（毕业设计图纸全套）带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计（含说明书）

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，这样的后果是控制腔压力在段时间内高于先导阀的调定值，而由前所述，主阀阀芯开度是由控制腔压力决定的，因此也将导致主阀阀芯开度偏离调定值，而造成电液比例阀失调。为解决这个问题，本设计再在减压阀之上复合了个溢流阀，而且使该阀的开启压力刚好等于前面减压阀的调定压力，这样当出现控制腔的压力突然高于比例电磁铁调定压力的情况出现时，溢流阀开启让油液泄出，以使控制腔的压力回复到调定值上。其结构图如下所示图先导阀结构示意图图同样将阀芯自重及阀芯移动过程中的摩擦力及稳态液动力忽略，建立阀芯运动方程，得或或由上式可知，先导阀的溢流部分的开启压力为，可见溢流部分的开启压力正好将等于减压部分的调定压力，这样就满足了前面提到的控制要求，使控制腔的压力能恒定先导阀的调定值上，且这个值将与成线性关系。先导阀的连接方式当主阀为正向即节流阀的总进油口接口，总出油口接口，油液从口流向口时，口接口，口接油箱，此连接在通道块中实现通道块上加工有具专门通油道，本阀安装时就是要插入通道块中当主阀为反向通流即节流阀的总进油口接口，总出油口接口，油液从口流向口时，口接口，口接油箱。先导阀的原理分析本设计中先导阀全称应当称为电液比例三通减压溢流阀。在先导阀内部，当油液从口流向口时为减压阀功能，当油液从口从流向口时为溢流阀功能。该先导阀也可以看为个三位三通滑阀式换向阀，其有上中下三个位置，有三个口。当阀芯处于中位时，三个通口全关闭当阀芯处上位时，口和口相连当阀芯处下位时，口和口相连。下图为先导阀示意简图图先导阀的示意简图控制腔的油压力由比例电磁铁的输出推力及先导阀弹簧共同决定，但由于先导阀弹簧的各参数如预紧力及刚度等是定的，故控制腔的油压力最终决定于比例电磁铁的输出力设定值。当控制腔的油压力小于这个设定值时，由“减压阀详细受力分析”节可知，先导阀阀芯将上移，控制腔与口口与进油口相连之间的通道被打开，高压油液主阀进油口的工作压力达到.从主阀进油口进入控制腔中，引起控制腔中油液压力升高，这样又会引起阀芯逐渐下移，阀口减小，当控制腔中油液压力最终回升到设定值时，控制腔与口之间的通道也将被关闭，先导阀阀芯将回复到中位状态。当控制腔的油压力大于这个设定值时，先导阀芯将向下移，控制腔与口，即油箱口与油箱相连之间的通道打开，即溢流通道被打开，控制腔中油液流回到油箱中，控制腔中油液压力逐渐降低，阀芯逐渐上移，阀口减小，当控制腔中油液压力最终下降到设定值时，控制腔与进油口之间的通道也将被关闭，先导阀阀芯将回复到中位状态。上述就是三通比例减压溢流阀可以恒定控制腔油压力的原理。.弹簧的选用由于弹簧的性能参数对液压阀的性能参数将产生很大影响，故弹簧参数的选择比较重要，在此用单独节列出主阀弹簧参数的确定在前面已经确定部分主阀弹簧参数为簧丝直径选用为.，弹簧中径为，弹簧预压缩量为，弹簧刚度为，弹簧工作长度为。弹簧其余参数确定如下弹簧内径弹簧外径为了使压缩弹簧工作时受力均匀并增加弹簧的平稳性，将弹簧两端并紧，且将两端端面磨平，而这些并紧磨平的各圈仅起支承作用，因而称为支承圈。支承圈有.圈.圈.圈三种。本设计中支承圈采用.圈。在本设计中弹簧有效圈数选用为圈，故弹簧的总圈数为.圈。弹簧的自由长度弹簧节距螺旋角自由状态下弹簧材料的展开长度即弹簧坯料长度弹簧材料的选择由于该弹簧为主阀弹簧，故要求强度高，性能好，因此采用油淬火回火碳素弹簧钢丝中的类，牌号为。先导阀弹簧参数的确定前面已经确定部分先导阀弹簧参数为簧丝直径选用为.，弹簧中径为，弹簧预紧力为，弹簧预压缩量为，弹簧刚度，弹簧工作长度为。弹簧其余参数确定如下弹簧内径弹簧外径先导阀弹簧的支承圈数采用.圈，有效圈数选用为圈，弹簧的总圈数为.圈。在先导阀减压阀部分开启状态下，先导阀相对于中位状态最大行程为.，对应的弹簧力为当先导阀溢流阀部分开启时，先导阀最大行程也为.，对应的弹簧力为弹簧的自由长度弹簧节距.螺旋角自由状态下弹簧材料的展开长度即弹簧胚料长度弹簧材料的选择先导阀弹簧同样采用油淬火回火碳素弹簧钢丝中的类，其牌号为。.公差与配合的确定本设计的课题为液压阀，而液压阀属精密机器设备，故对公差与配合的要求较高，查文献可知，公差孔到级用于高精度和重要的配合处，级则用于般精度要求的配合。故在本设计的配合中孔用公差等级拟定为级，轴用公差等级拟定为级。由于要达到相同的精度级，孔比轴难加工，故在设计中无论主阀阀芯与阀套之间还是先导阀阀芯与阀套之间的配合均采用基孔制又因为主阀阀芯与阀套之间的运动形式为轴向滑动，故为降低摩擦力，采用间隙配合，而为防止泄漏，以降低在阀上面的能量损失，此间隙应该尽量的小，查文献第页，采用基本偏差系列中间隙最小的。故最终拟定主阀阀芯和阀套及先导阀阀芯与阀套之间的配合均为，其中主阀阀芯和阀套的配合采用，而先导阀阀芯与阀套之间的配合采用和。.比例放大器比例放大器是电液比例阀的控制和驱动装置，比例阀的基本电控单元，能够根据比例阀和比例泵的控制需要对控制电信号进行处理运算和功率放大。闭环控制阀和控制泵使用的放大器可完成对整个比例元件的控制。电液比例控制系统既有液压元件传递功率大，响应快的优势，又有电器元件处理和运算信号方便，易于实现信号远距离传输遥控的优势。发挥二者的技术优势在很大程度上依赖于比例放大器。比例放大器要具有断电保护功能控制信号中要迭加高频小振幅的颤振信号，以克服摩擦力,保证控制灵活要有斜坡信号发生器，以便控制压力变化速度或位移部件的加速度，有效防止惯性冲击要有函数发生器,以补偿死区特性。系统设计者的任务除了根据确定的比例阀选用配套的比例放大器外，还要设计或选用比例放大器供电电路系统控制信号及系统控制电路。比例放大器的分类按放大器输出控制电流的通路数可将比例放大器分为单通路和双通带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计摘要系数，具体数值应该由实验得出。在定的温度下，对确定的阀口和工作介质，可视为常数为节流口的通流截面积，与阀口的形状与阀芯位移有关节流口前后的压差由节流口形状决定的节流阀参数，其值在之间，应由实验求得。由式可知，通过节流阀的流量是和节流口前后的压差油温以及节流口的形状等因素密切有关的。.流量阀的控制方式节流控制如式中，为常数，因此般不能对它进行调节，而控制来调节流量很不方便，般只能通过调节的办法来控制流量。当只调节来控制流量时就是所谓的节流控制。在这种方式下，当节流阀的通流截面积调整以后，在实际使用时由于负载及其他不稳定的因素的存在，节流口前后的压差也在变化，就会干扰节流阀通流，使流量不稳定。式中越大，的变化对的影响也就越大。般来说节流口为薄壁孔时.，细长孔时。故为增大流量控制准确性，减小对的影响，本设计中的节流口采用薄壁孔形式。调速控制在要求较高的场合，采用减压阀来保持节流口前后的压差恒定。由于不会有不稳定的压差对流量造成影响，因而流量将与通流截面积成较好的线性关系，这就是所谓的流量控制或调速控制，相应的阀称为调速阀。.本设计中节流阀的参数如前所述，由于本设计中节流阀的节流口采用薄壁孔的形式，故式中为.，因而式变为下式本设计拟定调节的方法为将阀芯置于阀套之中，阀芯圆周上开有定面积梯度的沟槽，移动阀芯将得到不同的，进而将得到不同的流量，这就是本设计中节流主阀实现节流的基本原理。.主阀阀芯节流口形式确定节流口的形式及其特性在很大程度上决定者流量控制阀的性能。是流量阀的关键部位，几种常用节流口形式为参见文献页针阀式节流口针阀做轴向移动时，调节了环形通道的大小，由此改变了流量。这种结构加工简单，但节流口长度大，水力半径小，易堵塞，流量受油温影响较大。般用于对性能要求不高的场合。偏心式节流口在阀芯上开个截面为三角形或矩形的偏心槽。当转动阀芯时，就可以改变通道大小，由此调节流量。这种节流口的性能与针阀式节流口相同，但容易制造。其缺点是阀芯上的径向力不平衡，旋转阀芯时较费力，般用于压力较低流量较大和流量稳定性要求不高的场合。轴向三角槽式节流口在阀芯端部开有个或两个斜三角槽,轴向移动阀芯就可以改变三角槽通流面积从而调节流量。在高压阀中有时在轴端铣两个斜面来实现节流。这种节流口水力半径较大。缝隙式节流口阀芯上开有狭缝，油液可以通过狭缝流入阀芯内孔，从旁侧的孔流出。旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以做成薄刃结构，从而获得较小的流量，但是阀芯受径向不平衡力作用，故只在低压节流阀中采用。轴向缝隙式节流口在套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯就可改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以做成单薄刃或双薄刃式结构，流量对温度不敏感。在小流量时水力半径大，故小流量时稳定性好，可用于性能要求较高的场合，但节流口在高压下易变形，使用时应改变结构刚度。由于本设计中阀的设计要求为通径，属于大流量应用场合，且流量控制精度要求较高，故针阀式节流口不适用该阀拟定工作压力为.，属于高压应用场合，因此缝隙式节流口和轴向缝隙式节流口这两种只适合在低压的情况下的节流口不适合由于阀芯运动形式为轴向运动，故需要转动阀芯才能可以改变通道大小，并以此调节流量的偏心式节流口不适合。因此，本设计中节流口最终确定采用轴向三角槽式节流口。比例节流阀结构设计由于本设计中电液比例节流阀的设计参数要满足的要求为电液比例节流阀通径，最大流量,因此该阀属于高压大流量阀，而今天在高压大流量范围领域内，插装阀以其通流能力大密封性能好组装灵活，已取代滑阀式结构成为该领域内的主导控制阀品种。因此，在本设计中节流阀的主阀采用插装式结构，而不采用传统的滑阀式结构。基于此，有必要在此对插装阀作简要介绍。.插装阀介绍插装阀的主要产品是二通盖板式插装阀，它是在世纪年代，根据各类控制阀阀口在功能上或是固定或是可调或是可控液阻的原理，发展起来的类覆盖压力流量方向以及比例控制等的新型控制阀类。插装阀的基本构件为标准化通用化模块化程度很高的插装式阀芯阀套插装孔和适应各种控制功能的盖板组件，具有涌流能力大液阻小密封性好响应快及控制自动化等优点。由于插装阀是种标准化的阀，所以阀的些关键尺寸必须符合相关规定。在我国，插装阀必须符合二通插装阀安装尺寸。插装阀的组成般由插装主阀控制盖板通道块三部分组成。插装主阀由阀套弹簧阀芯般为锥阀芯及相关密封件组成，可以看成是两级阀的主级，有多种面积比和弹簧刚度，主要功能是控制主油路中油流方向压力和流量控制盖板上根据插装阀的不同控制功能，安装有相应的先导控制级元件通道块既是插入元件及安装控制盖板的基础阀体，又是主油路和控制油路的连通体。插装阀的优点插装阀有许多滑阀不具有的个重要优点即标准化程度高，系统设计运用灵活。将个或若干个插装元件进行不同组合，并配以相应的先导控制级，就可以组成方向控制压力控制流量控制或复合控制等控制单元，内阻小，适宜大流量工作由于是阀座式结构，内部泄漏非常小，没有卡死现象。插装阀被直接装入集成块的内腔中，所以减少了漏油振动噪声和配管引起的故障，提高了可靠性有良好的响应性，能实现高速转换由于实现了液压装置紧凑集成化，可大幅度地缩小安装空间与占地面积，与常规的液压装置相比结构更简单，且成本降低而可靠性提高，工作效率也相应提高对于乳化液等低粘度的工作介质也适宜，污染耐受力比滑阀式结构更大。.控制盖板的设计控制盖板是总个阀各个元件的承载体，其上装有插装式主阀先导阀位移传感器及比例电磁铁。因为插装阀的各安装尺寸都已经标准化，各尺寸需查表按标准化尺寸来定控制盖板的各部分尺寸如下图控制盖板查文献第章“二通插装阀的安装连接尺寸”节，查得公称通径为的二通插装阀控制盖板相关尺寸如下,。由于控制盖板右侧将安装先导阀，故将延长为，