2018超高压直动式比例溢流阀设计

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　　摘要：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。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。
　　关键词：电液比例溢流阀;工作原理;结构设计
　　1、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。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。
　　2、比例溢流阀的结构设计
　　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。①工作原理：设弹簧预紧力为Ft，活塞底部面积为A则：当PAFt时，阀口打开，PT，稳压溢流或安全保护。②调压原理：调节比例电磁铁的输出力，便可调节溢流阀调整压力。③特点：可知这种阀的进口压力P不受流量变化的影响，被力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，电磁力就相应地较大，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、溢流阀主要参数设计
　　溢流阀工作时，随着溢流量的变化，系统压力会产生一些波动，不同的溢流阀其波动程度不同。因此一般用溢流阀稳定工作时的压力-流量特性来描述溢流阀的动、静态特性。
　　3.1比例溢流阀的主要性能指标。溢流阀在不同的场合，可以有不同的用途，而比例溢流阀具有比普通溢流阀更强大的功能，这些功能包括：①构成液压系统的恒压源。比例溢流阀作为定压元件，当控制信号一定时，可获得稳定的系统压力;改变控制信号，可无级调节系统压力，且压力变化过程平稳，对系统的冲击小。②与计算机控制系统组合后很容易实现自动控制和远程控制。③比例溢流阀可方便地构成压力反馈系统，或与其他控制元件构成复合控制系统。④合理调节控制信号的幅值可获得液压系统的过载保护功能。
　　3.2比例溢流阀的总体设计
　　3.2.1溢流阀的设计要求：额定工作压力：32MPa;溢流阀最大溢流流量：9L/min;比例电磁铁输出最大力：50N;比例电磁铁输出最大行程：1.5mm。
　　3.2.2溢流阀主要结构尺寸的确定。
　　①溢流阀的开启压力：
　　pk=0.95ps=0.9532MPa=30.4MPa。
　　②溢流阀的闭合压力：
　　pb=0.85ps=0.8532Mpa=27.2Mpa。
　　③溢流阀进出口的直径ds由额定流量和允许流速来决定：
　　ds=6mm
　　④阀座孔直径d1的确定：d1=(0.5-0.82)ds
　　d1值取得太大则比例电磁铁需要更大的推力，本文选取=3mm。
　　⑤阀心半锥角的确定。
　　⑥在最高调定压力pmax下阀心的开口量：
　　X=2.4mm
　　⑦稳态液动力。锥阀的稳态液动力公式：F=10.944N。
　　⑧在开启压力下阀芯的开口量：
　　X=2.3mm
　　⑨传力弹簧的设计：
　　k=45N/mm
　　⑩弹簧的压缩量xt：
　　Kxt=AxPs-Fk其中k=45N/mm
　　弹簧设计：
　　弹簧总圈数为n+2=12;
　　节距t=10.5取t=10;
　　弹簧自由高度H：H=nt+1.5d代入数据得H=106取H=105。
　　4、比例溢流阀的基本应用
　　4.1稳压溢流回路：溢流阀和定量泵、节流阀并联，阀口常开。在采用定量泵的液压系统中，溢流阀与节流元件及负载并联，由于泵的供油量大于节流阀通道的需求量，液压升高。此时，溢流阀作定压阀使用，阀口打开，使多余的油液回油箱，以保持节流阀进口的系统压力基本为恒定值。因此，阀口常开并且随着节流阀的调节溢流阀的开口相应变化。
　　4.2安全限压回路：溢流阀和变量泵组合，在变量泵供油系统中作安全阀用。溢流阀的调整压力一般比系统最大工作压力高5%-10%因此它在系统正常工作时是关闭的。泵输出的油量全部进入系统，泵的工作压力随负载变化而变化，仅在压力达到溢流阀的调整压力时阀口才打开油液排至油箱。
　　4.3系统卸荷回路：常规溢流阀和二位二通阀组合(先导式)可使系统卸荷。比例溢流阀只需将输出压力设定为0，系统卸荷。