液压及气压传动三级项目先导式减压阀结构设计概要

1、-?液压与气压传动?三级工程报告先导式减压阀构造设计学院： 机械工程学院班级： 2021级轧钢3班： 程 鹏4 胡广程5 毛子鉴3 吕红勇2指导教师：郭锐2021年6月目录摘要. . .3前言. . .3正文1、压力控制阀简介.32、压力控制阀工作原理.33、压力控制阀的分类.44、减压阀概述. .45、减压阀的分类. .46、设计要求. . .97、设计及计算过程. .108、静态特性分析及验算.129、结论和心得体会.1610、参考文献.16摘要本次三级工程总结了所学过的压力控制阀的特点及用处，特别是针对减压阀的相关知识做了系统的说明，分类表达了各种减压阀的特点，针对工程中常用的减压阀的设

2、计要求和尺寸要求，进展了先导式减压阀的构造设计，进展了静态特性的分析，在最后进展了工程的总结和一些感想。关键词 压力控制阀 先导式减压阀 构造设计 静态特性分析前言我们燕山大学作为工科为主的高等院校院校，特别是学习轧钢专业的和液压是密切相关的，液压技术是一门必不可少的课程。这次我们的工程报告主要减压阀进展局部设计及分析。特别是减压阀的一些尺寸的计算，最后，针对减压阀的理论研究进展讨论，容包括减压阀的工作原理、构造特点、以及静态性能的分析等，期望能对减压阀有一个系统的了解和认识。工程分工 相关知识的查找与计算程鹏报告的撰写 程鹏PPT的制作 胡广程正文1、压力控制阀简介压力控制阀是制压力的阀的总

3、称。在平常中我们都把控制压力的阀的统称为压力控制阀。 压力控制阀有时候也简称为压力阀，主要是用来满足对执行机构提出的力或力矩的要求。包括平安阀、溢流阀、减压阀和顺序阀。2、压力控制阀工作原理阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，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档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。3、压力控制阀的分类1溢流阀：能控制液压系统在到达调定压力时保持恒定

4、状态。用於过载保护的溢流阀称为平安阀。当系统发生故障，压力昇高到可能造成破坏的限定值时，阀口会翻开而溢流，以保证系统的平安。(2)减压阀：能控制分支回路得到比主回路油压低的稳定压力。减压阀按它所控制的压力功能不同，又可分为定值减压阀(输出压力为恒定值)定差减压阀(输入与输出压力差为定值)和定比减压阀(输入与输出压力间保持一定的比例)。(3)顺序阀：能使一个执行元件(如液压缸液压马达等)动作以后，再按顺序使其他执行元件动作。4、减压阀概述减压阀是通过调节，将进口压力减至*一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元

5、件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而到达减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差围保持恒定。5、减压阀的分类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。定压输出减压阀有直动型和先导型两种构造形式。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。1定压输出减压阀直动型定压输出减压阀 压力为P1的压缩空气，由左端输入经阀口10节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧2、3进展调节。顺时针旋转旋钮1，压缩弹簧2、3及膜片5

6、使阀芯8下移，增大阀口10的开度使P2增大。假设反时针旋转旋钮1，阀口10的开度减小，P2随之减小。  假设P1瞬时升高，P2将随之升高，使膜片气室6压力升高，在膜片5上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片5向上移动，有少局部气流经溢流孔12、排气孔11排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧9的作用，使阀芯8也向上移动，关小进气阀口10，节流作用加大，使输出压力下降，直至到达新的平衡为止，输出压力根本又回到原来值。假设输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片5下移，阀芯8随之下移，进气阀口10开大，节流作用减小，使输出压力也根本回到原来值。 逆时针旋转旋

7、钮1。使调节弹簧2、3放松，气体作用在膜片5上的推力大于调压弹簧的作用力，膜片向上曲，靠复位弹簧的作用关闭进气阀口10。再旋转旋钮1，进气阀芯8的顶端与溢流阀座4将脱开，膜片气室6中的压缩空气便经溢流孔12、排气孔11排出，使阀处于无输出状态。 总之，溢流减压阀是靠进气口的节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用稳压；调节弹簧即可使输出压力在一定围改变。先导型定压输出减压阀如下列图，该阀由先导阀调压，主阀减压。进口压力 经减压口减压后压力变为即出口压力，出口压力油通过阀体6下部和端盖8上的通道进入主阀7下腔，再经主阀上的阻尼孔9进入主阀上腔和先导阀前腔，然后通过锥阀座4中

8、的阻尼孔后，作用在锥阀3上。当出口压力低于调定压力时，先导阀口关闭，阻尼孔9中没有液体流动，主阀上、下两端的油压力相等，主阀在弹簧力作用下处于最下端位置，减压口全开，不起减压作用，。当出口压力超过调定压力时，出油口局部液体经阻尼孔9、先导阀口、阀盖5上的泄油口L流回油箱。阻尼孔9由液体通过，使主阀上、下腔产生压差>。当此压差所产生的作用力大于主阀弹簧力时，主阀上移，使节流口减压口关小，减压作用增强，直至出口压力稳定在先导阀所调定的压力值。此时，如果忽略稳态液动力，542a式中，、分别为主阀和先导阀的有效作用面积；、分别为先导阀和主阀弹簧刚度N/m；、*分别为先导阀弹簧预压缩量和先导阀开口

9、量m；、y、分别为主阀弹簧预压缩量、主阀开口量和最大开口量m。减压阀是利用其出口压力作为控制信号，通过阻尼孔，使主阀上下腔产生压差，自动调节主阀的开口度，改变液流阻力来保证出口压力恒定的。2定差减压阀定差减压阀可使进出口压力保持为定值。高压油经节流口减压后以低压流出，同时低压油经阀芯中心孔将压力传至阀芯上腔，其进出油压在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧力相平衡： Pa 544式中，、分别为弹簧刚度N/m和预压缩量m；、*、和的含义如下列图。由上式可知，只要尽量减小弹簧刚度并使*<<，就可使压力差近似保持为定值。将定差减压阀的进出口分别与节流阀两端相连，可是节流阀两端压差保持恒定，此

10、时，通过节流阀的流量将根本不受外界负载3定比减压阀定比减压阀见图可使进出口压力间保持一定的比例。如果忽略刚度很小的弹簧力，则可近似列出阀芯平衡关系式 只要适中选择大小柱塞的直径比，即可获得所需的进、出口压力比。 6、设计要求(1) 公称压力=320(2) 公称流量=200(3) 调压围 =160320(4)进口压力变化引起的出口压力变化量的允许值<=120 (5) 流量变化引起的出口压力变化量的允许值 <=150(6)外泄漏量允许值<=1507、设计及计算过程 几何尺寸确实定如下列图(1) 进、出油口直径d根据减压阀进、出油口直径d的计算公式 5-1式中 公称流量；进、出油口

11、直径d处油液流速，一般可取=6m/sec将量带入得d=2.8cm2主塞芯大直径D和小直径d1 从强度考虑通过主阀芯与阀体间环形通道的流量公式为上式中流量Q以公称流量代入，环形通道中油液流速V<=6m/sec，则取d1=1/2D，则式中 公称流量代入得D=3.2cm，d1=1.6cm3阻尼孔直径d0和长度L0 取d0=0.08，L0=7.5*0.08=0.64主阀阀口最大开口量为使阀口在最大开口量时，油液流经阀口不产生扩散损失，应使开口面积D不大于主阀芯与阀体间环形截面积，即上式中假设取d1=1/2D，则式中 D主阀芯大直径将D代入得=0.6cm5阀体槽宽B1和B2B1和B2可根据构造布置

12、确定(6)主阀弹簧装配长度L1L1式中 主阀弹簧自由高度cm主阀弹簧预压缩量cm7主阀芯与阀盖的间距S式中 主阀阀口最大开口量cm则取S=0.7cm8导阀芯的半锥角按经历取 ： 取得小一些，密封性能较好但太小使阀芯与阀座得接触应力加大，影响使用寿命。9导阀座孔径d2和d3根据式取 d2=0.4cm，d3=0.16cm8、静态特性分析及验算1主阀芯最小位移量和最大位移量根据式式中 主阀阀口流量系数，可取；油液密度，取30号油液一导轨油0.88出口最高调定压力出口最低调定压力代入得=0.16cm，=0.32cm2主阀弹簧钢度和预压缩量根据式 式中油液流过阻尼孔所造成的压力降G主阀芯重量A主阀芯大直

13、径D处截面积1主阀口液流角，可取1=69º代入得 =7，=1cm3最低调定压力和最高调定压力时阻尼孔所造成的最低压力降和最高压力降的核算由式 式中 主阀芯最大位移量主阀芯最小位移量将值代入得=1.22，=3.234进口压力为公称压力时，出口压力为最低调定压力时进口油腔到主阀芯上端油腔的外泄漏量根据式 式中主阀芯大直径D与阀体孔的单边配合间隙油液动力粘度 L2主阀芯上端台肩长度 ZL2处均压槽数 b均压槽宽度代入得=1325阻尼孔直径d0和长度L0确实定由式 式中外泄漏量允许值 g重力加速度当最低调定压力时阻尼孔造成的压力降代入得d0=0.08cm, L0=0.6cm6最低调定压力时导

14、阀前油腔压力和导阀最大开口量；最高调定压力时导阀前油腔压力和通过导阀的外泄漏量以及导阀最小开口量由式 式中阻尼孔截面积导阀阀口流量系数，可取0.77 d2锥阀座直径锥阀锥角半径代入得=165=321=132=0.36cm=0.18cm7进口压力变化所引起出口压力变化量；流量变化所引起的出口压力变化量由式 式中比最低调定压力或最高调定压力高10kgf/cm²到公称压力围的进口压力变化量从零到公称流量围通过减压阀的流量变化量9、结论和心得体会在本次设计中，通过对液压技术的理解，进而延伸到压力控制阀，最后转入正题，进展对先导式减压阀的了解，计算，静态分析，与整体设计，层层递进，对先导式减压阀有了更加深刻的理解。对今后工作有很大帮助。课程设计开场便遇到了许多问题，通过我们组之间的讨论