3. 减压阀弹簧刚度 Ktcos)(221ppQCFvW3-35式中： Q 流量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 30 页25 Cv速度系数， Cv1 油液密度21pp减压阀阀口前后压差减压阀阀口处的液流角，=69计算得：时的稳态液动力min1为WFkgf , 由图 3-36

46、得相应的min1= 图 3-36 在图 3-36 中，高于 m点作曲线 Fw的变化规律相近的直线Ft, 此直线既弹簧力- 行程曲线，它的斜率既为所求得减压阀弹簧刚度Kt,Kt=5(kgf/mm)。在图 3-36 中可找出弹簧最小工作负荷F1t=88.3(kgf)和减压阀阀芯行程S1=9mm 时弹簧的最大工作负荷F2t=133.3(kgf)。弹簧设计时可对Kt、1tK、F2t作少量调整。性能计算1. 流量变化率q精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 30 页26 计算调速阀在节流口最大开口量max2、进出口压力差在工作压力范围

47、内变化时的流量变化率。根据式Q=2113121/1-1）（fcm3/sec )/()(1 2215241cmkgffQpp式中：AXKfCTt)(2)(max1max221(cm3/sec) maxt21tX(l/cm) 2max21223)(cos2fACC(cm2) kgffC()(22max224 sec32/ cm) 5=12max222)CCf（cm415中：取 C1=C2，69Xt=ttKF1=1.77(cm);A=42D=44.16(cm2),由弓形几何尺寸表查的max2时的单个弓形面积为 cm2，则23.1)(max2fZ2j 2=2.46(cm2) 。代入计算得：sec)/c

48、m392831（)/(405. 02cml)0637.023cm（)/seckg108.1327-4cmf ?（)cm645（精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 30 页27 给定不同减压阀阀口开口量1，查出单个弓形面积，再计算出Z1j个弓形总面积 f）（1，最后可以根据公式计算出不同开口量通过的调速阀的流量Q及进出口压力差。2. 进出口最低工作压力差minp进出口最低工作压力差是指工作压力范围的最低值。这里只计算调速阀的节流口在最大开口量max2、进出口压力差在工作压力范围最高值以下变化时，流量变化率不超过设计要求所能到

49、达的进出口最低工作压力差。22(qqmaxmin）QQ，计算得min)/(6 .193minlQ这个值已经比通过减压阀阀口最大开口量时调速阀的流量小。说明调速阀的节流口在最大开口量下，减压阀阀芯在全开位置时，流量变化率没有超过设计要求。可以把这个时候的进出口压力差作为最低工作压力差，既2minkgf/cm12.3 （p 3. 公称压力下的内泄漏量nxqnxq=sec)/(654.0q354321432143cmpqv）（(3-36) 式中：油液动力粘度 kgf sec/cm2, 6-10(kgf sec/cm2) pv公称压力 kgf/cm230-1 号液压油，油温 50 摄氏度、油液压力为3

50、20千克力 / 平方厘米时 , )(1093.2381cm（8210335.0cm3) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 30 页28 831056.1(cm3) 84104(cm3) 8510481.0(cm3) 计算得：nxq=18cm3/sec 从计算结果看，已经超过了设计要求，但考虑到封油长度是封油处最短的，它们是局部性的，所以可以认为计算结果与设计要求是接近的。4. 外泄漏量wxq根据式：vwxpq54321215654.03-37式中：油液动力粘度 kgf sec/cm2, 6-10(kgf sec/cm2) pv公称压力 kgf/cm2计算得：wxqcm3/sec wxq根据式：vfffwxbZLbZLLDqp-11r654.056435332）（cm3/sec (3-39) 式中： Z4封油长度有)355fffLLL变为（后的均压槽数6fL节流阀阀芯外泄漏面封油长度cm Z5封油长度L6f下的均压槽数计算得：wxqcm3/sec wxq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 30 页