电磁换向阀设计6通径M型3凸肩

课程设计说明书六通径M型电磁换向阀（阀芯凸肩数3）设计 学生姓名学号班级指导教师专业名称学院名称2024年1月12日液压阀的设计与分析2.1液压阀基本参数公称压力Ps=31.5MP 公称流量qs=15L/min压力损失[△P]≦0.39MPa公称压力下的内泄漏[△q]≦40ml/min 回油口允许背压[Pb]≦6.2MPa中位机能：M型阀芯台肩数：32.2液压阀结构图图2.11-阀体2-阀芯3-弹簧座4-弹簧5-O型圈6-推杆7-电磁铁2.3液压阀原理分析如上图所示，是常见的三位四通电磁换向阀的结构图，图示配用的阀芯为M型滑阀机能（即中间位置A,B口堵死，P通T）。当左边的电磁铁通电，通过电磁铁推杆把阀芯推到右边位置，使电磁阀左位工作，即P→A和B→T的油路连通；左边的电磁铁断电时，右边的对中弹簧把阀芯推回到中间位置，使回到中路。反之，当右边的电磁铁通电时，可使P→B和A→T的油路连通。釆用湿式交流电磁铁的三位四通弹簧对中型电磁换向阀，滑阀M机能，复位动作靠两边的弹簧完成。该种阀的阀芯中位时的正确位置是靠有关零件的轴向尺寸保证的。阀体结构：槽数按阀体所开沉割槽的数目分，采用三槽式结构，三槽式结构阀芯两端和回油口是连通的。为防止油液的背压作用到推杆上增大换向阻力，需要在阀芯的两个端部筑T型槽，推杆需要带台肩。阀芯结构：阀芯采用三凸肩结构实现M型机能,阀芯上开有辅助通油孔。泄漏方式和背压：三槽式结构的泄漏油是从回油口流向油箱的,是内泄，所以不需要外泄油口，结构简单，但是回油背压必须低于工作压力，而且不能太高。流道:电磁换向阀的流道有机加工流道和铸造流道两种形式，机加工流道油液通过时局部阻力损失较大，而铸造流道的局部阻力损失很小，所以釆用铸造流道就可能加大电磁换向阀的通油能力，釆用铸造流道后一般可使电磁换向阀的额定流量提高1〜2倍。釆用铸造流道后，两个腔之间弯道内的流阻很小，所以油液通过时在阀芯两端造成压差很小,对阀芯的换向和复位动作都有利。3液压阀的设计计算与分析3.1确定几何尺寸(1)根据公称流量QS确定孔径d0对于高压阀，Vo≤8m/s,取8m/s已知条件所以(2)确定阀芯的径向直径阀芯的大直径DD≥（1.4-1.7）d0因为阀芯无孔，系数取1.4∴D≥1.4×6×10-3=8.4×10-3（m）取D=12×10-3（m）(3)阀口最大开口量Xmax取Xmax=1.5×10-3（m）（4）确定阀体沉割槽直径D1和宽度BD1=（1.4-1.5）D=（1.4-1.5）×12×10-3（m）=（16.8-18）×10-3（m）取D1=18×10-3（m）B≥1.1d=1.1×6×10-3（m）=6.6×10-3（m）取8.8×10-3计算封油长度L实际计算A、B口封油长度时，内泄漏按照1/2计算若工作介质选择20号抗磨液压油，其粘度μ=2.22×10-2Pa.s半径方向的配合间隙δ=6×10-6（m），则得≥0.089×10-3（m）因液压阀公称压力31.5MPa，属于高压阀，此时可取一个相对0.17×10-3（m）较大的一个数，此次设计中取0.7×10-3（m）设阀芯与阀孔的配合面内有1条均压槽，槽宽为0.5mm实际封油长度L=0.7×10-3+0.5×10-3=1.2×10-3（m）确定阀芯的行程SS=Xmax+L=1.5×10-3+1.2×10-3=2.7×10-3（m）3.2进行受力计算受力计算的目的是充分保证换向可靠的条件下，为弹簧设计和选择电磁铁提供依据。阀芯移动时，由液体内摩擦产生的液体摩擦阻力，由于数值很小，一般可以忽略不计。液压卡紧力f-摩擦系数取0.6k-由均压槽数决定的系数，前面已确定在配合面内有两条均压槽，故k=0.8L-封油长度1.2×10-3（m）D-阀芯直径，D=12×10-3（m）稳态轴向液动力Fs∵而（1）式中Cv=1将该式带入（1）得∴Fs=-ρQUcosθ现进一步分析P口产生的稳态轴向液动力：①产生最大稳态轴向液动力时的开口量XFmax∵∴Cq取0.61为900∴=0.2×10-4②最大稳态轴向液动力Fsmax=-2×0.61π×12×10-3×0.2×10-3×31.5×106cos69=-59.82N符号说明稳态轴向液动力的方向是指向使阀口关闭的方向。③最大开口量处的稳态轴向液动力F’s=-6.8×10-3N④轴向液动力阀体采用铸造流道，ξz可以很小，若使流道有较大的过流面积，则轴向液压力Fz很小，可以忽略不计。3.3进行性能计算（1）通过公称流量时的压力损失△Ps其中：-根据油液在阀内流动情况确定的沿程摩擦阻力系数；r-油液重量，对于石油基的液压油一般取为8.829×103N/m3di-计算沿程损失的流道直径Vli-计算沿程损失的流道内油液的平均流速g-重力加速度-油液在阀内流动时的局部阻力系数-计算局部压力损失时的油液平均流速在第一项沿程压力损失内应包括：阀内油液流道的沿程损失，这一流道长度可以从设计图中量出，长度较短时可先按4d0计算；对于阀芯两端油腔通回油的结构，当油液从A或B口流向O口时，又增加了一段沿程损失，但这一段流道多采用铸造流道，其长度不大，但过流面积较大，流速较低，所以这段压力损失很小，实际可以忽略。第二项局部压力损失主要是阀口的损失d=9mm=9×10-3（m）l=40×10-3（m）=12.26λ-根据雷诺系数0.04ξ-对于台肩式滑阀，当阀口处于全开位置时，阀口的局部阻力系数为3-5.5，现取5=11.8∴=0.33MPa＜[△P]=0.4MPa（2）泄漏量按最不利情况考虑，即ε=1，则=1.12×10-7＜[q]3.4进行强度校核（1）阀体强度可按厚壁圆筒强度计算方法进行式中-阀体的最小外径或最小宽（高）度-阀体的最大孔径应保证式中-阀体材料的抗拉强度极限（2）阀芯强度计算危险断面上的拉应力式中A1-承压面积A2-危险断面受力面积应保证式中-阀体材料的屈服极限（3）螺钉强度计算连接底板螺钉的拉应力σ式中F-作用在单个螺钉上的最大轴向载荷-螺钉的螺纹内径应保证式中-螺钉材料的屈服极限3.5弹簧的设计计算弹簧的典型公式（1）（2）式中-切应力曲度系数旋绕比，D2-弹簧中径外负载d-弹簧钢丝直径n-弹簧的有效圈数G-切变模量以上各参数中外负荷P和变形量F是弹簧设计时给出的已知条件，切变模量G是由材料决定的数据，一旦材料确定后就是已经数，其余的三个量是设计弹簧所需要确定的结构参数。P100曲线所谓的P100是指当弹簧的切应力=100时所能承受的负荷值。P100曲线横坐标表示弹簧的钢丝直径，采用的是对数坐标，纵坐标表示弹簧的旋绕比C由（1）式可得将以100，P以P100代入，则因此对应一个P100值就可以得出一条曲线，不同的值曲线，它实质反映一条等强度曲线，反映了一定强度约束条件。由（2）式可得若令∴若取C=8000代入后，上式可以改写为所以每对应一个单圈刚度，就可以做出一条曲线。初步选定d、D、n后，对弹簧进行确认计算初步选定d=1.1,n=5,n1=7,D=6.7所以，弹簧外径：弹簧内径：旋绕比：曲度系数：弹簧钢的切变模量G=78400N/mm2弹簧刚度：根据设计要求：设定弹簧总长H0=14mm,H1=13mm,H2=10.3mm最大压并高度：工作负载1为：工作负载2为：压并高度为：综上汇总所有参数如下表所示：总结经过此次中位机能为M型的三位四通电磁换向阀的课程设计，我对液压阀体的加工、液压阀零部件的计算设计，装配安装注意事项等有了进一步的了解，此次课程设计大大的提升了自己的设计能力，全面的了解了液压元件设计，设计的整个流程和注意事项，对于其中的设计计算的方式方法也全面的熟悉与掌握。通过三周的一边学习一边制作课程设计，对我的个人能力有很大提升，不断地请教了老师同学，看视频学习内容，不断地进步不断地学习，但是在设计过程中也遇到了这样或那样的问题，通过询问同学、老师，群求帮助，在设计整个过程后，虽然得到了提升，但是还有很多不足，比如液压系统设计计算相关知识还不完善，计算能力有所欠缺。今后，我会不断学习，不断进步，逐步完善自己，争取取得更大的提升。参考文献[1].章宏甲，黄谊.液压传动.北京：机械工业出版社，2000.[2].雷天觉.液压工程手册.北京：机械工业出版社，1990.[3].路甬祥.液压气动技术手册.北京：机械工业出版社，2003.[4].刘德新.袖珍液压气动手册.北京：机械工业出版社，2004.[5].成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2004.[6].大连第二液压件厂.液压元件叠加阀.大连：第二液压件厂.2000.[7].廖念钊，古莹罨，莫雨松等，互换性与技术测量北京：中国计量出版社，2002.[8].左健民.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，1990.[9].王积伟.液压传动.北京：机械工业出版社，2006.[10].周士昌.液压系统设计图集.北京：机械工业出版社，2004.[11]MhrubajMG,UJsoy.A.G,Y.Koren.Reconfiguarable[J].ManufacturingSystems:KeytoFutureManufacturing.JournalofInterlligentManufacturing,2005,(11):403-409.[12]KALPAKJAN.ManufacturingEngineeringandTechnology[M].AddisoWesleyPublish,2002:12-51.[13]ParkJW