【液压系统三用阀的主要结构设计与计算案例2200字】

液压系统三用阀的主要结构设计与计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u30321液压系统三用阀的主要结构设计与计算案例 1306301.1单向阀单元结构的设计与计算 1258221.2安全阀的几何尺寸参数计算 4322911.3弹簧的主要参数设计 6136261.4左右阀筒的设计 8220631.5整体三维实体建模 10三用阀是煤矿单体液压支柱的重要控制部件，就像是汽车的发动机，起着向液压系统供液，维持系统压力稳定和防止支柱系统过载的作用。本文的单体液压支柱水压三用阀的主要参数如下：表3-1单体液压支柱水压三用阀的主要参数单体液压支柱水压三用阀主要参数额定工作压力30-50Mpa安全阀允许最大溢流量3L/min工作液体纯水卸载力矩<100N.m1.1单向阀单元结构的设计与计算(a)工作原理液压系统中三用阀的主要功能是束缚液体的流动方向，允许其正向流动，阻止其反向流动。工作原理是在高压泵站与三用阀存在压强差，泵站的高压水流在压强差的作用下，向单向阀腔内输送高压液体，当液体压强大于单向阀弹簧的预紧力时，弹簧被压缩变形，此时钢球被冲开，脱离单向阀的底座，单向阀被打开。目前市场上常见的两种阀芯结构是球阀和锥形阀。矿上常用的单体液压支柱常使用球形单向阀，这种单向阀的结构简单，制作容易。但考虑到本文采用水压传动，由于球阀密封性精度不高，故可以采用锥形单向阀。单向阀阀座为60°时，流量较为均匀，波动较小。单向阀进、出水口直径计算公式Q为流量，L/min，进出口直径ｄ处的油液流速由于水比油液的流速更加紊乱，因此水的流量在同等情况下，比油液更加大，可以用下式进行计算，得出两者的公称流量之比式中——纯水的流量L/ｍｉｎ——液压油的流量L/ｍｉｎ——液压油的运动粘度ｍｍ＾２／ｓ——纯水的运动粘度——液压油的密度——纯水的密度根据工作环境温度范围的范围在20～50／ｓ，的值为0.6～1/ｓ，的值为850～1000ｋｇ／的值为1000ｋｇ／，带入上式得：＝1.57～1.67本文取值1.60。推导出纯水三用阀的进出口直径为结合生产数据，阀中油液的流速一般约为5～12m/s,由于水的粘度较低，故取流速最大值，但是压力损失也越大，结合阀口尺寸，取=12m/s,流量为30L/min,计算进出口直径：取进出口直径为6mm，出水口直径为10mm结合球阀的阀口的最大开口量计算公式，结合单向阀情况得：式中：—阀座锥角，°；r—球的直径，mm；S—过流截面面积，。则将取60°带入上式得；图（a）单向阀表（a）单向阀设计尺寸设计数据数值进水口直径（mm）6出水口直径（mm）10最大开口量(mm)0.851.2安全阀的几何尺寸参数计算安全阀控制三用阀的进液和出液，是三用阀非常重要的部分，因此安全阀的设计是三用阀整体设计的重点。安全阀进油口直径式中——公称流量，L/min；——进油口直径d处流体流速，m/s；纯水介质流量较液压油更加紊乱，压力损失相同时，1.55，由此可知，同等条件下水介质的流量大与油压的流量，导致流速增加，为1.55倍的。从而推算出安全阀的阀口直径为(cm)设等于4.5Lmin，取=12m/s由公式的：=0.22(cm)式中d取值偏小时，流体流动不稳定，阀芯振动较大，而且发热严重；取值偏大时，会导致结构尺寸大，浪费材料，此处取进水口直径为0.35cm；主阀座孔径此安全阀采用阀针结构，由于水的粘度低，故阀芯容易开启，阀芯大段直径对阀端的启动性很重要；——阀座孔径，mm——主阀座孔径处面积，，；——主阀芯上侧的面积，，。图（b）安全阀表（b）安全阀的主要设计尺寸设计数据数值输入口直径（mm）22主阀座孔径（mm）26大端直径(mm)1.91.3弹簧的主要参数设计弹簧的合理设计在安全阀中至关重要，当水压过小时，弹簧压迫弹簧座，进而压迫阀芯，使下腔闭合，达到保压的目的。当水压过高时，阀腔内的水压大于弹簧的预紧力，阀芯移动，到达卸油孔尽头，此时开始卸压，当水压降低到一定值时，弹簧把阀芯压紧，安全阀关闭。弹簧的选择也是尤为重要的，选择合适的弹簧系数不但能保证工作的精度，也能延长设备的使用寿命。1.弹簧指数CD弹簧中径，d钢丝直径，即：C=D/d不同的弹簧钢丝直径d对应不一样C值，C的值应适当，考虑到安全阀的弹簧所处条件，可取d=4mm,D=12mm,则C=3（mm）2.弹簧曲度系数K1.阀在处于全开位置时液体作用在阀座上的力式子中Ρ——工作介质的密度，ρ

=1000kg/m3Q——阀的公称流量，Q=7.5x10-5m3/sG——重力加速度，g=10m3/sm/s2A——作用面积，A=1.14xm2各个数据代入公式的=1689N钢丝直径d一般使用碳素钢弹簧钢丝，考虑到其一些特殊作用,取等于4.5mm5.弹簧外径D,内径,中径由于与相关零件配合关系，D=18mm，=9mm，=11.5mm6.弹簧刚度=——额定排放压力——开启压力，mPa——密封面中径，mmh——阀瓣开启高度，mm代入各数值=1.25p，=1.20p，=11.5mm，取h=0.12d=0.54mm则K1=506m/mm取值为510N/mm表1.3弹簧的主要数据设计数据数值弹簧曲度系数K1.58钢丝直径d(mm)4.5弹簧外径(mm)1.9内径D1(mm)9中径D2(mm)11.5弹簧刚度(N/mm)510N/mm

1.4左右阀筒的设计阀筒一般设计成左右分体结构，以M361.5螺纹相连，工作状态下，阀腔内压力很高，高压液体会对左右阀套施加巨大的压力，高压的环境下，左右阀套受力后，有分离趋势。P=F/SF——工作阻力，NS——支柱截面面积，P——支柱腔额定压力，MPa左右阀筒上承担得轴向推力：式中：——轴向推力，N；——阀筒截面面积，； 造成左右阀筒得主要动力源是轴向推力，当螺纹连接强度达不到要求时，阀筒会崩飞，左阀筒密封槽处，由于密槽底断面厚度很小，在承受高压的情况时，曾发生过阀筒崩飞伤人事故，所以，三用阀零件在出厂时需要是需要检验，由于三用阀密封槽处是危险截面，所以应严格设计，保证其工作强度。图1.4-1右阀套图1.4-2左阀套设计数据数值支柱腔额定压