一种集成多流道的阀块设计

1、一种集成多流道的阀块设计摘要：由于实际工程中的体积限制及其对液压控制回路数量的要求，需要在有限空间内布置满足需要的多路液压管线，为此，采用了一种集成多路流道的阀块设计方法，并进行了有关计算分析。关键词：阀块；设计方法；集成多流道引言液压控制模块作为液压控制系统中的核心部件，其承担着控制液压线路开闭的重要作用，一般而言，一个控制模块可以控制十几路甚至二十几路的液压管线。如何在有限的空间内布置下众多的液压管线一直都是需要解决的问题。文章描述了一种多路液压阀块的设计，通过这种方式能够较好地实现控制模块的液压管线布置。1 设计与加工1.1 概述通常液压控制模块中的液压管线分为进油路、控制输出路、回油路

2、、先导回路等，液压管线上还需要按需要布置控制阀、流量计、压力变送器等等，根据实际工程需求，所有管线及相应液压元器件必须集成布置，尽可能减小体积和重量。为满足上述要求，并考虑相关液压元器件的安装方式，采用集成多路流道的阀块来达到减少管线的目的，同时，将其作为液压元器件的安装基座，这样布置的液压管线其总体体积大致为720 720 500，整体布局大致如图1 所示。阀块总成由4 个阀块及相应管线、液压控制阀等组成，总体略成正方体。每个阀块上布置6 路控制输出路流道，这样 4 个阀块总共可以满足 24 路控制输出的需要，而共用的进油路、回油路等也根据需要布置在阀块上或者阀块总成内部空间内。1.2 阀块

3、设计阀块是安装阀和流量计以及相关管线的基座，阀块内部根据实际需要在不同位置和不同方向上开有流道，在工作时，液压油通过阀块中的流道到达各路管线，因此在系统工作时，阀块是主要的流体压力承载部件。由于工作环境以及液压油介质的特殊性（腐蚀性环境，使用水基液压油） ，阀块材料选用 321 不锈钢，其结构大致如图 2 所示。阀块内部有多路流道，正面有与控制阀对接的接口，侧面有与相邻阀块的螺栓连接和液压流道密封。相邻阀块的液压密封采用 NBR材质的 O型密封圈作为密封材料。如图 3 所示。1.3 阀块内部流道间距阀块主体尺寸为450 420 50，内部主要流道孔径为5mm ，各流道压力不尽相同，但大部分控制

4、阀结构形式相同，流道布置形式类似，这些区域的工作压力最高为 10000psi，取最大工作压力 1.5 倍计算，则有：将流道视作内压容器， 根据 GB 150 相关内容计算其壁厚为：则相邻流道之间的肉厚？啄 2.6mm ，即相邻流道中心距不得小于 7.6mm。阀块中有少数区域由于结构形式不同，流道布置形式与上述不同，受结构限制流道中心距不能满足上述计算要求，这些区域工作压力为5000psi，以同样的方式计算， 则壁厚为：则相邻流道之间的肉厚？啄 1.05mm ，即相邻流道中心距不得小于 6.05mm。1.4 有限元分析使用 SolidWorks 内置的 Simulation 有限元分析模块对阀块

5、进行有限元分析，验证其强度是否满足实际需求。为简化计算过程，将阀块的密封槽、部分螺纹孔等进行了简化，以进油路、控制输出路10000psi，先导回路、回油路 5000psi 压力计算，计算结果如图4 所示。由图 4 可知，在所有流道的邻近区域，其最大应力均不超过材料屈服强度，并且较大应力出现在流道交接处，但其影响范围极小，阀块能够满足实际应用要求。1.5 加工阀块上的主要流道孔直径仅5mm ，而最大长径比可达80： 1，且需要有较好的光洁度和直线度，阀块的最大加工难点正在于此。对于此类深孔加工，考虑到成本等各方面因素，选择枪钻进行加工，其优点在于技术成熟，能适应于小孔的深孔加工，其加工表面质量能到达Ra3.2，满足实际需要。图5 为枪钻。考虑到工作时对液压油清洁度的要求，采用超声波清洗机对加工完成的阀块进行清洗，之后需要使用相应的液压油对流道孔进行循环冲洗，以去除油污和杂质。2 结束语文章讨论了一种阀块的设计方法，同时对阀块做了相应的分析计算，对加工工艺做了简要的说明，其能够满足控制模块对液压管