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液压控制阀的理论研究与设计【9张CAD图纸和说明书】

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液压控制阀的理论研究与设计【9张CAD图纸和说明书】.zip
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A0溢流阀装配图(00).dwg
A1溢流阀主阀体(07).dwg
A1溢流阀主阀芯(09).dwg
A1溢流阀先导阀体(04).dwg
A4溢流阀主阀座(08).dwg
A4溢流阀先导阀座(06).dwg
A4溢流阀先导阀芯(05).dwg
A4溢流阀调压螺帽(01).dwg
A4溢流阀调节杆(02).dwg
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液压 控制 节制 理论研究 设计 cad 图纸 以及 说明书 仿单
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内容简介:
液压控制阀的理论研究与设计目 录中文摘要 .1Abstract.2第 1 章 绪论 .31.1 液压技术的发展历史 .31.2 我国液压阀技术的发展概况 .31.3 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 .52.1 压力控制阀的分类: .52.2 我国常用的压力控制阀型号及意义表示 .6第 3 章 溢流阀 .93.1 溢流阀的结构和工作原理 .93.2 溢流阀的主要性能 .123.3 溢流阀的基本应用 .15第 4 章 减压阀 .184.1 减压阀和结构及工作原理 .184.2 减压阀的主要性能 .224.3 减压阀的基本应用:减压或稳压 .22第 5 章 顺序阀 .245.1 顺序阀的结构和工作原理 .245.2 顺序阀的基本应用 .26第 6 章 实体设计与动画制作 .286.1 软件简介 .286.2 二维图纸 .286.3 三维实体 .286.4 动画 .306.5 课件的制作 .31总结 .34鸣谢 .35参考文献 .36附件 .37液压控制阀的理论研究与设计0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;顺序阀液压控制阀的理论研究与设计1AbstractThe 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液压控制阀的理论研究与设计2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。液压控制阀的理论研究与设计3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。 )液压控制阀的理论研究与设计41.3 本课题的目的及研究范围作为工科类院校,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:液压控制阀的理论研究与设计5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(MPa)对 阀 : 流 量( L/min()A=1B2省 略K0.6L4EYIXJP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 板 式 :法 兰 式 : F管 式 ( 省 略 )连 接 方 式液压控制阀的理论研究与设计6名称 控制方式 改进序号 公称通径 调压范围(m)B: 0.57C314H2K: .68.5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 JDF X243Y单 向 顺 序 阀远 控 单 向 顺 序 阀顺 序 阀单 向 减 压 阀 1O、 H滑阀机能 P-法 兰 式板 式 MaL螺 纹 式、 2E、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 JA XYF卸 荷 阀单 点 压 力 继 电 器 H内 控 顺 序 阀单 向 减 压 阀 PD滑阀机能 (MPa)双 点 压 力 继 电 器平 衡 阀 2H0、1、2、3、表示0省略 DEI12O控制方式 溢 流 阀 、 减 压 阀bcdabc0.6418235.0.642135顺 序 阀压 力 继 电 器 -法 兰 式B板 式 (可 省 略 )L螺 纹 式公称通径 m2.2.3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)溢流阀液压控制阀的理论研究与设计7DB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 =DBC( 不 标 通 径 )带 插 入 式 主 阀 芯 的 先 导 阀 (标 通 径 10或 32)远 程 调 压 阀 =T不 标 通 径通 径 板 式 连 接 螺 纹 连 接订 货 说 明8106=253- 810523(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 =3系 列 =30 调 节 压 力 ( X15Pa)矿 物 质 液 压 油 =无 标 记磷 酸 脂 液 压 油 V/控 制 油 型 式 图 形 符 号交 流 电 压 20V频 率 Hz=W20-5hid直 流 电 压 4G带 内 装 式 整 流 器 的 直 流 电 磁 铁 (只 Z5形 插 头 可 以 用 ) R无 故 障 按 钮 无 标 记有 故 障 检 查 按 钮 =N方 形 插 头 4大 方 形 插 头 5带 指 示 灯 的 大 方 形 插 头 ZL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 10BC,通 径 25、 3(不 标 通 径 和 连 接 方 式 );带 主 阀 芯 的 先 导 阀 注 明 通 径 10或 32、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 口 排 出 ); 外 供 外 排有 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 /调 节 手 柄 1; 带 保 护 罩 的 调 节 螺 栓 =;带 锁 的 调 节 手 柄30系 列 控 制 压 力 Pa10;控 制 压 力 .53(2) 减压阀 液压控制阀的理论研究与设计8DZ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 ( m) : 10 ; 25; 3=3系 列 =最 高 调 节 压 力 (MPa)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 口 排 出 ); 外 供 外排有 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 标 明 通 径 或调 节 手 柄 ; 带 保 护 罩 的 调 节 螺 栓 ;带 锁 的 调 节 手 柄 30/21POOPP(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)溢流阀的基本符号液压控制阀的理论研究与设计9A-(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,PT,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:PAK( + )+G F +Fs Fj0Xf即: P= K( + )+G F +Fs Fj/A (3-1)式中 : K、 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)0:F 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)。f此处 Fs=0, Fj=KX(N)P=( K +G F )/A (3-2)0Xf(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。液压控制阀的理论研究与设计10KPT遥 控 口进 油 口出 油 口P1a2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(m ),Fx、Kx 为先导阀弹簧预紧力、2刚度,F t、G、F f、K y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液压控制阀的理论研究与设计11当 p Ft+G+F 时,主阀打开稳压溢流或安全 f1得主阀芯和导阀的力平衡方程分别为: fyFGKAP)(0212Xxc由上两式可得溢流阀进口压力为:(Pa)(3-3)(1)(0012 fycx FKAXAP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 P 分别 与 Ps 的百分比来表示。B开启压力比: =(Pk/Ps) 100% K液压控制阀的理论研究与设计12闭合压力比: =( P /Ps) 100% B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=2mm、预压缩量为 X0=mm,主阀弹簧刚度y20N/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 A1A2= =1055 mm2; A 1= =1016 mm2)164(2 )5.740(2=1.04 (符合在 1.031.05 之间的条件 )05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-=常 数 dD(a)(b)P2液压控制阀的理论研究与设计22图 4-3 定差减压阀 (a)工作原理; (b)符号工作原理:高压油 P1经节流口减压后以低压 P2 流出,同时低压油经阀芯中心孔将压力 P2传至阀芯上腔,其进出油压在阀芯有效作用面积上的压力与弹簧力相平衡根据 1有:P=(Pa)(4-7)式中,K、X0 分别为弹簧刚度(N/m)和预压缩量(m);P1、P2、X、D 和d 如图 4-3 所示。应用: 与节流阀组合作调速阀,使通过节流阀的流量基本不受外界负载影响。4.1.3 定比减压阀减压原理:利用油液在某个地方的压力损失,使进出口压差或出口压力与某一负载压力之比为常数并保持恒定,故称定比减压阀。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:21dDP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。4/)(2021XK液压控制阀的理论研究与设计23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()()P1P2Dd1 减 压 阀5液 压 泵4 溢 流 阀3 顺 序 阀2电 液 换 向 阀液压控制阀的理论研究与设计24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。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:液压控制阀的理论研究与设计25图P21出 油 口进 油 口泄 油 口 L (c)(d)(b)遥 控 口 K(a)液压控制阀的理论研究与设计265-1 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、F t、P 3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。21P2L1液压控制阀的理论研究与设计27图 5-2 DZ 型顺序阀1-阻尼孔; 2-主阀芯; 3-先导滑阀表 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 阀液压控制阀的理论研究与设计28II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。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。液压控制阀的理论研究与设计29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 XPCAXA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:液压控制阀的理论研究与设计30/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:14600136200 204- 9417M 15963130582014液压控制阀的理论研究与设计31图 6-1减压阀液压控制阀的理论研究与设计32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。因输出文件较大,不利于传播和存储,所以再将其导入到 Flash MX2004,制作相关标题按钮及相关控制后以体积较小,功能较多的 SWF 格式输出。各阀工作原理演示动画的制作过程简述如下:(1) 、采用 AutoCAD2004绘制相关素材图形并填充相应颜色,之后复制到Microsoft Office Word 2003 中保存为网页格式。(2) 、从该网页文件夹中提取 gif 格式的图片作为素材,并将素材用 Photoshop CS进行描边和调整处理后仍以 gif 格式保存。 (如图 6-3 所示)25.173411414610 6045.726493165830 - 940.5406025189174液压控制阀的理论研究与设计33图 6-3(3)最后启动 Flash MX2004,新建一个 640480 象素的文档,设置帧频为 12 fps(制作各阀装配动画时为 16 fps)并导入处理后的图片到库作为元件,接着根据各阀的工作原理特点创建各层及插入相应元件,最后调整各元件在时间轴上关键帧的动作及时间并调整各层的先后次序,反复调整到各项参数达到要求后点击 文件导出导出影片 即可输出 SWF 文件。制作过程中要注意保存.fla 文件以备下次修改。本次设计过程中油压力的变化采用颜色的深浅变化来表示。油的流动采用箭头元件的移动和相关遮掩层来表示和实现。6.5 课件的制作本次设计的课件采用 EBOOK 形式的特点已在绪论中说明,在此不作重复。教案制作过程大致步骤如下:(1)在 Microsoft Office Word 2003 中新建一个文档,将视图设置为 Web 版式,背景用信纸纹理进行填充。(2)在 word 中输入各阀工作原理及其它叙述文字,从 AutoCAD2004 中插入各阀的结构图、原理图及相关表格并调整相对位置。完成后点击文件另存为网页在保存类型中选网页 ,确定保存到设定文件夹(如 C:课件*.html) 。(3)在文件夹下再建一个名为 flash 的子文件夹,并将制作完成的 swf 文件放置到此文件夹中。(如C:课件flash )液压控制阀的理论研究与设计34(4)用 world 打开刚才的网页,将光标停留在要插入lash 的位置,点击工具栏里的 其它控件 工具条,选择 Shockwave Flash Object,便可在光标处便插入了一个 Flash,选中此 Flash,点击右键属性,在弹出的对话框中点击自定义就会弹出一个影片对话框,在影片 URLM 中输入动画的地址,如:flash*.swf (此处一定要用相对路径),不选 嵌入 选项,确定后再退出设计模式就完成了 Flash 的插入。将文字“全屏演示”链接到文件夹 flash 中相应的动画文件即可实现全屏演示功能。(如图 6-4 所示)图 6-4(5)在制作完所有网页之后,启动 eBOOK Pack Express1.75 汉化版(电子书制作软件) ,选择 e BOOk 源文件夹(如 C:课件) , 调整目录、eBOOK 图标、闪屏、起始页、输出文件名称等参数后保存设置,再点击编译就可输出一个包含以上信息的可执行文件,到此电子教案的制作完成。(如图 6-5)液压控制阀的理论研究与设计35图 6-5总结液压控制阀的理论研究与设计36毕业设计作为对大学本科四年教育中所学知识的一次综合检验,其意义是不言而喻的。在为期两个月的设计过程中,在指导刘金刚老师的引导下对各种压力控制阀典型结构和原理进行了研究,成功应用 CAXA实体设计 XP绘制了各压力控制阀的三维实体,并制作出了各阀的装配动画,同时应用 Flash MX 制作了各阀的工作原理动画,最后应用电子书制作软件完成了综合各项成果的教学课件。虽然本次设计已经完成,但在本设仍存在不少缺点,首先是由 CAXA 制作的动画质量不高,不能清晰地呈现三维图形,其次是 CAXA实体的文件无法在制作完成的电子课件中成功启动,由于时间和个人水平的限制,这此缺陷没能完全解决,成为本次设计的一大遗憾。在两个月的毕业设计过程中的有过面对难题时的惶恐不安,也有解决问题后的信心满怀,在攻克了道道难关之后终于完成了所有的任务,等待着最后的答辩。人间自有公道,付出总有回报,在看着手上的最终成果,这种感觉更是强烈,虽然不确定自己所做的结果是否能通过老师的检验,但此过程中我是真诚地付出过,我将问心无愧的面对任何的结果。毕业设计是大学生涯的一个句号,谁都想将它画得圆圆满满,但它也是漫漫人生路途中的一个豆号,我将以此次设计经验作勉,继续为理想而奋斗。鸣谢液压控制阀的理论研究与设计37在此次设计过程中,得到刘金刚老师的悉心指导,他严谨的工作态度和深厚的专业知识令我获益良多,在此表示非常感谢。另外在此过程中也得到本宿舍室友与其他同学的支持与帮助,对此本人表示衷心感谢。参考文献液压控制阀的理论研究与设计381 何存兴,张铁华. 液压传动与气压传动(第二版)M. 武汉:华中科技大学出版社,2000-82 赵应樾. 液压控制阀及其修理M. 上海:上海交通大学出版社,1999-13 成大先. 机械设计手 册(第四版 第 4 卷)M. 北京:化学工业出版社,2002-14 沈鸿. 机械工程手册(第 5 卷)M. 北京:机械工业出版社,1982-35 刘震北. 液压元件制造工艺学M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1992-126 廖念钊,莫雨松,李硕根,杨兴骏. 互换性与技术测量(第四版)M. 北京:中国计量出版社,2000-1附件液压控制阀的理论研究与设计39Valves Pressure-Control ValvesPressure-control valves are used in hydraulic circuits to maintain desired pressure levels in various parts of the circuits. A pressure-control valve maintains the desired pressure levels by diverting higher-pressure fluid to a lower-pressure area. Thereby limiting the pressure in the higher-pressure area by restricting flow into another area. Valves that divert fluid can be safety, relief, counterbalance, sequence, and unloading types. Valves that restrict flow into another area can be of the reducing type. A pressure-control valve may also be defined as either a normally closed or normally open two-way valve. Relief, sequence, unloading and counterbalance valves are normally closed, two-way valves that are partially or fully open valve that restric
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