液压阀块的设计

液 压 集 成 阀 块 的 设 计王 春 梅 1 , 周 仕 强 2 , 夏 红 梅 3 , 陈 爱 瑞 1(1. 贵 州 师 范 大 学 , 贵 阳 550014 ; 2. 中 国 水 利 水 电 工 程 第 九 工 程 局 , 贵 阳 550002 ; 3. 石 家 庄 链 轮 总 厂 , 石 家 庄 050031)摘 要 : 针 对 液 压 泵 计 算 机 辅 助 测 试 系 统 的 油 路 走 向 ,对 电 磁 溢 流 阀 、 插 装 式 单 向 阀 的 安 装 进行 了 集 成 化 设 计 ,主 要 设 计 了 集 成 阀 块 的 尺 寸 、 油 道 孔 、 材 料 、 精 度 等 参 数 。 减 少 了 液 压 泵 测 试 系 统中 的 联 接 管 路 ,提 高 集 成 化 程 度 ,便 于 系 统 维 护 和 管 理 。关 键 词 : 集 成 阀 块 ; 阀 块 表 面 的 功 用 ; 参 数 设 计中 图 分 类 号 : 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 :100320794 (2008) 0920040202 i - . 50014 ,2. 50002 , 3. 50031 ,at of of of in to of 阀 块 6 个 表 面 的 功 用液 压 阀 块 共 有 6 个 表 面 (见 图 1) 。图 1 阀 的 6 个 面11 左 侧 面 21 顶 面 31 后 侧 面 41 右 侧 面 51 底 面 61 前 侧 面(1) 顶 面 和 底 面阀 块 的 顶 面 和 底 面 为 叠 积 结 合 面 ,表 面 布 有 公用 压 力 油 孔 P、 公 用 回 油 孔 O、 泄 漏 油 孔 L 及 4 个 螺栓 孔 。(2)前 面 、 后 面 和 右 侧 面右 侧 面 :安 装 经 常 调 整 的 元 件 ,有 压 力 控 制 阀 如溢 流 阀 、 减 压 阀 、 顺 序 阀 等 ,流 量 控 制 阀 类 如 节 流 阀 、调 速 阀 等 。前 侧 面 :安 装 方 向 阀 类 ,如 电 磁 换 向 阀 、 单 向 阀等 ;当 压 力 阀 类 和 流 量 阀 类 在 右 侧 面 安 装 不 下 时 ,应安 装 在 前 侧 面 ,以 便 调 整 。后 侧 面 :安 装 方 向 阀 类 等 不 调 整 的 元 件 。(3) 左 侧 面左 侧 面 设 有 连 接 执 行 机 构 的 输 出 油 口 ,外 侧 压点 及 其 他 辅 助 油 口 ,如 蓄 能 器 油 孔 、 接 备 用 压 力 继 电器 油 孔 等 。2 阀 块 的 设 计2. 1 阀 块 尺 寸 的 确 定阀 块 体 尺 寸 应 考 虑 3 个 侧 面 所 安 装 的 元 件 类 型及 外 形 尺 寸 ,以 及 保 证 块 件 内 油 道 孔 间 的 最 小 允 许厚 壁 的 原 则 下 ,力 求 结 构 紧 凑 、 体 积 小 、 质 量 轻 。如 图 2 ,块 体 在 X 坐 标 方 向 的 长 度 x ,主 要 根 据换 向 阀 的 阀 孔 ( P ,O ,A ,B , K,L) 的 布 局 以 及 联 接 螺钉 孔 和 外 形 尺 寸 确 定 ;在 Y 坐 标 方 向 的 宽 度 y ,则 根据 压 力 阀 类 、 流 量 控 制 阀 类 的 阀 孔 布 局 以 及 联 接 螺钉 和 外 形 尺 寸 确 定 ;在 Z 坐 标 方 向 的 高 度 H ,应 按块 体 所 安 装 元 件 的 高 度 来 确 定 。 各 种 单 元 回 路 块 的高 度 H 可 以 相 等 ,也 可 以 不 相 等 。 若 根 据 每 个 单 元回 路 块 的 实 际 需 要 确 定 高 度 H ,固 然 可 以 省 材 料 ,但 会 造 成 高 度 尺 寸 不 统 一 ,使 设 计 制 造 和 安 装 不 便 。高 度 H 可 以 取 几 种 固 定 尺 寸 或 全 部 取 成 一 致 。图 2 阀 块 尺 寸 确 定 示 意 图2. 2 阀 块 内 的 油 道 孔 设 计阀 块 体 内 的 油 道 孔 ,可 以 联 系 各 个 控 制 元 件 ,构04第 29 卷 第 9 期2008 年 9 月 煤 矿 机 械 2008成 单 元 回 路 及 液 压 控 制 系 统 。 油 液 流 经 块 体 内 油 道孔 的 压 力 损 失 与 块 体 的 油 道 孔 的 孔 径 尺 寸 、 形 状 以及 光 滑 度 有 关 。 通 油 道 孔 过 小 ,拐 道 多 ,内 表 面 粗糙 ,压 力 损 失 就 较 大 。 油 道 孔 径 过 大 ,压 力 损 失 可 减小 ,但 会 造 成 块 体 形 状 增 大 。 所 以 ,设 计 块 体 内 油 道时 ,应 尽 量 缩 短 油 道 长 度 ,减 小 拐 弯 ,合 理 确 定 油 道孔 的 通 截 面 积 。在 布 置 阀 块 孔 道 时 ,首 先 根 据 系 统 的 总 体 布 置确 定 各 油 口 的 方 位 ,互 相 沟 通 的 元 件 应 尽 量 置 于 2个 互 相 垂 直 的 相 邻 面 上 ,以 简 化 孔 道 布 置 。 然 后 ,先走 通 主 回 路 ,再 完 成 小 通 径 的 油 路 和 控 制 油 路 。块 体 内 油 道 孔 径 的 确 定 :由 Q = 4 d2 v ,得 油 道 孔 径d = 4 Q v = 416 1)式 中 Q 流 经 油 道 孔 的 流 量 ,v 油 道 孔 中 允 许 速 度 , 于 压 力 油 孔 ,取 v = 215 5 系 统 压 力 高 ,管 路 短 ,油 液 黏 度 低 时 取 大 值 ,反 之 取 小 值 ) 。 吸 油管 道 取 015 115 回 油 管 道 取 115 2 道 孔 壁 厚 = (2) = 3)式 中 p 最 大 工 作 压 力 , 块 体 材 料 的 许 用 应 力 , b 块 体 材 料 的 抗 拉 强 度 ,n 安 全 系 数 。对 于 钢 管 p 1715 取 n = 4。阀 体 内 设 有 公 共 压 力 油 孔 P、 公 共 回 油 孔 O、 公共 泄 漏 油 孔 L 及 4 个 螺 栓 孔 ,用 以 联 系 各 个 单 元 回路 ,从 而 构 成 所 需 要 的 液 压 控 制 系 统 。(1)压 力 油 孔 P 孔 P 是 Z 坐 标 方 向 通 孔 ,油 泵输 出 的 油 液 经 调 压 后 进 入 公 共 压 力 油 孔 P 作 为 各 个单 元 回 路 压 力 的 共 用 油 源 。(2)公 共 回 油 孔 O 孔 O 是 Z 坐 标 方 向 通 孔 ,各 单 元 回 路 的 回 油 均 经 过 公 用 回 油 孔 O 流 回 油 箱 。(3)公 共 泄 漏 油 孔 L 孔 L 是 Z 坐 标 方 向 通 孔 ,单 元 回 路 中 ,凡 是 带 有 外 泄 漏 的 元 件 (减 压 阀 类 、 顺序 阀 类 以 及 换 向 阀 类 )的 外 泄 漏 孔 ,均 与 块 体 的 公 用泄 漏 油 孔 L 连 通 。公 用 孔 的 X 坐 标 换 向 阀 的 阀 孔P、 O、 L 的 位 置 有 关 。公 用 压 力 油 孔 P ,公 用 回 油 孔 O 的 坐 标 主 要 与 溢 流 阀 的 进 、 出 口 位 置 有 关 ,应 使 P、 Q 与 溢流 阀 进 、 出 油 口 连 通 方 便 ,公 用 孔 在 阀 块 体 上 的 坐 标位 置 及 孔 径 应 保 持 不 变 。螺 栓 孔 是 位 于 块 体 4 个 角 上 的 4 个 沿 Z 坐 标方 向 的 通 孔 ,用 以 把 中 间 阀 块 固 定 在 底 座 与 上 盖 之间 构 成 液 压 控 制 系 统 。油 道 孔 及 其 他 辅 助 油 孔 包 括 与 元 件 相 连 通 的 油道 孔 、 输 出 油 孔 、 测 压 点 、 辅 助 油 孔 及 固 定 元 件 螺 钉孔 管 。2. 3 材 料 设 计阀 块 的 材 料 可 选 用 球 墨 铸 铁 , A ,35 钢 ,45 钢 或 铝 合 金 。 原 则 上 选 球 墨 铸 铁 为 好 。 因 为 它的 加 工 性 能 较 好 ,尤 其 对 深 孔 加 工 更 有 利 。 但 球 墨铸 铁 内 部 不 要 有 疏 松 ,以 防 止 压 力 油 作 用 下 发 生 渗漏 ,故 不 适 用 于 高 压 场 合 ,一 般 阀 块 采 用 35 钢 。2. 4 精 度 设 计阀 块 上 安 装 阀 ,其 法 兰 的 表 面 粗 糙 度 应 达 到 018 ,末 端 管 接 头 的 密 封 面 的 粗 糙 度 应 达 到 312。 末 端 接 头 的 螺 孔 与 其 外 贴 合 面 之 间 的 垂 直度 允 许 差 至 少 应 为 8 级 。 所 有 螺 孔 均 有 加 工 精 度 要求 ,一 般 选 7H。 阀 块 上 的 O 形 密 封 圈 沟 槽 的 表 面 粗糙 度 312 ,一 般 油 道 孔 的 内 表 面 粗 糙 度 1215 ,插 装 阀 安 装 孔 的 粗 糙 度 018。 还 要 有 尺寸 公 差 和 形 位 公 差 要 求 ,阀 块 上 结 合 表 面 不 能 有 划痕 ,要 有 去 毛 刺 、 清 洗 等 技 术 要 求 。3 设 计 结 果由 以 上 的 设 计 思 路 得 出 所 需 要 的 阀 块 尺 寸 。 集成 阀 块 的 设 计 使 液 压 系 统 的 安 装 布 局 更 加 合 理 ,维护 更 加 方 便 ,运 行 更 加 可 靠 。 减 少 了 液 压 泵 测 试 系统 中 的 联 接 管 路 ,提 高 集 成 化 程 度 ,便 于 系 统 维 护 和管 理 。参 考 文 献 :1 陈 启 松 . 液 压 传 动 与 控 制 手 册 K . 上 海 :上 海 科 学 技 术 出 版 社 ,2006.2 张 平 格 . 液 压 传 动 与 控 制 M . 北 京