XYY01-117@液压控制阀的理论研究与设计
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机械毕业设计全套
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XYY01-117@液压控制阀的理论研究与设计,机械毕业设计全套
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液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 目 录 中文摘要 . 1 Abstract . 2 第 1 章 绪论 . 3 1.1 液压技术的发展历史 . 3 1.2 我国液压阀技术的发展概况 . 3 1.3 本课题的目的及研究范围 . 4 第 2 章 压力控制阀的分类与型号 . 5 2.1 压力控制阀的分类 ： . 5 2.2 我国常用的压力控制阀型号及意义表示 . 6 第 3 章 溢流阀 . 9 3.1 溢流阀的结构和工作原理 . 9 3.2 溢流阀的主要性能 . 12 3.3 溢流阀的基本应用 . 15 第 4 章 减压阀 . 18 4.1 减压阀和结构及工作原理 . 18 4.2 减压阀的主要性能 . 22 4.3 减压阀的基本应用：减压或稳压 . 22 第 5 章 顺序阀 . 24 5.1 顺序阀的结构和工作原理 . 24 5.2 顺序阀的基本应用 . 26 第 6 章 实体设计与动画制作 . 28 6.1 软件简介 . 28 6.2 二维图纸 . 28 6.3 三维实体 . 28 6.4 动画 . 30 6.5 课件的制作 . 31 总结 . 34 鸣谢 . 35 参考文献 . 36 附件 . 错误 !未定义书签。 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 1 中文摘要 本次毕业设计是液压控制阀的理论研究与设计，重点对溢流阀、减压阀及顺序阀工作原理、结构特点、型号说明、应用情况进行阐述，绘制三维实体动画及制作相关课件服务于教学。本设计绘制了溢流阀的二维图纸，使用 CAXA制作各阀三维实体用于形象演示压力控制阀的结构，制作 Flash动画用于生动演示压力控制阀的工作过程。 关键词： 溢流阀 ；减压阀；顺序阀 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 2 Abstract The topic of this graduation project is the theoretical research and design of the hydraulic-control valve. The point is to expatiate on the operation principle and function and type and use situation of overflow valve and pressure-reducing valve as well as sequence valve. Make three-dimensional animation for teaching is the focal point too. In the graduation project ,the detailed drawing of overflow valve has been drawn by AutoCAD. Use CAXA to make the three-dimensional entity of every valve for demonstrate the structure of pressure control valve. Making Flash cartoon to demonstrating the operational principle of pressure control valve . Key words： overflow valve； pressure-reducing valve； sequence valve nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 3 第 1章 绪论 液 压 技 术 作 为 一 门 新 兴应 用 学 科， 虽 然 历 史 较 短， 发 展的速度却非常 惊 人。液 压设备 能 传递 很大的力或力矩， 单 位功率重量 轻 ， 结构 尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸 仅为 直流 电 机的 10%20%左右；反 应 速度快、准、 稳 ；又能在大范 围内 方便地 实现 无级变 速；易 实现 功率放大；易 进 行 过载 保 护 ；能自 动润 滑， 寿 命 长 ，制造成本 较 低。因此，世界各 国 均已广泛地 应 用在 锻压 机械、工程机械、机床工 业 、 汽 车 工 业 、冶金工 业 、农业 机械、船舶交通、 铁 道 车辆 和 飞 机、坦克、 导弹 、火箭、雷 达 等 国 防工 业 中。 液 压传动设备 一般由四大元件 组 成，即 动 力元件 液 压泵 ； 执 行元件 液 压 缸和液 压马达 ；控制元件 各 种 液 压阀 ； 辅 助元件 油箱、蓄能器等。 液 压阀 的功用是控制液 压传动 系 统 的油流方向， 压 力和流量； 实现执 行元件的 设计动 作以控制、 实 施整 个 液 压 系 统 及 设备 的全部工作功能。 1.1 液 压 技 术 的 发 展 历 史 液 压传动 理 论 和液 压 技 术发 展的 历 史可追溯 17 世 纪 ， 当时 的荷 兰 人史蒂文斯（ Strvinus） 研 究指出，液体 静压 力 随 液体的 深度 变 化， 与 容器的形 状 无 关 。之后托里塞勒 (Torricelli)也 对 流体的 运动进 行 研 究。 17世 纪 末，牛 顿对 液体的粘度以及浸入 运动 流 动 体中的物体所受的阻力 进 行了 研 究。 18世 纪 中叶，伯努利提出的流束 传递 能量理论 及帕斯卡提出的 静压传递 原理，使液 压 理 论 有了 关键 性的 进 展。 1795年英 国伦 敦的 约瑟夫 .布拉默 (Joseph Bramah 17491814)创 造了世界上第一台水 压 机 棉花、羊毛液压 打包机。 1905年，詹尼（ Janney） 设计 了一台 带轴 向柱塞 泵 的油 压传动与 控制装置，并 于 1906 年成功地 应 用在弗吉尼 亚号战舰 的炮塔俯仰、 转动 机 构 中。 1936 年，哈里 .威克斯（ Harry Vikers）提出了包括先 导 式溢流 阀 在 内 的些液 压 控制元件有力地推 动 了液 压 技 术 的 进 步。 1958年美 国 麻 萨诸 塞州理工 学 院的布 莱 克本（ Blackburn）、李 诗颖创造了 电 液伺服 阀 ， 并 于 1960 年 发 表了 对 液 压 技 术 有杰出 贡献 的 论 著 流体 动 力控制。 现 在由于微型 计 算机 与 液 压 技 术 日益密切的 结 合， 对 液 压 控制 阀 提出了更高、更新的要求，液 压 控制已 开 始形成了一 个 分支 学 科， 继续 不 断 不 断 地向高、精、尖的方向 发展。 1.2 我 国 液 压阀 技 术 的 发 展 概况 我 国 的液 压 工 业 及液 压阀 的制造，起始于第一 个 五年 计划 （ 19531957年），期 间 ，由于机床制造工 业发 展的迫切需求， 50年代初期，上海机床 厂 、天津液 压 件 厂 仿造了 苏联 的各 类 低 压泵 、 阀 。 随 后，以广州机床 研 究所 为 主，在引 进 消化 国 外中低 压 元件制造技 术 的基 础 上，自nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 4 行 设计 了公 称压 力 为 2.5MPa 和 6.3MPa 的中低 压 液 压阀 系 统 （ 简称 广州型）， 并 迅速投入大批量生 产 。 60年代初期， 为 适 应 液 压 工程机械 从 中低 压 向高 压 方向的 发 展，以山西 榆 次液 压 件厂为 主，引 进 了日本油 研 公司的公 称压 力 为 21MPa的中高 压 液 压阀 系列，以及全部加工技 术 和制造 、 试验设备 ， 并 据此 发 展、 设计 成我 国 的中高 压 液 压闪 系 统 （ 简称榆 次型）。 1968年， 当时 的一机部 组织 有 关单 位，在公 称压 力 21MPa液 压阀 的基 础 上， 设计 了我 国 一套公 称压 力 为 31.5MPa的高 压阀 系列， 并 投入批量生 产 。 为 使 产 品 实现标 准化、通用化、系列化，我 国 于 1973年再次 组 成“液 压阀联 合 设计组 ”， 在 总结国产 高 压阀设计 、生 产经验 的基 础 上，借 鉴 了 国 外同 类产 品的 结构 ，性能、工 艺 特点，又增 补 了多 种规 格和新品 种 ， 并 使 国产阀 的安装 连 接尺寸首次符合 国际标 准。并 于 1977年正式完成了公 称压 力 为 31.MPa的高 压阀 新系列的 设 计 。 1978年起，通 过 全系列 图纸 的 审查 、 试 制、 鉴 定等工作， 并 在全 国 推广使用。 1982年，通 过 了全系列的定型工作。故上述 产 品 简称为 “82年 联 合 设计 型高 压 液 压阀 系列”。 为 适 应 高 压 、大流量的液 压传动 要求， 济 南 铸锻研 究所、上海 704 研 究所和北京冶金液 压 机械 厂 等 单 位，自 1976年 开 始， 还 引 进 、消化和 研 制了二通 插 装 阀 （ 简称 CV阀 ），并 在 80 年代初期，完成了自己的系列。二通 插 装 阀 作 为 不同于常 规阀 的另一 类 液 压阀类 ，也正在 开 拓着 它 的使用范 围 。 此外， 随 着 组 合机床在机械制造行 业 中的广泛 应 用， 1975年，大 连组 合机床 研 究引进 、 消化、吸收和 研 制了 叠 加式液 压阀 。 建 国 以 来 ，我 国 液 压 行 业 及液 压阀 的制造生 产 ， 从 无到有， 发 展很快，取得了巨大的成 绩 。但 与国 外同 类产 品相比，品 种 和性能指 标还 有 较 大差距。 为 了提高我 国 液 压 行业 的 综 合素 质 ， 国 家机械部制定了以下 调 整原 则 ： A 类 重点 发 展 产 品（包括 国产 的 电 液伺服 阀 、比例 阀 和 数 字控制 阀 以及引 进 、消化德 国 力士 乐 公司的 压 力 为 21、 35、 63MPa，通 径为 632mm的三大 类 液 压阀 和我 国 自行 开发 的 叠 加 阀 、 插 装 阀 及 GE系列 阀 等）； B类 允 许 保留和 过 渡 产 品（包括目前 应 用面广、市 场 需求最大，一 时尚 无替代 产 品；国内 70年 代、 80年代 开发 的， 现 在已成 为 主 导产 品， 虽 然技 术 上 达 不到 国际 80年代水平，但需要保留一段 时间 的 产 品。） C类 限制 发 展和逐步淘汰 产 品。（指水平低，性能差，耗能耗材的 产 品，不符合 标 准的落后 产 品，不符合 标 准的老 产 品，具体指我 国 50、 60年代 设计 的广州型中低 压 系列，及 与 之相仿的早期 产 品。） 1.3 本 课题 的目的及 研 究范 围 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 5 作 为 工科 类 院校，特 别 是机械 专业 ，液 压 技 术 是一 门 必不可少的 课 程，但由于 学科本身 内 容的 复杂 程度和 教学条 件的限制，不能 轻 易地使 教师讲 得 清 楚， 学 生听得明白。有 监 于此，本 课将 重点 对 液 压 控制 阀 部分 进 行理 论研 究，主要 研 究 对 象 为 溢流 阀 、 减压阀 和 顺 序 阀 。在 进 行理 论研 究的同 时 ，使用 CAXA 实 体 设计 分 别 制作溢流 阀 、 减压阀 及顺 序 阀 的三 维结构图 及其装配 动画 ， 并 且 将 上述液 压 控制 阀 的工作原理用 FLASH动画 的形式加以演示。最后， 将 使用 EBOOK(电 子 书 )制作 软 件制作一 份 可供 教学 使用的 电 子 教案， 内 容包括溢流 阀 、 减压阀 和 顺 序 阀 的工作原理、 结构 特点、型 号说 明、 应 用情 况 以及各 种阀 的比 较 等，此 电 子 教 案 内 容 将 采用大家熟悉的 网页 形式， 并 且集成了本 课题 的几乎所有成果， 内 容 既 有 传统 的文字 叙 述和二 维插图 又有直 观 的三 维 立体及 动态 工作 过程 FLASH。另外本 课题 使用 电 子 书 形式的 电 子 教 案最 终 格式是一 个 可以 独 立 运 行的 EXE文件，具有体 积 小、功能 齐 全、 运 行方便的特点。 第 2章 压 力控制 阀 的分 类与 型 号 液 压 系 统 中，用 来 控制系 统 的 压 力、流量和液流方向的元件均 称为 液 压 控制 阀 ， 简称 液 压阀 。液 压阀 品 种 繁多， 规 格 复杂 ，按工作原理可 划 分 为 以下几 种 ： 通 断 式控制元件（即 开关 或定 值 控制 阀 ）： 这 是常用的一 类 液 压阀 ，又 称 普通液 压阀 。 伺服式控制元件： 压 力伺服 阀 、流量伺服 阀 等。 比例式控制元件：比例 压 力 阀 、比例流量 阀 和比例方向 阀 等。 本 章及后 续 几章 将 就常用 压 力控制 阀进 行 详细论 述。 2.1 压 力控制 阀 的分 类 ： 在液 压传动 系 统 中，液流的 压 力是最基本的 参数 之一， 执 行元件的 输 出力或 输 出扭 矩的大小，主要由供 给 的液 压 力所 决 定。 为 了 对 油液 压 力 进 行控制， 并实现 和提高系统 的 稳压 、保 压 、 减压 、 调压 等性能或利用 压 力 变 化 实现执 行机 构 的 顺 序 动 作等，根据油液 压 力和控制机 构弹 簧力相平衡的工作原理，人 们设计 制造了各 种压 力控制 阀 。常 见种类 如下： nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 6 压力控制阀直动式差动式三节同心式二节同心式滑阀式直动型先导型远程调压阀普通溢流阀电磁溢流阀三节同心式二节同心式卸荷溢流阀（单向溢流阀）溢流阀单向减压阀定差减压阀定比减压阀溢流阀直动型顺序阀先导型顺序阀顺序阀压力继电器2.2 我 国 常用的 压 力控制 阀 型 号 及意 义 表示 2.2.1 6.3MPa以下中低 压 系列（广州型） 2.2.2 中高 压 系列（ 榆 次型） 名称控制形式改进序号最大工作压力主要规格B对压力继电器压力( M P a )对阀：流量（ L / m i n )( M P a )A = 1B = 2省略K = 0 . 6L = 1 . 6M = 4EYYIXXIJPJX电磁溢流阀（交流）单向顺序阀液动顺序阀顺序阀单向减压阀减压阀低压溢流阀中压溢流阀 Y板式： B法兰式： F管式（省略）连接方式nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 7 名称控制方式改进序号公称通径调压范围( m m )B : 0 . 5 7C : 3 . 5 1 4H : 7 2 1K : 1 4 3 5H 1 : 0 . 6 8H 2 : 4 1 6H 3 : 8 2 0H 4 : 1 6 3 1 . 5工厂代号溢流阀电磁溢流阀卸荷溢流阀减压阀远控溢流阀卸荷溢流阀平衡阀J D FJ FX 2 FX 4 FX 3 FYF单向顺序阀远控单向顺序阀X Y F顺序阀单向减压阀X D 1 FX D 2 FX D 3 FO 、 H滑阀机能P- 法兰式B- 板式( M P a )L- 螺纹式D 、2 DE 、2 E名称结构代号公称压力调压范围溢流阀 ( 含远程高压阀 )电磁溢流阀卸荷溢流阀减压阀内控单向顺序阀外控顺序阀外控单向顺序阀JAJXXXAYF卸荷阀单点压力继电器HF内控顺序阀单向减压阀XAHPD滑阀机能( M P a )双点压力继电器平衡阀2 P DPH0、1、2、3、表示 0省略DEI 1 I 2O HYY控制方式溢流阀、减压阀abcdabcabc0 . 6 64 1 68 2 01 6 3 1 . 50 . 6 1 61 . 6 44 80 . 6 6 . 34 2 01 6 3 1 . 5顺序阀压力继电器P- 法兰式B- 板 式 ( 可 省 略 ）L- 螺纹式( M P a )公称通径 (mm)2.2.3 高 压 系列（ 联 合 设计组 ） 2.2.4 我 国 引 进 的德 国 力士 乐 公司 压 力 阀 系列 : （ 1）溢流 阀 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 8 DB型号总称安电磁阀= W不 安 电 磁 阀 = ( 省 略 )先 导 型 溢 流 阀 = ( 省 略 )不带插入式主阀芯的先导阀= D B C （不标通径）带插入式主阀芯的先导阀= D B C ( 标 通 径 1 0 或 3 2 )远程调压阀= D B T ( 不 标 通 径 )通 径板式连接 螺纹连接订货说明8=10=16=20=25=32=-10-20308 1015202530( 二 位 阀 ) 常闭= A常开= B板 式 连 接 = 无 标 记螺纹连接= G调 节 手 柄 = 1带保护罩的调节螺栓= 2带锁的调节手柄= 33 0 系 列 = 3 0 调节压力（ X 1 05P a )矿 物 质 液 压 油 = 无 标 记磷酸脂液压油= V3 0 /控制油型式图形符号交流电压 2 2 0 V 频率 5 0 H z = W 2 2 0 - 5 0 h i d直 流 电 压 2 4 V = G 24带内装式整流器的直流电磁铁（只 Z5 形插头可以用）= W 2 2 0 R无 故 障 按 钮 = 无 标 记有故障检查按钮= N方形插头= Z4大方形插头= Z 5带指示灯的大方形插头= Z 5 L更详细的说明先导式减压阀= DR ；不带通径主阀芯的先导阀：通 径 1 0 = D B C ,通 径 2 5 、 3 2 = DRC ( 不 标 通 径 和 连 接 方 式 ) ；带主阀芯的先导阀= D R C ( 注 明 通 径 1 0 或 3 2 、不注连接方式)公称通径板 式 连 接 = 无 标 记 ； 管 式 连 接 = G控制油供排方式：内供内排= 无标记；外供内排= X; 内供外排= Y (泄漏油从 Y 口 排 出 ) ； 外 供 外 排 =XY有 单 向 阀 = 无 标 记 ； 没 有 单 向 阀 = M 矿 物 质 液 压 油 = 无 标 记 ； 磷 酸 脂液 压 液 = V附加说明3 0 /调 节 手 柄 = 1 ； 带 保 护 罩 的 调 节 螺 栓 = 2 ；带锁的调节手柄= 33 0 系 列 = 3 0控 制 压 力 1 0 M P a = 1 0 0 ；控 制 压 力 3 1 . 5 M P a = 3 1 5（ 2） 减压阀 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 9 DZ型号总称先 导 顺 序 阀 = 无 标 记不带主阀芯的先导阀= C ( 不 标 通 径 )通径（ mm ） ： 1 0 = 1 0 ； 2 5 = 2 5 ； 3 2 = 3 23 0 系 列 = 3 0最 高 调 节 压 力 = 2 1 0 ( 1 05M P a )控制油供排方式：内供内排= 无标记；外供内排= X; 内供外排= Y( 泄 漏 油 从 Y 口 排 出 ) ； 外 供 外排= XY有 单 向 阀 = 无 标 记 ； 没 有 单 向 阀 = M 矿 物 质 液 压 油 = 无 标 记 ； 磷 酸 脂 液压 液 = V附加说明带主阀芯的先导阀= C ( 标 明 通 径 1 0 或 3 2 )调 节 手 柄 = 1 ； 带 保 护 罩 的 调 节 螺 栓 = 2 ；带锁的调节手柄= 33 0 / 210PO OOP P( a ) ( b ) ( c ) ( d )（ 3） 顺 序 阀 第 3章 溢流 阀 3.1 溢流 阀 的 结构 和工作原理 溢流 阀 的基本功用是： 当 系 统 的 压 力 达 到或超 过 溢流 阀 的 调 定 压 力 时 ，系 统 的油液通 过阀 口溢出一些，以 维 持系 统压 力近于恒定，防止系 统压 力 过载 ，保障 泵 、 阀 和系 统的安全，此 时 的溢流 阀 常 称为 安全 阀 或限 压阀 。 溢流 阀 的根据 结构 可分 为 直 动 型和先 导 型 两种 。 3.1.1 直 动 型溢流 阀 图 3-1 直 动 型溢流 阀结构简图 （ a） 锥阀 式 (b)球 阀 式 (c)滑 阀 式 (d)溢流 阀 的基本符 号 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 10 AAA - A( c )( d )PT( a )( b )1-调压 螺栓 2-弹 簧 3-阀 芯 4-阀 体（含 阀 座） 锥阀 式和球 阀 式又叫座 阀 式溢流 阀 ，特点是 动 作 灵 敏，密封性能好，配合 没 有泄漏间 隙，但 导 向性差，冲 击 性 较 强， 阀 座 阀 芯易 损 坏。滑 阀 式由于 阀 口有一段密封搭合量，稳 定性 较 好，不易 产 生自激振 动 ，但 动 作反 应较 慢。 下面以 锥阀 式 DBD直 动 型溢流 阀为 例 说时 其工作原理： 图 3-2 锥阀 式 DBD直 动 型溢流 阀 （ 插 装式） （ a） 结构图 （ b）局部放大 图 （ c） 简 化符 号 （ d） 详细 符号 1-偏流 盘 2-锥阀 3-阻尼活塞 4-调节 杆 5-调压弹 簧 6-阀 套 7-阀座 （ 1）工作原理 : 设弹 簧 预紧 力 为 Ft,活塞底部面 积为 A则 ： 当 PA Ft时 ,阀 口打 开 ,P T,稳压 溢流或安全保 护 。 锥阀开启 后 ,由 1得 锥阀 的力平衡 方程 为 ： PA K(0X+X )+G Ff+Fs Fj 即： P= K(0X+X )+G Ff+Fs Fj/A (3-1) 式中 ： K、0X分 别为弹 簧 刚 度和 预压缩 量（ m） ;G为阀 芯自重（水平 时 不考 虑 ） :Ff为阀 芯 与阀 套 间 的摩擦力（ N）； Fs为稳态 液 动 力（ N）； Fj为 射流力 (N)。 此 处 Fs=0, Fj=KX(N) P=( K0X+G Ff)/A (3-2) （ 2） 调压 原理： 调节调压 螺帽改 变弹 簧 预压缩 量 ,便可 调节 溢流 阀调 整 压 力。 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 11 KPT遥控口进油口出油口P1aP2符号（ 3） 特点： 从 式（ 3-2）可知 这种阀 的 进 口 压 力 P不受流量 变 化的影 响 ,被控力 P变 化很小 ,定 压 精度高。但由于 Ft直接 与 PA平衡 ,若 P较 高 ,Q较 大 时 ,K就相 应 地 较 大 ,不但手 调 困 难 ,且 Ft略有 变 化 ,p变 化 较 大 ,所以一般用于低 压 小流量 场 合。 3.1.2 先 导 式溢流 阀 先 导阀 -直 动 式 锥阀 ，硬 弹 簧。 （ 1） 组 成 : 带 有 导 向 圆锥 面的 锥阀 （二 级 同心式）和 软弹 簧 主 阀 滑 阀 和 软弹 簧。 带 有多 节导 向 圆锥 面的 锥阀 （三 级 同心式）和 软弹 簧 图 3-3 YF型三 节 同心先 导 溢流 阀 （板式） 1、 阀 体 2、主 阀 座 3、主 阀 芯 4、 阀 盖（先 导阀 体） 5、先 导阀 座 6、先 导阀锥 式 阀 芯 7、 调压弹 簧 8、 调节 杆 9、 调压 螺栓 10、手 轮 11、主 阀弹 簧 先 导 型溢流 阀 的先 导阀 是一 个 小 规 格的 锥阀 式直 动 溢流 阀 ，其 弹 簧用于 调定主 阀 部分的溢流 压 力。主 阀 的 弹 簧不起 调压 作用， 仅 是 为 了克服摩擦力 使主阀 芯及 时 回位而 设 置。 (2) 工作原理： 设 Ac为 先 导阀阀 座孔面 积 （ m2 ） ,Fx、 Kx为 先 导阀弹 簧 预紧 力、刚 度 ,Ft、 G、 Ff、 Ky为 主 阀弹 簧 预紧 力、自重、摩擦力。 当 P2Ac Fx 时 ,导阀 打 开 ,主 阀两 端 产 生 压 差 : p nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 12 当 p Ft+G+Ff时 ,主 阀 打 开稳压 溢流或安全 1得主 阀 芯和 导阀 的力平衡方程分 别为 ： fy FGyyKAPAP )( 02211)( 02 XXKAP xc 由上 两 式可得溢流 阀进 口 压 力 为 ： )(1)( 010121 fycx FGyyKAXXAKAAP （ Pa） (3-3) 调压 原理： 调节调压 螺帽 ,改 变 硬 弹 簧力 ,即可改 变压 力。 特点 : 溢流 阀稳 定工作 时 ,主 阀阀 芯上部 压 力小于下部 压 力。 即使下部 压 力 较 大 ,因有上部 压 力 ,弹 簧可做得 较软 ,流量 变 化引起 阀 心位置 变 化 时 ,弹 簧力的 变 化量 较 小 ,压 力 变 化小。 又 调压弹 簧 调 好后 ,上部 压 力 为 常 数 。 压 力 随 流量 变 化 较 小 ,克服了直 动 式溢流 阀 的缺点。 还 先 导阀 的溢流量 仅为 主 阀额 定流量的 1%左右 先 导阀阀 座孔的面 积 AC、 开 口量 x、 调压弹 簧 刚 度 KX都不必很大 先 导 型溢流 阀 广泛用于高 压 、大流量 场 合。 3.2 溢流 阀 的主要性能 3.2.1 静态 特性： (1) 压 力 调节 范 围 定 义 ： 调压弹 簧在 规 定范 围内调节时 ，系 统压 力平 稳 （ 压 力无突跳及 迟滞现 象）上升或下降 最大和最小 调 定 压 力差 值 。 （ 2） 启闭 特性 定 义 ：溢流 阀从开启 到 闭 合全 过 程的被控 压 力 p与 通 过 溢流 阀 的溢流量 q之 间 的关 系。 一般用溢流 阀处 于 额 定流量、 额 定 压 力 Ps时 ， 开 始溢流的 开启压 力 Pk和停止溢流的 闭 合 压 力 PB 分 别与 Ps的百分比 来 表示。 开启压 力比： KP =(Pk/Ps) 100% 闭 合 压 力比： BP =( PB /Ps) 100% nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 13 两 者越大及越接近 ,溢流 阀 的 启闭 特性越好。一般 规 定： 开启压 力比 应 不小于 90%，闭 合 压 力比 应 不小于 85%，其 静态 特性 较 好。 (3) 卸荷 压 力： 当 溢流 阀 作卸荷 阀 用 时 ， 额 定流量下 进 、出油口的 压 力差 称为 卸荷压 力。 (4) 最大允 许 流量和最小 稳 定流量：溢流 阀 在最大允 许 流量（即 额 定流量）下工作时应 无噪 声 。 3.2.2 动态 特性 （ 1） 压 力超 调 量：最大峰 值压 力 与调 定 压 力的差 值 。 （ 2） 响应时间 ：指 从 起始 稳 定 压 力 与 最 终稳态压 力之差的 10%上升到 90%的 时间 。 （ 3） 过 渡 过 程 时间 ：指 从调 定 压 力到最 终稳态压 力的 时间 。 （ 4）升 压时间 ：指溢流 阀 自卸荷 压 力上升至 稳 定 调 定 压 力所需 时间 。 （ 5）卸荷 时间 ：指卸荷信 号发 出后由 稳态压 力 状态 到卸荷 压 力 状态 所需的 时间 。 3.2.3 先 导 型溢流 阀 的 静态 特性分析 ： 以本次 设计 中 绘 制型溢流 阀为 例：具体尺寸 见 相 关 装配 图 及零件 图 。 （ 1） 开启过 程： 设额 定排放 压 力 pn=16MPa， 开启压 力 pk=14MPa，先 导阀弹 簧 刚 度 为 Kx= 2 mm、预压缩 量 为 X0= mm，主 阀弹 簧 刚 度 y 20N/mm、 预压缩 量 y0=40mm 额 定流量qn=120L/min，主 阀 芯 与阀 孔 间 的摩擦力 为 Ff，上、下腔的液 压 力分 别为 p2和 p1，而其上下有效作用面 积 分 别为 A2和 A1 A2= )1640(4 22 =1055 mm2； A1= )5.1740(4 22 =1016 mm2 1016105512 AA=1.04 (符合在 1.031.05 之 间 的 条 件 ) 主 阀 芯自重 为 ： G=mg=0.189.8=1.764N， 先 导阀 孔座面 积为 ： 稳态时 的主 阀开 度 y=0.4mm， 则 ： A. 当 液 压 系 统压 力 p1低于先 导阀 的 开启压 力 pk时 ，先 导阀 保持 关闭 。根据 1此 时主 阀 芯受力 条 件 为 A1 p1 P 2P 1 - P 2 = 常数xdD( a )( b )P24/)()(22021 dDXXKPPnts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 22 工作原理：高 压 油 P1经过减压 口后 从 以 P2流出，同 时 低 压 油作用 于 阀 芯上腔，若忽略 刚 度很小的 弹 簧力， 则 有 近似的 阀 芯平衡方程式： 2221 dDPP 由上式可知道只要 选择 适 当 的大小柱塞的直 径 比，即可 获 得所需的 进 、出口压 力比。 图 4-4定比 减压阀 （ a）、工作原理；（ b）、符 号 4.2 减压阀 的主要性能 （ 1） 调压 范 围 （ 2） 压 力特性 （ 3） 流量特性 4.3 减压阀 的基本 应 用： 减压 或 稳压 图 4-5是一 种 常 见 的 减压 回路， 图 中系 统 的最大工作 压 力由溢流 阀 4加以 调节 ，主油路是油液 从泵 5经顺 序 阀 3通 过电 液 换 向 阀 的主通道去 执 行部件。 电 液 换 向 阀 2的控制用 低 压 油、由 减压阀 1将 主油路的部分油液 减压 后供 给 。 这样 右 节 省一只低 压 供油 泵 。当换 向 阀 使主油路卸荷 时 （ 图 示 状态 ）， 为 避免 减压阀进 口油 压 力 为 零（即无 减压 油 输( b )( a )P1P2Ddnts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 23 出）， 从 而不能控制 换 向 阀动 作，所以在系 统 中接入 顺 序 阀 3以 产 生背 压 。 图 4-5 减压 回路 图 4-6 锁紧 系 统 中的 单 向 减压 回路 如 图 4-6所示，系 统 中 仅 有一台高 压泵 ，但 侧 向 锁紧 液 压 缸需要用低 压 油，故需交油液 减压 。 单 向 减压阀 接于 锁紧 缸 换 向 阀 之 间 。此缸工作 时 （活塞右移），油液 经减压阀进 入 该 缸活塞腔，此缸回程 时 ，活塞腔油液 经单 向 阀 排油， 减压阀 不起作 用。 1 减 压 阀5 液 压 泵4 溢 流 阀3 顺 序 阀2 电 液 换 向 阀nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 24 第 5章 顺 序 阀 顺 序 阀 是控制液 压 系 统 中液 压泵 或液 压马达 等 执 行元件 进 行 顺 序 动 作的 压 力控制阀 。根据控制方式，可分 为 直控式和液控式 两 大 类 。直控式又叫 内 控式， 它 是直接利用顺 序 阀进 口油路本身的 压 力 来 控制 阀门 的 动 作；液控式又叫 远 控式、外控式， 它 是利用外 来 控制油液的 压 力， 对阀门 的 动 作 进 行控制。根据 顺 序 阀 的 结构 可分直 动 型和先 导 型两种 。 顺 序 阀 的 结构与 溢流 阀 十分相似，不同的是溢流 阀 的出油口直接接油箱而 顺 序 阀的出油口接下一液 压 元件。 5.1 顺 序 阀 的 结构 和工作原理 先 导 式 顺 序 阀结构 如下： 图 5-1先 导 型 顺 序 阀 (a)、外控式 ； (b)、 内 控式； (c)先 导 型 顺 序符 号 ； (d)一般符 号 （或直动 型 顺 序 阀 ） 工作原理： 设 Ac、 Ft、 P3分 别为 先 导阀阀 芯有效作用面 积 、 弹 簧 预紧 力和 阀 前 压 力，则 当 P3Ac Ft, 阀 口打 开 ，下一 个执 行元件 动 作。 调节调压 螺 钉 ，改 变弹 簧力，即可改 变开启压 力。 特点： 阀 出口通 压 力油，外泄漏量很大，必 须专门设 置一泄漏油口以使其正常工作。 如 图 5-2 所示的是 DZ 型 顺 序 阀 ，此 阀 的特点是 压 力油直接作用于滑 阀 式先 导阀 ，并 且泄漏油不流向泄油口 L 而是流向出油口 P2，主 阀 上腔油 压与 先 导 滑 阀 所 调压 力无关 ，故出口 压 力近似等于 进 口 压 力。所以 DZ型 顺 序 阀 的泄漏量和功率 损 失 较 小。 图 5-2 DZ型 顺 序 阀 1-阻尼孔； 2-主 阀 芯； 3-先 导 滑 阀 321P2 LP1nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 26 表 5-1 顺 序 阀 的 职 能符 号 5.2 顺 序 阀 的基本 应 用 5.2.1平衡回路 组 成：如 图 5-3所示 工作原理：系 统 中 顺 序 阀 的 压 力油 进 口 与 液 压 缸下腔相通，通 过调压弹 簧的 调 定，使腔 内 的油液形成一 个 正好 与 活塞活 动 部分重量相平衡的背 压 力， 从 而防止活塞 组 件因自重而下滑。 5.2.2 顺 序 动 作回路 组 成：如 图 5-4所示 工作原理： 手 动换 向 阀 左位 -压 力油首先 进 入缸 I 下腔，下腔回油，活塞上行 -（缸I外 负载 使 压 力升高，到 达 左 边顺 序 阀调 定 压 力） -左 边顺 序 阀动 作， 压 力油通 过顺 序 阀进 入缸 II下腔，缸 II上腔回油 经 右 边单 向 阀 部分流回油箱，活塞上行。 手 动换 向 阀 右位 -压 力油 进 入缸 I上腔，下腔回油，活塞下行， -（缸 I外负载 使 压 力升高，到 达 右 边顺 序 阀调 定 压 力） -右 边顺 序 阀动 作， 压 力油 经 右 这顺序 阀进 入缸 II 上腔，下腔回油通 过 左 边单 向 阀 部分流回油箱，活塞下行。 这样 就完成了液 压 缸 I和液 压 缸 II的上下先后 顺 序 动 作的控制。 控制与泄油方式名 称职能符号内控外泄外控外泄内控内泄外控内泄内控外泄加单向阀背压阀顺序阀外 控顺序阀内 控 单 向 顺序阀卸荷阀外控外泄加单向阀内控内泄加单向阀外控内泄加单向阀外 控 单 向 顺序阀内控平衡阀外 控 平 衡 阀nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 27 III图 5-3用 顺 序 组 成的平衡回路 图 5-4单 向 顺 序 阀 控制的 顺 序 动 作回路 5.2.3 卸荷回路 工作原理：若 将 外控式 顺 序 阀 的出油口接通油箱， 并将 外泄改 为内 泄，再 调 定到合适的 压 力后即可成 为 溢流 阀 。在液 压 系 统 中起卸荷 阀 或背 压阀 的作用。 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 28 第 6章 实 体 设计与动画 制作 6.1 软 件 简 介 （ 1） AutoCAD2004 中文版 AutoCAD2004中文版是 Autodesk公司推出的 CAD设计软 件，由于其符合人性的 设计界面、操作方式，最大限度地 满 足了用 户 的需要，在各行各 业 中有着广泛的 应 用。 官方 网 站： （ 2） CAXA实 体 设计 XP CAXA 实 体 设计 XP 是我 国 北航海尔公司 开发 的 专 注于 产 品 创 新工程的三 维创 新 设计CAD 平台，支持各 种概 念 设计 、 总 体 设计 、 详细设计 、工程 设计 、分析仿 真 、 数 控加工的 应 用需求，已成 为 企 业 加快 产 品上市 与 更新速度、 赢 取 国际 化市 场 先机的核心生 产 工具。 官方 网 站： （ 3） Adobe Photoshop 8.0 CS中文版 Adobe Photoshop 8.0 CS 是 Adobe 公司推出的最新 图 形 图 像 处 理 软 件，其功能强大，作 为专业 的 图 像 编辑标 准，可 帮 助用 户 提高 工作效率， 尝试 新的 创 作方式，以及制作适用于打印、 Web 和其他任何用途的最佳品 质 的 图 像，一直 为 广大 从 事 图 形 图 象 处理工作的用 户 所 青睐 。 官方 网 站： （ 4） Macromedia Flash MX 2004 中文版 Macromedia Flash MX 2004 是 Macromedia 公司 开发 的 Macromedia Flash最新版本，是行 业 中成功制作具有丰富 内 容及 应 用程序的 标 准工具。 它 包含 Macromedia Flash 的所有特点及功能，另外 还 有很多高端特点，比如 数 据源 综 合功能、支持 专业视频 、制作更神奇的 应 用程序及互 动内 容。官方 网 站： /cn。 （ 5） eBook Pack Express 1.75 eBook Pack Express 是一 个电 子 书 (eBook) 制作工具，可以 将 HTML， JavaScript，VBScript， Flash 及 ActiveX 文件 转换 成可 执 行的 电 子 书 。无 论 在功能和界面上， 该程序可以 说 是同 类软 件中的佼佼者 ,其强大的新特性使 电 子 书 的制作和 编辑轻 而易 举 。 官方 网 站 ： 6.2 二 维图纸 本次 设计过 程中溢流 阀 、 减压阀 及 顺 序 阀 的 结构图 、原理 图 、表格等 统 一采用AutoCAD2004绘 制。 6.3 三 维实 体 nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 29 本 设计 的三 维实 体均采用 CAXA实 体 设计 XP绘 制。其中溢流 阀 的 详细 尺寸 见 相 关 装配 图 和零件 图 ， 减压阀 、和 顺 序 阀 的主要尺寸如下 图 6-1、 6-2所示： 图 6-1减压阀 146011101362010302 04 04-94-1460176M447777151196311305812090201M44nts液 压 控制 阀 的理 论研 究 与设计 30 图 6-2 顺 序 阀 6.4 动画 溢流 阀 、 减压阀 和 顺 序 阀 的三 维实 体装配 动画 由 CAXA实 体 设计 XP制作完成后 输 出（ AVI格式）， 输 出 参数为 每英寸 5000点，象素 为 968581，渲染 风 格 为 光滑渲染（ 显示材 质 ）， 关键帧频 率 为 16， 质 量 为 最高， 压缩类 型 为 Cinepak,颜 色 为 24 位。因 输 出文
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