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工程机械 用插装式电液 比例 减压阀 设计 全套 cad 图纸

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毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 工程机械用插装式电液比例减压阀 学号： 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 2 根据工作原理，列出减压阀衔铁、阀芯受力方程（电磁力、液压力、惯性力）， 完成静态分布仿真 曲线，确定结构参数。 3 设计参数：进口压力 4求出口压力 0 调，流量 20L/ 二、重点研究的问题 对电液比例减压阀进行液压、电磁力的计算。 减压阀结构设计与参数确定。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 文献资料查询，确定整体方案 1 2 完成主要工作 3 3 写设计说明书答辩 11 四、应收集的资料及主要参考文献 液压传动教材前半部分，流体传动计算公式；先导式减压阀相关硕士论文。 阀门设计入门与精通、机械设计课程设计手册、机械设计手册、液压阀原理 、液压与气动传动、电液比例控制系统分析与设计比例控制与比例阀及其应用等 相关参考文献。 题 目： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 毕业设计说明书 题 目： 工程机械用电液比例减压阀 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 液比例减压阀 摘要 ：电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。由于电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，因此，电液比例减压阀应用领域日益拓宽。今年来研发生产的插 装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使用特点，具有先到控制、负载传感和压力补偿等功能。它的出现对移动式液压机械整体技术水平的提升具有重要意义。特别是在电控先到操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好的应用前景。 关键字： 电液比例阀 负载感应 压力补偿 先导控制 is a to is in to is to be or to of a to a of of s R & D of as a is of to of in a 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘要 1 目录 2 前言 4 正文 5 5 5 5 5 6 6 6 理 7 7 7 7 8 9 9 11 12 13 14 14 14 15 15 16 16 16 17 17 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 19 20 20 21 22 结束语 23 致谢 24 参考文献 25 附录 26 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 前言 从 1795 年世界上第一台水压机诞生，到现在液压技术已有 200 多年的历史。至上世纪 5070 年代，随着工艺水平的极大提高，液压技术也得到迅速发展，成为实现现代传动和控制的关键技术，其发展速度仅次于电子技术。特别是近年来流体技术与微电子、计算机技术相结合，是液压与气动技术进入了一个新的发展阶段。据有关资料记载，国外生产的 90%的工程机械、 90%的数控加工中心、 95%的自动生产线，均采用了液压与气动技术。在国民紧急很多领域均需应用液压与气动技术，其水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志之一。因此液压技术在机械类及近机类高等教育的课程中，已成为一门重要的专业基础课，而且也是一门能直接用于工程实际技术的学科。通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力以及解决生产实际问题的能力。 本课题旨在服务于液压实践教学。本课题是通过对液压元件的结构分析，绘制相关元件图形，应用软件建其模型库。直观地 展示了液压元件的结构和工作原理。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 正文 绪论 压元件结构分析及实体测绘 液压元件的工作原理是利用有压流体（液压油）为介质来实现自动控制的各种机械的传动，它在工业生产的各个领域均有广泛应用，在机械类及近机类 高等教育的课程中已成为研究发展的重要方向，而且而是能直接用于工程实际的重要技术，它在油压系统的应用中比较广泛。 压技术及应用 液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。在各部件制造中，对密封性、耐久性有很高的技术要求，目前在液压部件制造中已广泛采用 滚压工艺，很好的解决了圆度、粗糙度的问题。特别是液压缸制造中广泛采用。液压工具可以解决液压制造各种问题 。 由于液压技术有很多突出的优点，从民用到国防、由一般传动到精确度很高的控制系统，都得到了广泛地应用。 在国防工业中，陆、海、空三军的很多武器装备都采用了液压传动与控制，如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹和火箭等。 在机床工业中，目前机床传动系统有 85%采用液压传动与控制，如磨床、铣床刨床、拉床、压力机、剪床和组合机床等。 在冶金工业中，电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制、带材跑偏和恒张力装置都采用了液压技术。 在工程机械中，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起重机、履带推土机、轮胎起重机、自行式铲运机、平地机和振动式压路机等。 压阀 减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，是出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点来看，减压阀是一个局部阻力购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 以变化的节流元件，即通过改变节流面积，是流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动于弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定 。 减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井及其他场合，以保证给水系统中各用水点获得适当的服务水压和流量。鉴于水的漏失率和浪费程度几乎同给水 系统的水压大小成正比，因此减压阀具有改善系统运行工况和潜在节水作用。 5 压阀的分类 减压阀是使出口压力低于进口压力的压力控制阀。减压阀可分为定压输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀三种。定压输出阀有输出减压阀有直动型和先导型两种结构形式。在先导型中又有“出口压力控制式”和“进口压力控制式”两种控制方式 。 压阀的工作原理 减压阀的工作原理简单的说是通过启闭件的节流，将进口压力降至某一需要的出口压力，并能在进口压力及流量变化时，利用本身介质能 量保持出口压力基本不变。这是减压阀的基本功能也是它的基本原理 。 一般减压阀都为定压式，减压阀的孔缝隙随着进口压力的变化而自行调节，因此，能自动保证阀的出口压力恒定。减压阀也可以作为工作压力调节装置，使气压不受气源压力的变化及其他阀门工作的时候压力波动的影响。此减压阀顺时针调节压力手柄压力升高，逆时针调节压力手柄压力降低。减压阀的超调现象严重，一次压力和二次压力相差越大超调也将越大 。 液比例减压阀 电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用模拟式电气 续 地控制液压系统中工作介质的压力、方向或流量的一种液压元件。此种阀工作时，阀内电气 工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出。阀芯位移可以以机械、液压或电的形式进行反馈。 比例控制元件的种类繁多、性能各异，有多种不同的分类方法 ： （ 1） 按控制功能来分类可分为比例压力控制阀，比例流量控制阀，比例方向阀和比例复合阀 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2） 按液压放大级的级数来分，可分为直动式和先导式。直动式是由电 导控制式比例阀由直动式比例 阀与能输出较大功率的主阀级构成。根据功率输出的需要，它可以是二级或三级的比例阀。二级比例阀可以控制的流量通常在 500L/例插装阀可以控制的流量达 1600L/ （ 3） 按比例阀主阀芯的型式来分，可分为滑阀式和插装式。插装式是在二通货三通插装元件的基础上，配以适当的比例先导控制级和级间反馈联系组合而成 。 6 力阀控制压力的一般原理 电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通 向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或露出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置运动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动 。 由于本设计中电液比例减压阀的设计参数要满足的要求为：进口压力 1P =4口压力 2P =0 调，流量 20L/设计中减压阀的主阀采用插装式结构，而不采用传统的滑阀式结构 。 如图 2买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2液比例减压阀结构图 装式主阀 7 一般由插装主阀、控制盖板、通道快三部分组成。 插装主阀由阀套、弹簧、阀芯及相关密封件组成，可以看成是两级阀的主级，有多重面积比和弹簧刚度，主要功能是控制主油路中油流方向。压力和流量； 控制盖板上根据插装阀的不同控制功 能，安装有相应的先导级控 制 元件 ； 通道块既是插入元件及安装控制盖板的基础阀体，又是主油路和控制油路的连通体 。 插装式主阀由主阀阀套、阀芯、主阀弹簧及相关密封件组成 。 阀阀套的设计 该阀套头部装入盖板中，下部装入通道块中 。 由于插装阀的一些尺寸已经标准化，因而主阀阀套的外部尺寸必须符合标准。在我国，插装阀必须符合 通插装阀安装尺寸 。 如下图 3买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3阀阀套的尺寸示意图 取本次设计的通径为 32大流量 20L/阀芯带位移电 反馈型先导控制，故尺寸 2d 为 32 查文献机械设计手册第二章“二通插装阀的安装连接尺寸”得 1d =45， 5， 2d =60 由于主阀套头部插装入控制盖板中，下部装入通道块中，因此如何防止油液的内、外泄漏，减小在阀上的能量损失，提高阀的效率，对液压阀来说是很重要的问题。因此 8 密封件的选用是很 重要的 。 一般对密封件的主要要求是 ： 在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能 ； 有相对运动时，因密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定 ； 耐腐蚀、耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿 ； 结构简单，装拆方便，成本低廉。 由上所述要求，选用 o 形橡胶密封圈做为阀体中的密封件。 o 形橡胶密封圈具有结构简单，密封性能好、寿命长、摩擦阻力较小、成本低，既可以 作静密封，也可以作为动密封使用。在一般情况下，静密封可靠使用压力可达 35密封可靠使用可达10合理采用密封挡圈或其他组合形式，可靠压力降成倍提高。因此在本设计中阀套与控制盖板、阀套与通道块之间的密封都采用 o 形橡胶密封圈。 阀阀芯的设计 因为在设计时应该使比例电磁铁断电即输出力为 0 时，主阀阀芯是关闭的，以避免意外情况的发生。为达到此目的，本设计中在减压阀阀芯的下方夹了一个复位弹簧，并使此复位弹簧的力足够大，当比例电磁铁断电时，使控制腔的压力大到可以使主阀关购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 。相应的结构图如下图 3 图 3导阀示意图 控制腔油液对先导阀阀芯的压力方向与比例电磁铁刚好相反，这样原来由比例电磁铁单独来控制先导阀阀芯的情形现在变为由比例电磁铁和先导阀复位弹簧共同控制 装式主阀面积比的确定 9 如图，插装阀 中三个面积会影响阀芯在阀套中的开启及关闭，即 中 A 、 别为阀芯主油口 A 口和 B 口处的面积， 腔的面积，有 ： 面积比是指阀芯处于关闭状态时， A 、 别与 /们表示了三个面积之间数值上的关系，通常定义为面积比 = 锥阀中，面积比大体分为 A（ 1: B（ 1: C（ 1： D（ 1: E（ 1:类型。 在本设计阀中的面积比选用类型 A（ 1:由于本设计中的通径为 32处即面积 A 的直径为 32此 A 口的半径 16如图 3买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3装阀面积比示意图 10 令控制腔的半径为积比的公式 得以 * 216 =A = * =阀阀芯的受力分析 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 3先导阀阀芯受力示意图 ： 图 3导阀阀芯受力示意图 先导阀阀芯受力分析 如插装式阀一样，建立先导阀阀芯的受力平衡方程如下 ： A =2SF+中 ： 控制腔油液压力； 阀芯上端面积， A 为控制腔油液对阀芯的压力； 先导阀阀芯在移动过程中受到的稳态液动力； 先导阀阀芯在移动过程中受到的摩擦力； 先导阀阀芯所受比例电磁铁向下的推力 ； 阀芯自重 。 忽略阀芯自重 阀芯移动过程中的摩擦力阀芯移动过程中稳态液动力购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 力方程式变为 ： A =2SF上式即控制腔压力的决定因素。 式中2 22先导阀阀芯相对于中位时的位移。 由于先导阀阀芯相对于中位时的位移 2对于先导阀弹簧的预压缩量较小，因此在不做精确计算是可将其忽略，故上式又课可化为 ： 上式即为控制腔压力与比例电磁铁输出力的关系式 。 12 导阀溢流部分的设计 减压阀能够保持器出口压力不会低于比例磁铁的设定值，但是如果减压阀由于某种原因导致控制腔的压力突然增高或者是比例电磁电磁铁调定力突然下降都将导致阀芯迅速下移，控制腔的油液还未来得及泄出就被封闭起来，这 样的后果是控制腔压力在一段时间内高于先导阀的调定值，而由前所述，主阀阀芯开度是由控制腔压力决定的，因此也将导致主阀阀芯开度偏离调定值，而造成电液比例阀失调。 为解决这个问题，再在减压阀之上复合一个溢流阀，而且使该阀的开启压力刚好等于前面减压阀的调定压力，这样当出现控制腔的压力突然高于比例电磁铁的情况出现时，溢流阀开启让油液泄出，以使控制腔的压力回复到调定值上，其结构图如下图 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3导阀结构示意图 同样将阀芯自重及阀芯移动过程中的摩擦力及稳态液动力忽略，建立阀芯 运动方程，得 ： A = 2 由上式可知，先导阀的溢流部分的开启压力 （2，可见溢流部分的开启压力正好将等于减压部分的调定压力，这样就满足了前面提到 的控制要求，是控制腔的压力能恒定先导阀的调定值上，且这个值将与 导阀调定压力的增量表达式 由控制腔压力与比例电磁铁输出力的关系式得 ： 13 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 导阀的连接方式 当主阀为正向（即节流阀的总进油口接 A 口，总出油口接 B 口，油液从 A 口流向B 口）时， X 口接 A 口， Y 口接油箱 ，此连接在通道块中实现； 当主阀为反向通流时， X 口接 B 口， Y 口接油箱 。 差与配合的确定 本设计的课题为液压阀，而液压阀属精密机器设备，故对公差与配合的要求较高，查文献可知，公差 到 用于高精度和重要的配合处， 则用于一般精度要求的配合。所以在本设计的配合中孔用公差等级拟定为 ，轴用公差等级拟定为 。 由于要达到相同的精度级，孔比轴加工难，故在设计中无论主阀阀芯与阀套之间还是先导阀阀芯与阀套之间的配合均采用基孔制；又因为主阀阀芯与阀套之间的运动形式为轴向滑动 ，故为降低摩擦力，采用间隙配合，而为防止泄露，以降低在阀上面的能量损失，此间隙应该尽量的小，查文献，采用基本偏差系列中间隙最小的 。 故最终拟定主阀阀芯和阀套及先导阀阀芯与阀套之间的配合均为 ( 5)其中主阀阀芯和阀套的配合采用 35( 5)，而先导阀阀芯与阀套的配合采用 16( 5)和8( 5)。 比例放大器是电液比例阀的控制盒驱动装置，比例阀的基本电控单元，能够根据 比例阀和比例泵的控制需要对控制电信号进行处理、运算和功率放大。闭环控制阀和控 14 制泵使用的放大器可完成对整个比例元件的控制 。 电液比例控制系统既有液压元件传递功率大，响应快的优势 ， 元件处理和运算信号方便，易于实现信号远距离传输的优势。发挥二者的技术优势在很大程度上依赖于比例放大器 又有电器。 比例放大器要具有断电保护功能，以便控制压力变化、速度或位移部件的加速度，有效防止惯性冲击；要有函数发生器，以补偿死区特性 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 在电磁机构中，被固定的电磁铁的吸引，而运动后和电磁机构组成闭合磁路，这个运动的铁磁体被称为“衔铁” ，如常见的交流接触器的上部分带动接点的部分。 衔铁一般是由软磁性材料制造的，如铁、铸铁、硅钢及坡莫合金等。 在先导阀或反冲型电磁阀中，衔铁与主阀组件组成电磁阀产品，因此衔铁引导主阀开关工作，所以也称导阀 。 铁的类型 根据控制方式和介质流向可各分为二类 。 1、 常关式 断电时关闭，通电时开启的电磁阀。 上进下出流向 这是通用结构。 下进上出流向 这是特定的结构的电磁阀，它的主阀流 向是下进上出结构。为了流路畅通，平衡孔设在活塞底部 直通进口，导阀口设在阀盖腔室内直通活塞上方，活塞采用组合式滑环密封，泄露甚微 。 1、 常开式 断电时开启，通电时关闭的电磁阀。 上进下出流向 这是采用较多的结构； 下进上出流向 为了利用常开式产品的通用件，仅在导阀组件上加了一个阀口朝下的部件即把常关式产品转换为常开式产品 。 衔铁的受力分析 分析的目的是求取复位弹簧力和电磁力，并结合动作原理与结构等进行电磁计算，并在该基础上求得电磁组件的设计。 作用于衔铁上的力有： 15 自重 W 动铁芯或工作部件的重量 ； 密封力 力和密封结构的形式与材料有关，也受介质压力的影响。当密封结构的形式与材料选定后，在最高工作压力是，所需密封力最大，在介质压力为零时最小 ； 介质力介质压力为零时该力为零； 复位弹簧力力就补课变动。但在工作过程中，给定弹簧的购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 簧力在压紧时最大，在预紧时最小； 电磁力力不可变动。但在工作过程中，通电启动瞬间力最小，通电吸合力最大。吸合断电瞬间仍存在一定的力称为剩磁，剩磁力标注为 断电复位后该力应为零 。 电磁组件的工作状态有四步，即断电、通电瞬间（启动）、通电与断电瞬间（复位） 。 铁的受力的计算 采用常开式上进下出流向结构 求取最小工作压差下的密封力 及最大工作压差下的密封力 。 根据 及 取其大值，由此求得关阀弹簧力。 求取压紧时的开阀弹簧力 + ，由此确定开阀弹簧的参数。 求取吸合是的电磁力 并根据 进行校核，确定电磁力。其中 为开 i 阀弹簧在预紧下的弹簧力， 为开阀弹簧在压缩下的弹簧力， 为通电吸合后的电磁力 。 口 压力静态特性分析 16 当进口压力 1P 小于预设开启压力是，主阀芯和先导阀芯均没有运动，出口压力可以根据计算式 简单计算得到，且泄露流量为 要考虑当进口压力大于预设开启压力的情况。 静态特性分析 假设减压阀正常工作，则出口要力 2P 基本维持不变，先导阀口压力也基本保持不变。可设主阀阀芯和先导阀芯的工作点为 、 ，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 上式进行线性处理有： 对计算式： 线性处理得： 态压力流量特性分析 出口压力 2P 与先导阀出口压力 4P 也基本保持不变，对阀口流量方程进行线性化处理，可以获得减压阀的静态压力流量特性曲线。随着流量的增大，厨楼压力略有下降，其下降幅度比进口压力变化产生的影响稍大。其他如外泄漏量等分析方法 。 态特性仿真曲线 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5口压力随进口压力变化影响曲线 图 5阀位移对比曲线 18 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5导阀口压力对比曲线 图 5压阀静态压力流量特性曲线 在比例阀的结构设计完成后，而因为比例减压阀将最终应用 与比例控制系统中，故在本说明书中对比例控制系统做一个简单的介绍 。 现代微电子技术的发展，特别是计算机技术的普及与发展，为实现各类工艺过程的最佳控制提供了技术基础。因此，工程控制理论的应用已逐步从航天、航空和军事工 19 程领域普及到民用工业部门。电液比例控制技术作为连接现代微电子技术的大功率工程 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之一，在近 20 中得到了迅速发展。它与传统的电液伺服技术相比，具有可靠、节能和廉价等明显特点， 已应用于相当广泛的领域，形成了颇具特色的技术分支 。 馈的概念 反馈就是通过适当的检测装置将信号或一部分返回输入量与输入量进行比较，比较的结果叫偏差。因此，基于反馈基础上的“检测偏差用以纠正偏差”的原理又称为反馈控制原理。同样，采用反馈控制原理的控制系统为反馈控制系统 。 环控制与开环控制 开环控制 不包含外反馈的控制系统称为开环系统。比如比例阀控制液压缸或马达系统可以实现速度、位移、转速和转矩等的控制。开环系统的系统方框图如图所示 ： 图 6环控制 系统示意图 由于开环控制系统的精度比较低，无级调节系统输入量就可以无级调节系统输出量 力、速度以及加减速度等。这种控制系统的结构组成简单，系统的输出端和输入端不存在反馈回路，系统输出量对系统输入控制作用没有影响，没有自动纠正偏差的能力，其控制精度主要取决于关键元器件的特性和系统调整精度，所以只能应用在精度要求不高并且不存在内外干的场合 。 闭环控制 : 包含外反馈回路的控制洗头膏称为闭环控制系统，如果在比例阀本身的内反馈，也可以构成实际的局部小闭环控制。一般称为闭环系统 。 图 6环控制系统示意图 20 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 环控制系统的优点是对内部和外部干扰不敏感，系统工作原理是反馈控制原理或按偏差调整原理。这种控制系统有通过负反馈控制自动纠正偏差的能力。下图为反馈控制系统框图 。 图 6馈控制系统框图 反馈也带来了系统的稳定性问题。这类系统是检测偏差用以纠正偏差或者说是考偏差进行控制，而在工作过程中系统总会存在偏差，由于元件的惯性，很容易引起振荡，是系统不稳定。因此，精度和 稳定性是闭环控制系统存在的一对矛盾。而开环控制喜用一般不存在所谓稳定性问题。 液比例控制系统的组成 电液比例控制系统，尽管其结构各异，功能也不尽相同，但都可归纳为用功能相同的基本元件组成的系统，组成电液比例控制的基本组件有： 指令组件 它是给定控制信号的产生与输入的组件，可以是信号发生装置或过程控制器。在有反馈信号的情况下，它给出与反馈信号有相同形式和量级的控制信号 。 比较组件 它的作用是把给定信号与反馈信号进行比较，得出偏差信号作 为电控器的输入。进行比较的信号必须是同类型的，比例控制器的输入量也应当转换为同类型的电学量。 电控器 电控器通常被称为比例放大器。由于含在比例阀内的电磁铁需要的控制电流较大（ 08偏差控制电流较小，不足以推动电磁工作，且偏差信号的类型或形状都不一定能满足高性能控制的要求，所以要使用电控器对控制信号进行功率放大和对输入的信号进行加工、整形，使其达到电 比例阀 比例阀内部又分为两大部分，即电 组件，还可能带有阀内的检测反馈组件。电 把经过放大后的电信号装换成与其电学量呈正比的力或位移。这个输出量改变了液压放大级的控制液阻，经过液压放大作用，把不大的电气控制信号放大成足以驱动系统负载压能，这是整个系统的功率放大部分 。 液压执行器 通常指液压缸或液压马达，它是系统的输出装置，用于驱动负载 。 检测反馈组件 对于闭环控制需要加入检测反馈组件。它检测被控量或中间变 21 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 的实际值，得出系统的反馈信号。检测组件有位移传感器、测速发电机等。检测组件 往往又是信号转换器，用于满足比较的要求。检测组件有内、外环之分。内环检测组件通常包含在比例阀内，用于改善阀的洞、静特性。外环检测组件直接检测输出量，用于提高整个系统的性能和控制精度 。 液比例控制系统的特点 可明显地简化液压系统，实现复杂程序控制，降低费用，提高了可靠性，课在电控器中预设斜坡函数，实现精确而无冲击的加速或减速，不但改善了控制过程品质，还缩短工作 循环时间； 利用电信号便于实现远距离控制或遥控。将阀布置在最合适的位置，提高主机的设计柔性； 利用反馈提高控制精度或实现特定的控制目标； 能按比例控制液流的流量、压力，从而对执行器件实现方向、速度和力的连续控制，并易实现自动无级调速 。 22 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 束语 踉踉跄跄地忙碌了两个月，我的毕业设计课题也终于将告一段落。电液比例减压阀基本达 到预期效果。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如外观、质量、寿命、性能等数不胜数。可是，做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获，虽然有点事用语言来安抚我尚未平复的心。 毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想借此感谢四年来给我帮助的所有老师。同学，你们的友谊是我人生宝贵的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师刘金刚老师，虽然我们接触的很少，但却能给与我不厌其烦的指导。本设计在刘老师的悉心指导和严格要求下成功完成，在此，特地向刘老师道声谢谢。 不积 跬步何以至千里，本设计能顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心教导和支持，才使我的毕业设计工作能顺利完成，在此向湘潭大学机械系的全体老师表示由衷的谢意。感谢你们四年来的辛勤栽培。 23 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 谢 首先，在此我特别对我的指导老师刘金刚老师表示衷心的感谢在整个设计的过程中，刘老师给予了我太多的帮助，是我能够顺利的进行毕业设计。 在毕业设计的过程 中，绝大部分的文献都要从学校图书馆中借阅和查找，图书馆是一个知识的海洋，机械类的书籍文本给予了我很大的帮助，使我的设计不那么没头没脑。有些资料在图书馆没有，在刘老师的帮助下，让我及时的找到我所需要的数据和文献。 毕业了，在设计中，我的两位室友陈星博文和周亿同学和我是同组，但我们的设计内容毫不相干，虽然如此，可我们还是互帮互助，在我不懂的地方，他们还是悉心的给我讲解。正是有了这样的好搭档，才使我的毕业设计步伐正常前进，我感谢他们。这或许是我们大学最美好的时光。 在两个月的毕业设计中，还有不少人给予了我帮助，简 而言之，我要对他们说句“谢谢”。 本次的毕业设计算是完成了，但是，里面还有不少错误，希望得到老师的批评指导，先行致谢！ 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 考文献 1 雷天觉主编 液压工程手册 ， 机械工业出版社， 1990； 2 贺尚红主编 液压与气动传动第二版，中南大学出版社， 2011； 3 陆培文主编 阀门设计入门与精通，北京：机械工业出版社， 2009 4 朱淑萍主编 机械加工工艺及装备，北京：机械工业出版 社， 2002 5 吴宗泽主编 机械设计课程设计手册，北京：高等教育出版社， 2006 6 徐 灏主编 机械设计手册第五卷，北京：机械工业出版社， 1991 7 杨培元，朱福元主编液压系统设计简明手册北京：机械工业出版社， 1999 8 陈启松主编 机械传动设计手册 北京：煤炭工业出版社， 1982 9 范存德主编 机械技术手册 沈阳：辽宁科学技术出版社， 2004 10 杨源泉主编 阀门设计手册 北京工业出版社， 1995 11 刘 力主编 机械制图 北京 高等教育出版社， 1993 12 张利平主编 液压阀原理、使用与维护化学工业出版社， 2005 13 机械设计手册编委会 机械设计手册 三版，第四卷，机械工业出版社， 2004 14 李素玲主编 比例控制与比例阀及其应用 液压与气动， 2003 年第二期 15 朱新才主编 液压传动与控制重庆大学出版社， 1995 16 许益民主编 电液比例控制系统分析与设计 机械工业出版社， 2005 17 廖念 钊 主编 互换性与技术测量第四版，中国计量出版社， 2000 25 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 英文翻译资料 be to be of of In of of is of a of to is of is to of is a In in of to is on is of s a on a by in of u1 is of a on of to to be Q of or P, by of by as by is to on or on to of if to be u1 u2 to So to ee is of of a of It of of it to at a 26 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 is hydra 毕业设计开题报告 题 目 工程机械用电液比例减压阀 学 院 专 业 学 号 姓 名 指 导 老 师 开 题 时 间 一、 选题的依据与意义 电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。由于电液比例阀具有形式种类多样、容 易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，因此，电液比例减压阀应用领域日益拓宽。今年来研发生产的插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使用特点，具有先到控制、负载传感和压力补偿等功能。它的出现对移动式液压机械整体技术水平的提升具有重要意义。特别是在电控先到操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好的应用前景。 电液比例阀 ,是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件 ,代表了流体控制技术的发展方向。它以传统的工业用液压控制阀为基础 ,采用电 置 ,将电信号转换为位移信号 ,按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。 虽然比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比 ,性能在某些方面还有一定的差距。但电液比例阀抗污染能力强 ,减少了由于污染而造成的工作故障 ,可以提高液压系统的工作稳定性和可靠性 ,更适用于工业过程 ;另一方面 ,比例阀的成本比伺服阀低 ,而且不包含敏感和精密的部件 ,更容易操作和保养 ,因此在许多场合电液比例阀获得了广泛的应用 。 二、国内外研究 状况及发展趋势 根据用途和工作特点的不同 ,比例阀可以分为比例压力阀 (如比例溢流阀、比例减 压阀 )、比例流量阀 (如比例节流阀、比例调速阀 )和比例方向阀 (电液比例换向阀 )三类。电液比例换向阀不仅能控制方向 ,还有控制流量的功能。下面分别综述比例压力阀和比例流量阀国内外的研究进展。 1967 年瑞士布林格尔 (司生产出 于船体表面除锈涂漆工艺的比例方向节流阀 ,这是世界上最早的比例阀。 1971 年和 1972 年日本油研 (司相续申请了比例压力阀和比例流量阀的专利 ,引起了许多国家及公司的广泛重视 ,推动了比例阀技术的发展。这期间出现的比例压力阀 (溢流阀和减压阀 )基本是以传统手调液压 阀为基础发展而来 ,区别仅是用比例电磁阀铁取代了阀上原有的弹簧手调机构 ,阀的结构原理和设计准则几乎没有变化。小流量阀采用直接作用式结构 ,大流量阀仍采用 1936 年美国人维克斯 (明的 /差动式压力控制原理 0。因为不包含受控参数的反馈环节 ,导致控制压力随着负载流量的不同而改变 ,这是此类比例阀的主要不足 ,而且由于比例电磁铁性能较差 ,这类比例阀的工作频宽低 (仅 15稳态磁环大 (4%7%),体积也大 ,多用在开环系统。 20 世纪 80 年代初 ,浙江大学路甬祥提出了压力直接检测原理 ,他应用该原 理设计的比例溢流阀获得了德国发明专利。按此原理 ,国内外研制的比例溢流阀和比例减压阀的性能都获得了显著提高 ,实现了人们长期以来所追求的等压力特性 。 从 20 世纪 80 年代后期开始 ,比例压力控制技术的又一进展是采用电气闭环校正 ,出现了被控压力压力传感器检测的新一代比例压力阀。采用这种原理可将电 因而可实现无静差控制 ,同时利用电气校正也可以很方便地改善阀的稳定性和快速性。文献介绍的采用力矩马达驱动单喷嘴挡板阀作先导级的压力直接电检测型比例溢流阀和比例减压阀 ,其 稳态特性达到了当时几乎完美的程度。日本油研 (司同期推出的这种比例溢流阀更将电控器、放大器、压力传感器与阀集成为一体 ,阀上还带有压力数字显示和报警装置 。国内浙江 大学也研制成功采用这一原理和 节技术的三通型比例压力阀 ,获得了同样的效果 。为完善这一技术 ,国外还发展了将 A/D、 D/A 转换器、放大器与检测单元集成为一体的压力传感器 ,降低了生产成本、提高了可靠性和精度 ,这一技术将 成为比例压力控制的主要手段 。 在模拟型比例元件发展的同时 ,数字式的比例阀也获得了蓬勃发展。由步进电机驱动的增量式数 字压力阀和用开关电磁铁操纵的高速开关型数字压力阀都已达到了使用阶段。同模拟式阀相比 ,数字式的比例阀的优点是更抗污染 ,开环控制精度高 ,无需 A/D 和D/A 转换器就能直接与计算机接口。不足之处是受控制功率的限制 ,系统频宽较低 ,使得应用范围受到了限制。 为改善比例压力阀的性能 ,国内外学者做了大量的研究工作。德国亚琛工业大学(泽纳 (文献中重点研究了直接检测的比例压力阀 ,并特别介绍了采用直接压力电检测的比例溢流阀。我国浙江大学的郁凯元在文献 17中 ,分别研究了采用系统压力直接检 测和主阀芯速度反馈的比例溢流阀和比例减压阀 ,并提出采用主阀的三通结构来改善比例减压阀在无负载时的控制性能。 此外 ,国内吴良宝等人用功率键合图的方法对比例溢流阀的性能进行了研究 ,主要研究了阻尼网络对比例溢流阀性能的影响。印度学者达斯古浦塔 (用功率键合图的方法对电磁比例先导溢流阀的性能进行了研究 ,并建立了比例阀的非线性模型 。 对采用 B 型液桥的直接检测型比例溢流阀的性能进行了仿真及优化设计 ,改善了比例溢流阀的性能。国外学者曼科 (带先导流量恒定器的减压阀和多种先导级结构的直接检测 型溢流阀进行了仿真和试验研究 。 提出在主阀芯上开不同圆形槽的 方法改善了先导式比例溢流阀的压力特性。文献研究了在滑阀上开槽的方式来消除滑阀的稳态液动力并用这种方法设计了单级的大流量溢流阀 ,取得了与双级控制同样的效果。 在对比例压力阀性能进行大量分析和研究的同 时 ,许多研究者也致力于从结构原理上对比例阀进行改进。德国亚琛工业大学 (文加登 (用线性液阻代替圆孔阻尼器 ,使溢流阀的动态超调量及快速性略有改善。文献提出用主阀芯与导阀芯之间的位置随动反馈来提高压力直接检测型溢流阀的快速性和稳定性的方法 ,该阀具有较好的压力流量特性。国内学者曾祥荣研究了采用液动力补偿的大流量直动式比例溢流阀 ,并且还对这种阀所采用的液动力补偿方法作了进一步的研究 。 1986 年日本油研(司和德国派克 (司分别申请了压力直接 电检测的比例溢流阀和压力间接电检测的比例溢流阀专利 ,这些都推动了压力电检测技术的发展。湖南大学黄勇针对比例压力阀 ,在对比分析多种阀芯和阀腔几何结构后 ,优化设计出一种新型阀芯和阀腔结构的比例压力阀。文献采用 制和动态矩阵控制 (法 ,对比例减压阀进行了缓冲控制研究。权龙在其博士论文中提出新的电闭环比例控制方法 ,并在比例减压阀的出口与先导泄油口之间设置一旁通流量调节器 ,可解决现有比例减压阀在负载很小时不能稳定工作的难题 。 传统电液比例阀是以比例电磁铁作为驱动装置的电 虽然其结构坚固 ,抗污染能力较强 ,价格较为低廉。但存在着运动部件体积惯量大 (两端对置 ),支撑部位多 ,摩擦力大 、 线性度差等固有弊病。同时 ,由于比例电磁铁固有特性的限制 ,导致电液比例阀无论在响应时间还是在响应速度上都不是很快 ,响应速度稍高的但流量又太小 ,滞环大、死区大 ,而且给系统的控制算法带来困难。以力矩马达为驱动装置的电液伺服阀虽然控制品质较好、频响高、滞环小、死区亦小、且线性度好 ,但伺服阀对油液的污染十分敏感 ,系统的过滤成本高 ,且其加工难度大 ,价格昂贵 ,限制了伺服阀的应用。 可以看出 ,目前 ,无论是电液伺服阀还是电液比例阀 ,都 无法同时满足液压控制系统高速、