典型多路阀设计与分析

多路阀设计与分析

单位: 技术中心

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目录

一、概述 (2)

二、我厂常用的几种典型液压阀口过流面积分析及计算 (3)

三、典型三位六通多路阀原理及其应用.... .. (10)

四、六通多路阀附加的负流量控制系统 (13)

五、四通阀的负荷传感控制 (15)

六、负荷传感多路阀的系统效率分析 (20)

七、总结和展望 (21)

典型多路阀设计与分析

一、概述

多路阀广泛用于行走机械中，在整个液压行业行走机械所创造的产值在50％以上，所以对多路阀的研究很重要，多路阀换向阀不是常规的换向阀，而是根据不同液压系统的要求，常常集合主安全阀、单向阀、过载阀、补油阀、分流阀、制动阀等，下面我对每个阀的功能作一个简单的介绍。

为防止液压泵超载，在多路换向阀进油腔设置主安全阀，作为整个液压系统的总安全阀。

根据不同的阀体结构，在阀体进油腔或滑阀内装设单向阀，其作用是当滑阀换向时，避免压力油向油箱倒流，从而克服工作过程中的“点头”

现象。

当某一机构的液压缸不工作时，相应的滑阀处于中立位置，两个工作油口被封闭，此时由于意外的撞击等原因，造成液压缸的油压急剧升高，为防止该液压缸及油管破坏，此油口应装过载阀。

当工作机构动作惯性较大，或者快速下降时，所需流量超过泵供油量时，可在多路换向阀内设置必要的补油阀以避免造成吸空现象。

因此，多路换向阀具有结构紧凑、管路布置简单、压力损失小和安装简单等优点，在行走机械中获得广泛应用。

多路阀中每一个换向阀称为联，各联换向阀之间可以是并联、串联、串并联混合。

按阀体的结构形式可分为：整体式和分体式；按操纵型式可分为手动

直接式和先导控制式。

从泵的卸荷方式上看，多路阀可分为中位回油卸荷（六通型）和卸荷阀卸荷（四通型），六通型多路阀具有流量微调和压力微调特性，以及可进行负流量控制，但在中位时压力损失较大。四通型多路阀优点是滑阀在中位时由卸荷阀卸荷因此压力损失小及压力损失与换向联数无关，这种阀通过和定差溢流阀或定差减压阀结合能方便实现负载压力补偿和负载敏感控制。

随着工程机械的发展，系统的高效节能问题已日益突出，对多路阀的要求：（1）流量可调节，以便精确控制执行器的速度，（2）节能降耗，尽可能降低无用功，降低系统的发热。目前，通过采用负流量反馈和负载传感控制，将泵控和阀控结合起来以实现节能目的。

无论是常规阀、负载传感控制阀设计最重要的是阀杆节流口形式和节流面积，节流口形式的确定将直接影响到系统操作时的微动特性及节能效率。

所以，本文主要从多路阀的流量调节和节能降耗两个方面来论述，包括1、液压阀阀杆节流口形式；2、典型三位六通型多路阀的原理及附加的负流量控制系统3、四通型多路阀的负载控制系统、4、负荷传感多路阀的系统效率分析。

二、常用的几种液压阀口过流面积分析及计算

由于多路阀阀杆上的节流口是多路阀设计的核心，节流口形式及其特性在很大程度上决定着多路阀的微调特性，本节主要分析了我厂主阀阀杆节流阀口常用的三种形式及阀口的等效面积公式。

、典型阀口过流面积解析

2.1.1、L 形阀口的过流面积

如图2-1所示，阀口是由小圆柱横向铣切阀芯凸肩形成，阀口面积是

圆柱相惯线和阀座边在阀芯圆柱面所围成的部分圆柱面积。在某一阀口开

度1X 下，建立如图2-1所示的直角坐标系，其相惯线方程为：

()???=+-=+2222

22R

z R y r y x (1) 阀口微元面积为：

dx R

z ac R dx R dA sin .2.2==β (2) 由方程（1）导出z(x),并代入式（2），积分得

A=n dx R

x r x r R ac R r h 22222sin .2.---? (3)

图2-1 L 形阀口面积推导

式中：[]()h r x r h -=∈1,,0为阀口开度（见图2－1）。式（3）即为阀口面

积的积分表达式，被积函数是复杂的非线性函数。代入具体参数；阀芯凸

肩半径R=20mm,阀芯节流口处半径r=9mm,节流槽个数n=3。 采用8样条

Newton-Cotes 公式数值积分得出阀口开度所对应的阀口面积，如图2-2

所示。

用三阶多项式对曲线进行拟合，可以得出阀口面积近似表达式（4）：

A=++ (4)

2-2 L 形阀口面积计算曲线

2.1.2、 U 形阀口的过流面积

U 形阀口结构简图如图2-3所示，节流槽前端有半圆槽，后部为等截

面流道，等截面面积设为A 10。建立图2-3所示的直角坐标，x 1表示阀口开

度。其圆柱面相惯线方程为：

()???=+=+-2222

22R

z y r z r x (5) x 1

dx

R

z

ac

R

dx

R

dA.

sin

.

2

.

2

2

=

=β (6)式中：阀芯凸肩半径R=8mm,阀芯节流口处半径r=1mm,槽深h=1mm,n为节流槽个数，此处n=2,由方程（5）导出y(x),并代入式（6），积分得：

A

2

=2n

()

dx

R

r

x

r

ac

R

x

.

sin

.

1

2

2

?-

-

(7)

()

()?

?

?

?

?

?

-

?

?

?

?

?

+

-

-

=yz

R

z

ar

R

h

R

y

z

n

A sin

2

2

1

22

1

(8)

式中：

1

A为带圆弧段的截面积。

2

A为

1

x变化的圆弧面积

图2-3 U型阀口面积计算简图

由式（5）导出z=()2

2r

x

r-

-

y=()2

2

2r

x

r

R-

+

-并代入式（7）、（8）

x

1?

r时：A

2

=A

20

+(x-r)x2nR arsin

8

r

(9)

式中：A

20

等于式（7）在x

1

=1mm时A

2

值

A

10

=2arsin

8

r

x R2+2x()1

4

1

2-

-

-R

X

R

U 形阀口过流面积的计算曲线如图2-4所示：

图2-4 U 形阀口过流面积特性

2.1.3、V 形阀口的过流面积

如图2-5所示，在阀芯凸肩上用90度的成型铣刀加工V 形节流槽，可以看作圆锥面（刀具运动轨迹）与圆柱面（阀芯凸肩）相惯而成。建立

如图2-5所示的直角坐标系推导过流面积，x 1表示阀口开度。

节流槽相惯线方程为：

()()()

???-=-+-=+2222

22z r b y a x R y z （10） V 型槽的底线方程为：

()()222r b y a x =-+- ，z=0

2A 面积为相惯线在阀芯凸肩圆柱面所围成的面积。

其面积微元为：

dx R z ar dA .sin 22??? ?

?= dx R

z ar R n A x h ).sin 2(12?= （11）

??

? ??-=y z R R z ar n A ..sin 21*221 （12）

图2-5 V 形阀口面积计算简图

由式（10）可以导出 ()z f x =，这是一个复杂非线性函数，拟合出()

x f z '=代入式（11）、（12），式（12）中的y 由底线方程导出后，代入式（12）。

以上即为V 形节流槽过流面积的普通适用的计算公式。代入具体数值：

R=8mm, r=12.5mm,a=5.88mm, b=19.03mm .其过流面积曲线如图2-6。

、等效阀口面积分析计算

等效阀口面积是把阀口作为一个薄壁孔口来看待，阀进出口压力全部施

加在这个薄壁孔上。由于阀口过流部有一定长度，有若干节流面，分析时

假设节流面（薄壁孔口）在流动方向上相串联。对上面的U 型、V 型阀口

进行分析。

设有两个节流面为1A 、2A ，设等效阀口面积为A ，流态为紊流，则有：

图2-6 V 形阀口过流面积特性,,

ρ/.2P A c q d ?=

ρ/.2111P A c q d ?= ; ρ/.2222P A c q d ?=

节流面串联则有：21P P P ?+?=?

可得：2222212121112A c A c A

c d d d +=, 2222212

12

121A c A c c A A c c A d d d d d += (13)

锐边薄壁孔口取：62.02==d d c c ；而节流面A 1具有一定长度，流量系数

取为：72.01=d c 。

对U 、V 形阀口进行了过流面积和等效面积的计算，计算结果如图2-4

和图2-6所示。由图2-4可以看出，U 形阀口等效阀口面积位于两个狭小

截面的折线下方，随着阀口开度增加，阀口位置由2A 向1A 转移，阀口压

差也随之转移，这就是阀口迁移现象。由图2-6供应看出V 形阀口的特点，

1A 在阀口全开度范围中始终是最小截面，计算等效阀口面积与其非常接

近，比1A 略小，这说明压差集中在1A 两端，面积2A 随阀口开度增加迅速，

始终大于1A ,基本不起节流作用。

、三种节流口性能比较 类别 工艺性

小流量的灵敏性 小流量的稳定性 调速范围 抗阻塞特

性 线性 L 型阀

口

一般 较低 较好 一般 好 非线性 U 型阀

口 较好 较低 较好 稍大 好 非线性

V 型阀口 一般 低

好 大 稍差 线性

通过以上分析可看出，U 型节流口比较合适，U 型节流口加工方便，

流量变化平稳，微控段的流量微调性基本呈线性，我厂的大部分主阀都采

用此阀口。

三、典型三位六通多路阀特性及其应用

多路阀的性能主要是由压力损失，流量微调特性和压力微调特性等来进

行评价。下面以我厂生产的FYZ-20B 为

例，对其阀杆的运动过程及阀口型式进

行分析。

3．1、FYZ-20B 多路阀工作原理：

FYZ-20B 多路阀用于上海巨力彭浦

厂的 TY160 型推土机工作装置上，该阀

是三路整体多路阀，其功能原理图见图

3-1，该阀用于控制推土机的铲刀的提升，铲刀的侧倾和松土油缸的动作，该阀的设计采用典型的三位六通结构，在阀体进油口上装了主安全阀保证整个液压系统的压力不超过14

a

MP，在阀体每联的进油腔和阀杆内设制了单向阀防止滑杆换向过程中压力油向油箱倒流，而且在最后一路装配过载阀补油阀防止负载过载或负载的速度超过供油速度，造成吸空的现象。当各路阀杆处于中立位置时，压力油从P口到T口油口全开压力油以最低压力卸荷，当阀杆换向时，压力油从P口全部流向负载，实现对工作装置的控制。

3.2、FYZ-20B阀杆的移动分析：

1、当阀芯处于中位时，C

P→

1

节流口全开，A

P→、T

B→关闭，油液几

乎无压地从P口经C口流回油箱，设泵输出的流量为

m

Q，

则0

=

IN

P ; 0

=

→A

P

Q ; 0

=

→T

B

Q ;

m

C

P

Q

Q=

→

1

式中：

A

P

Q

→

为通过P到A节流口的流量

T

B

Q

→

为通过B到T节流口的流量

IN

P为多路阀进口压力

2、当阀芯离开中位，向右移动时，

1

P到C节流口渐渐关闭，使进口压力IN

P渐渐升高，由于较大的正遮盖的作用，A

P→、T

B→仍关闭，此时设主

图3-2 FYZ-20B阀杆结构图

阀上安全阀的调定压力为D P ，此时：

D IN P P ??0 ; A P Q →=0 ; m C P Q Q =→1 ; 0=→T B Q

3、随着阀芯行程的继续增加，节流阀口A P →、T B →逐渐开启，节流

口C P →1的节流口全周阀口部分关闭，但由于精细控制沟槽的作用，进口压

力IN P 不会阶跃至D P ，故主阀上的溢流阀仍关闭，此时：

D IN P P ??0

m C P A P Q Q Q =+→→1

)(2.1L IN A P A P P P A C Q -=→→ρ IN C P C P P A C Q ρ2111→→=

式中，A P A →为A P →节流口的通流面积;

C P A →1为节流口C P →1的通流面积;

1C 为流量系数;

4、随着阀芯行程的增加，进口压力IN P 上升至溢流阀调定压力D P ，定量

泵和溢流阀组成一个恒压源，此时

D IN P P =

31Q Q Q Q C P A P m ++=→→

求3Q 为P 通过溢流阀的流量

5、当精细控制沟槽被全部遮盖后

D IN P P =

3Q Q Q A P m +=→

根据经验多路阀的行程划分为3：5：2即30％的密封段，50％的

微调段，20％流量大开口。而我厂的FYZ-20B 多路阀总行程为15mm,

密封段4.5mm,微调段7.5mm,流量大开口段3mm 。

、FYZ-20B 的换向阀杆的节流口形式的确立及相关计算

由于FYZ-20B 是典型的三位六通多路阀，该阀在阀口打开的一小段具有微调

特性，因此对换向阀杆的节流口形式的确立将直接影响到系统操纵时的微调性

能和节流效率。

系统主要参数：

系统工作压力（主安全阀压力）：14MPa

定量泵输出最大流量： 400L/min

根据实际操作需要，图3-3为FYZ-20B 的阀杆换向行程与进入工作口流量的变

化曲线，当阀杆行程为4.5mm 时，工作口开始有油液输出，再运动7.5 mm 时

阀口开度达到最大，在这段行程范围内，工作装置实现速度微调，且在这段行

程的初始段流量随行程变化量相对平

缓。

根据图3-3，FYZ-20B 阀杆采用图

3-4的节流口形式，节流口是在横轴上

交错六个孔用于满足图3-3中从

4.5mm 至12mm 的流量变化，在圆孔开口段开口面积A 随着开口量h 的变化趋

势与图3-3中的流量变化趋势相符，当行程达到最大时，流量已达到最大，不

能再进行调速，故尽量增大节流面积，以减小流阻损失。 当阀杆行程为12mm 时经过节流口的流量达到油泵输出流量，此时节流口开口

量为7.5mm ，根据节流公式则有 P A C Q q P ?≈ρ2

（2）

式中 p Q 泵输出流量，这里为400L/min

q C 流量系数，阀节流口为圆弧时，

q C =

A 节流口的开口面积

ρ 油液的密度，取880kg/m 3

ΔP 节流口的压差 (MPa)

当阀口全开时，根据《多路阀产品质量分等》得=?p MPa ，因此节流口的面积按（2）得

563103.1880

210**85.06010400X X A X --= 得：A=4562mm

而对于FYZ-20B ，当阀口全开时的过流面积由5.96φ-和34φ-的

孔组成，总的过流面积相当于mm D 453=孔的面积，符合规定的流阻

要求。

3.3、 六通型多路阀的流量微调与压力微调特性

六通型多路阀的基本特性有流量-压力损失特性，阀芯行程-压力特性，阀芯行程-操作力特性、流量微调特性和压力微调特性。其中最为重要的为流量微调特性，图3-4所示，它表示了阀芯位移（横坐标，单位：mm ）与进入执行器流量之间的关系，它 实际上是一种初级的比例控制特性，但有较大的零位死区，而且比例控制范围

还受系统压力的很大影响，从图3-4a中可看出随着压力的升高，比例控制范围缩小。

正由于比例控制范围本身就小，又受系统压力影响，其可控作用，实际上只相当于阀口打开的开始一小段，可以粗略地小行程地调节流量。因此，

在工程上，将此称为微调特性。

四、六通多路阀附加的负流量控制系统

、负流量控制基本原理

负流量控制只适应于变量泵，在普通的多路阀中增加流量检测装置。传

b)

图3-4 六通型多路阀的微调特性

统的液压挖掘机负流量控制一般都可以简化为如图4-1所示形式，六通多路阀可简化为A 、B 、O 三个联动的可变节流口，经过仔细分析，发现负流量控制在本质上是一种恒流量控制，通过在多路阀旁路回油通路上设置流量检测元件（如图4-1中所示的节流口），控制旁路回油流量为一个较小的恒定值，从而减少旁路节流损失和空流损失。

负流量控制系统也具有一定的调速性，此时阀心位于微调区，多路阀的A

口、O 口都处在打开的状态，使泵输出的流量经过P 口后分成两部分，一部分通过A 口进入液压缸，另一部通过O 口和流量检测节流口回油箱，在这一过程中，控制通过O 口的流量为定值，只需要调整阀心A 口和O 口的通流面积比，使增加的泵输出流量都通过A 口流入液压缸，从而实现液压缸的速度调节。该系统的调速特性和普通阀相似，但节能效果比普通阀好。

、 负流量控制策略和计算

根据负流量控制要求，需要在多路阀旁路回油通路上设置流量检测装置，

如图4-1所示，比较简单的一种方法是直接设置一个节流孔，从节流孔前引出压力信号，根据前面提出的恒流量控制观点，只要控制节流孔前的压力恒定，就能保证通过节流孔的流量恒定，因此，

负流量控制就转化成了恒压控制，相应的

泵控制器也可按恒压控制器来设计，结合

图4-1，负流量控制可以表示如下：

()()()()()()??

???++=-=?dt t de K dt t e K K q t P P t e D D I t pe t com 00 式中：()t e —控制误差a MP ，com P 0—设定压力，a MP

()t P 0—节流口压力，a MP

()t q —泵排量控制值，ml/r ；

P K 、r K 、Z K 、d K —分别为比例、积分、微分系数。

对负流量控制进行设计时，首先需要确定流量检测节流口上的工作压力和流量值()0,0Q P ，以此设计节流口。节流口上难免要产生一定的功率损失，但希望这一损失较小，只要工作点()00,Q P 确定，就可以根据节流口的压力—流量初步计算出所需要的节流口直径d ：

40

226

20...360010..81000P C Q d d πρ-= （4-1） 式中：0Q 通过节流口的工作流量，l/min ；d C —流量系数，通常取；d —节流孔直径，mm ；ρ—液压密度，kg/m 3，0P —节流孔前工作压力a MP 。

例如：我厂生产的WYZ-68多路阀就是利用了流量负反馈的原理，可根据式（4-1）可计算出所需节流口的直径，其参数初步选取如下：

ρ=780kg/m 3 d C = 0P =3Mpa 0Q =30l/min 、

由此可以初步计算出节流孔的直径为d=11.78 mm ，可用4个直径为1.9mm 小孔。

考虑到直柄麻花钻头的直径系列以及加工工艺性，因此将节流孔的直径园整为：

4个直径为 2 mm 小孔。

2.节流口功率损耗：0P W = KW Q 5.10=

从以上计算可见，节流口上所产生的功率损失很

小，在实际控制中还有加大节流口工作压力的余地，

对于双泵系统，计算出的值还应乘以2。如果对验算

后工作的压力、流量和功率损耗不满意或在实际控 制中不适合，在此基础上重新选择节流口直径或不改变先前的节流口计算结果而重新选择工作压力0P ，直到满意为止。

五、四通阀的负荷传感控制

尽管负流量控制大大提高了工程机械节能性，但这些系统都或多或少地存在一些问题，其根本原因在于采用了具有旁路节流作用的六通多路阀，只有取消旁路回油通道，用四通型多路阀代替六通型多路阀，才能彻底消除存在的问题，使工程机械性能得到进一步提高，负荷传感控制就是其中的一种解决方案。

、采用变量泵提供泵源的负荷传感控制原理

图5-1为负荷传感在工程机械中的应用原理，若多路阀P 口和负载工作口（A 口或B 口）之间压差记为 P ?，假设A 口通压力油，B 口通油箱，在阀口上压力和流量遵循如下方程：

P Cdf Q PA

PA ?=ρ2

式中:A D P P P -=?

-P P 多路阀P 口压力a P ;

-A P 多路阀A 口压力PA ; -PA Q 多路阀P 口到A 口的流量,s m

3; -PA f 多路阀P 口到A 口的阀口通流面积2m ;

-d C 阀口流量系数;

-ρ 液压油密度2m kg

;

液压泵在伺服阀控制下，使多路阀P 口与负载工作口之间的压差P ?保持

为定值（即所谓的压力适应），这样，流过多路阀的压力油流量PA Q 便与阀口通流面积PA f 成正比，P ?称为负荷传感压力，大大提高了系统调速性和节能性。在负荷传感控制中，P ?的取值 ，一般为系统最高压力的5%~10%左右。通常卸荷阀节流口压差为～,定差溢流阀压差为1～2MPa.。

虽然采用带有负荷传感的换向阀与带有负荷传感的变量泵进行搭配控

制，这将使整个液压 系统在任何工作状态下，都可实现很高的效率，但牵涉到整个系统成本的因素，因此目前在国内的推土机液压系统仍大多采用定量泵提供泵源的

负荷传感控

制形式。下面

介绍一种采

用定量泵提

供泵源的负

荷传感控制

原理。

如图5-2

所示，为负荷

传感控制 的

单路阀机能

原理图，图上

可以看出该

换向阀为“O ”

型机能 ，即

阀杆处于中立位置时，泵来油不经由阀杆流回油箱卸荷。这也是大多负荷传感控制的换向阀的一个特点。

图中1为压力补偿阀，该阀其实是个定差减压阀，用于维持泵油和负载压力为一恒定值ΔP ，当阀杆处于中立位置时，压力补偿阀的LS 口处油液通过梭

典型多路阀设计与分析

多路阀设计与分析 单位: 技术中心 作者:

目录 一、概述 (2) 二、我厂常用的几种典型液压阀口过流面积分析及计算 (3) 三、典型三位六通多路阀原理及其应用.... .. (10) 四、六通多路阀附加的负流量控制系统...... (13) 五、四通阀的负荷传感控制 (15) 六、负荷传感多路阀的系统效率分析......... (20) 七、总结和展望 (21)

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减压控制阀的设计

*******学院 毕业课题（设计） 题目减压控制阀的设计 指导教师 院系 班级 学号 姓名 年月日

摘要 随着工业技术的不断发展，使得越来越多的机器设备使用上了高效的液压系统，在不同规格，不同型号，不同大小的液压设备里，我们都可以发现一个共同的控制元件—液压控制阀。它的性能和寿命在很大程度上决定了液压系统的稳定性。但是我发现仅仅是安装了液压控制阀还是完全不够的，有些机器还会发生机械元件过热，推进器失灵，没有过载保护而产生的机器毁坏。而这些事故都是因为液压系统压力过大而产生的问题。本文将着重研究减压控制阀的设计，并对减压阀结构进行探究。意在不断优化减压阀的整体性能。 关键词：压力控制阀, 技术调节阀, 管式连接, 阀芯

目录 1引言 (1) 1.1压力控制阀的介绍 (1) 1.2减压控制阀的介绍 (1) 1.2减压阀的运行机制 (2) 1.4减压阀的生活作用 (2) 2减压控制阀的设计 (3) 2.1定比减压阀 (3) 2.2减压阀研究优化设计 (5) 2.3定差减压阀 (6) 2.4导阀和主阀研究的重要性 (7) 3 减压控制阀的导阀设计 (8) 3.1主要结构尺寸确定 (9) 3.2先导锥阀角2的选定 (11) 3.3减压阀的定值输出方式 (12) 4主阀弹簧的设计 (12) 4.1弹簧外径的计算 (14) 4.2弹簧曲度系数计算 (15) 4.3弹簧的工作圈数 (16) 5减压阀设计中有关注意事项 (17) 6研究课题的优化设计 (18) 6.1观点 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)

第一章引言 液压元件减压处理技术在功率密度、结构组成、响应速度、调速保护、过载保护、电液整台等方面都具有一定的优势，使其成为现代传动的重要技术手段和不可替代的关键基础技术之一，这些应用已经遍及了国民经济各个领域。 压力控制阀的介绍： 压力控制阀是指用来对液压系统中液流的压力进行控制与调节的阀。压力控制阀是控制和调节液流压力的阀的总称，简称压力阀。它是采取使作用在阀芯上的液压力与阔芯弹簧力相平衡的方法，建立和维持被控液体的工作压力。如果弹簧力是可调的，则被控液体的压力也可随之改变，从而达到控制和调节液流压力的目的。压力阀都并联在油路系统中加以使用。当被控液体由于外界原因压力升高超过弹簧预调压力时，阀芯与弹簧的平衡关系被破坏，此肘，阀芯将被迫移动，打开通路向回油管路泄油（溢流），使被控油液的压力仍维持在弹簧预调压力的水平；有时阀芯移动不是打开回油通路，而是改变其专设节流减压口的通流断面，即改变其压力降，来使预调减压油路的工作压力维持不变；有时则有意提高油液压力，使其进入另一工作油路，以达到顺序动作的目的。压力控制阀是制压力的阀的总称。按用途分为溢流阀﹑减压阀和顺序阀。 减压控制阀的介绍： 减压控制阀隶属液压控制阀这一大类，拥有以下特征： 1.减压阀是能够将出口压力调节到低于进口压力的控制阀。减压阀可以减低系统中任一分支液压油路的压力，用来满足液压设备执行元件的需要，常见于各种液压控制系统、夹紧系统、辅助系统及润滑系统中。 2.按调节要求的不同其可以分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀。定压减压阀控制出口压力为定值，使液压系统中某一部分比供油压力更低的稳定压力；定比减压阀可以控制它的进、出口压力保持恒定的比例；定差减压阀可以控制进、出口压力差为恒定的大小。

SolidWorks的液压阀块结构设计

SolidWorks的液压阀块结构设计 3．1液压阀块的结构特点及设计 3．1．1液压阀块的结构特点 按照结构和用途划分，液压阀块有条形块(Bar Manifolds)、小板块(Subplates)，盖板(Cover plates)、夹板(Sandwich Plates)、阀安装底板(V alve Adaptors)、泵阀块(PumpManifolds)、逻辑阀块(Logic Manifolds)、叠加阀块(Accumulator Manifolds)、专用阀块(Specialty Manifolds)、集流排管和连接块(Header and Junction Blocks)等多种形式[35][36]。实际系统中的液压阀块是由阀块体以及其上安装的各种液压阀、管接头、附件等元件组成。 (1)SolidWorks阀块体 阀块体是集成式液压系统的关键部件，它既是其它液压元件的承装载体，又是它们油路连通的通道体。阀块体一般都采用长方体外型，材料一般用铝或可锻铸铁。阀块体上分布有与液压阀有关的安装孔、通油孔、连接螺钉孔、定位销孔，以及公共油孔、连接孔等，为保证孔道正确连通而不发生干涉有时还要设置工艺孔。一般一个比较简单的阀块体上至少有40-60个孔，稍微复杂一点的就有上百个，这些孔道构成一个纵横交错的孔系网络。阀块体上的孔道有光孔、阶梯孔、螺纹孔等多种形式，一般均为直孔，便于在普通钻床和数控机床上加工。有时出于特殊的连通要求设置成斜孔，但很少采用。 (2)SolidWorks液压阀 液压阀一般为标准件，包括各类板式阀、插装阀、叠加阀等，由连接螺钉安装在阀块体上，实现液压回路的控制功能。 (3)SolidWorks管接头 管接头用于外部管路与阀块的连接。各种阀和阀块体组成的液压回路，要对液压缸等执行机构进行控制，以及进油、回油、泄油等，必须与外部管路连接才能实现。 (4)其它附件 包括管道连接法兰、工艺孔堵塞、油路密封圈等附件。 3．1．2液压阀块的布局原则 阀块体外表面是阀类元件的安装基面，内部是孔道的布置空间。阀块的六个面构成一个安装面的集合。通常底面不安装元件，而是作为与油箱或其它阀块的叠加面。在工程实际中，出于安装和操作方便的考虑，液压阀的安装角度通常采用直角。 液压阀块上六个表面的功用(仅供参考)：

控制阀细节分析之8_控制阀模块化设计

控制阀细节分析之八——控制阀模块化设计 李宝华 摘要：模块化设计是先进制造技术的现代设计方法，对控制阀产品进行模块化设计是发展趋势。从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能；细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析 关键词：模块化设计；控制阀系统结构；细节优化；分析 引言 控制阀（Control valve，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。 国内外控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。相比之下，国产控制阀更显弱势，原有的产品设计理念和制造模式使其与国外控制阀厂家的技术差距加大，产品质量更存有较多问题，需要努力和改进的地方很多。 不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？产品设计理念向何方转变？都是大家关注的问题。针对大多数厂家都能生产的直通单座控制阀，本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析。 模块化设计 模块化设计（Modular Design缩写MD）是先进制造技术的现代设计方法，也是上世纪九十年代初国际上迅速发展的快速设计技术（Rapid Design Technology缩写RDT）中的重要组成，面对整个产品系统的标准化、组合化设计。 模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能而不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，并通过对模块的选择和组合构成不同产品的设计方法。分散的相对独立的模块遵守共同的明确规则，以保证这些模块能够组合成一个完整的系统，并能够随时加入新的模块增加系统功能。动态的模块化设计创造了选择权，缩短了产品生产周期，事后竞争性再集中大大增强了产品的灵活性和竞争力。从产品的集中设计到模块化分散设计是一种创新，是工业产品的发展趋势。 从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能。细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。模块化设计就是系统结构优先、部件功能优化、模块动态组合，用现代设计技术实现包括控制阀在内的工业产品先进制造的成功之路。 控制阀模块化设计 控制回路中向来薄弱的是终端控制元件（控制阀、执行机构），源自OREDA的回路故障分析，终端控制元件的故障率占了全部故障的50％。传统的控制阀产品性能落后、功能单一、维修不便，在技术上急待改进和创新，发展的方向应是控制阀模块化设计以及数字化应用。 控制阀模块化设计也是遵守从系统结构入手，将整个控制阀系列产品按照功能切分成有限多的通用模块（不变部分）和专用模块（变化部分），各模块独立开发并要求具有更多更好的性能，优化设计并尽可能多地在不同口径的阀门中采用相同的零部件，基于大部分部件确定使用通用模块、少部分按用户技术条件选择专用模块，从而快速响应市场，组合成满足需求的控制阀产品。 模块化设计的控制阀以其全新的系统结构、优化的模块部件、简便的计算与选型、高安全性和可靠性，以及产品紧凑坚固、号型齐全多样、部件通用可换、易于维护检修，使控制阀整体功能和性能明显提升。有统计资料显示，采用模块化设计的控制阀与传统设计的控制阀相比，其零部件数量可减少25%，成本可降低20%，可组成的品种规格可增加40%之多。对最终用户来说，会更有利于设备管理和运行维护，并能大幅度减少备件库存数量。对制造厂而言，工装模具数量将明显减少，中间产品数量和库存也将大大减少，响应市场更快。 对控制阀实施模块化设计较早出现在欧洲的控制阀厂家及其产品系列，在上世纪八、九十年代，德国SAMSON公司有模块化的紧凑型240/250/280系列控制阀、德国ARCA公司有模块化的ECOTROL 控制阀。而全球生产控制阀历史最久的美国FISHER公司（属EMERSON集团）一直坚守传统的设计、推崇原有的E家族系列控制阀，最终也在2004年推出模块化GX型控制阀。中国的控制阀制造厂也开

多路换向阀尺寸设计计算

多路换向阀尺寸设计计算 预设主阀的额定流量：Q =80L/min 预设主阀的额定压力：P S =31.4Mpa 为了使换向阀的压力损失尽量小，应使得流道上任意端面的流速V 限制在2~6m/s 以内，高压时最大亦不应超过8m/s ，而且应使整个流道上的过流断面积只在很小范围内变化，以减小在过流断面积剧烈变化处附加压力损失。故以下取速度V =6m/s 。 1 多路换向阀主要尺寸的确定 1.1、进出油口的直径d 从在进出油口的面积可以顺利通过额定流量考虑： Q V )d (≥??π22 即V Q d ?π?≥ 4 (1-1) 式中d ——进出油口的直径； V ——进出油口直径d 处油液流速； Q ——主阀的额定流量； 1.2 阀芯台肩大直径D 和小直径d 1，阀芯中间孔直径d 0 (1)、理论取值 从强度考虑：d 1≥ 0.5×D ； 从阀芯与阀体间环形通道流可以顺利通过额定流量考虑：0.25×π×(D 2-d 12)×V ≥ Q ； 由上两式解得： d D d V Q ?≤≤+?π?242 1 (1-2) V Q D d D 1?π?- ≤≤?4212 (1-3) 式中D ——阀芯台肩大直径； d 1——阀芯台肩小直径； 式(1-2)、(1-3)两式中对于阀芯无中间孔时常取：d 1=0.5×D (1-4) 以上计算所得的D 、d 1、都要圆整为标准值。 (2)、经验取值 为使得阀芯中间孔壁厚面积 4 2 021d d ?-?ππ、阀杆外环形面积 4 2 12d D ?-?ππ、

阀进出油口面积 4 2 d ?π相当。 当阀芯无中心孔时：取D =1.4×d ；d 1=d ； (1-5) 当阀芯有中心孔时：取D =1.7×d ；d １=1.4×d ；d 0=d ； (1-6) 式中d 0——阀芯中间孔直径； 以上计算所得的D 、d 1、d 0都要圆整为标准值。 1.3、有效封油长度l f 和封油长度L f 及间隙δ的确定 (1)、按照理论选取上述参数l f 、L f 、δ 从泄漏量需要小于允许的最大泄漏量考虑：q ≤[q ] (1-7) 带偏心圆环缝隙泄漏量公式为：)5.11(12223δ μδπe l P D q f ?+?????= (1-8) 有效封油长度与封油长度的关系为：l f =L f -Z×b ， (1-9) 式中：D ——阀芯台肩大径； P ——缝隙前后压差； δ——单边间隙； μ——为油液黏度； e ——为偏心距离； Z ——均压槽个数； b ——均压槽宽度； [q ]——最大内泄漏允许值； 结合目前加工工艺水平，设计时常定为[q ]=0.01Q 。考虑当完全偏心时即e/δ=1此时内泄漏量最大。由上式(1-7)、(1-8)、(1-9)解得： Q P D l f ???????≥μδπ01.0125.23 (1-10) 当完全偏心时,由式(1-9)得泄漏量与间隙成三次方的关系，为了减小泄漏量设计时取: δ=0.0035~0.01mm (1-11) (2)、按照经验选取有效封油长度l f 表1-1 工作压力与封油长度推荐值 工作压力(Mpa) 0.5~2.5 2.5~8.0 8.0~16.0 16.0~32.0 >32.0 封油长度(mm) 1.5~ 2.0 2.0~ 3.0 3.0~ 4.0 4.0~ 5.0 6.0~ 7.0 1.4、沉割槽直径D 1及阀体沉割槽间距b

毕业设计(论文)_液压控制阀的研究与设计

液压控制阀的研究与设计 第1章绪论 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。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。 液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——油箱、蓄能器等。 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。 1.1 液压技术的发展历史 液压传动理论和液压技术发展的历史可追溯17世纪，当时的荷兰人史蒂文斯（Strvinus）研究指出，液体静压力随液体的深度变化，与容器的形状无关。之后托里塞勒(Torricelli)也对流体的运动进行研究。17世纪末，牛顿对液体的粘度以及浸入运动流动体中的物体所受的阻力进行了研究。18世纪中叶，伯努利提出的流束传递能量理论及帕斯卡提出的静压传递原理，使液压理论有了关键性的进展。1795年英国伦敦的约瑟夫.布拉默(Joseph Bramah 1749~1814)创造了世界上第一台水压机——棉花、羊毛液压打包机。1905年，詹尼（Janney）设计了一台带轴向柱塞泵的油压传动与控制装置，并于1906年成功地应用在弗吉尼亚号战舰的炮塔俯仰、转动机构中。1936年，哈里.威克斯（Harry Vikers）提出了包括先导式溢流阀在内的些液压控制元件有力地推动了液压技术的进步。1958年美国麻萨诸塞州理工学院的布莱克本（Blackburn）、李诗颖创造了电液伺服阀，并于1960年发表了对液压技术有杰出贡献的论著——《流体动力控制》。 现在由于微型计算机与液压技术日益密切的结合，对液压控制阀提出了更高、更新的要求，液压控制已开始形成了一个分支学科，继续不断不断地向高、精、尖的方向发展。 1.2 我国液压阀技术的发展概况 我国的液压工业及液压阀的制造，起始于第一个五年计划（1953~1957年），期间，由于机床制造工业发展的迫切需求，50年代初期，上海机床厂、天津液压件厂 - 1 -

四通换向阀的结构和工作原理

四通换向阀的结构与工作原理: 1、四通换向阀的构成 四通换向阀主要由四通气动换向阀（主阀）、电磁换向阀（控制阀）及毛细管组成。主阀内由滑块、活塞组成活动阀芯，主阀阀体两端有通孔可使两端的毛细管与阀体内空间相连通，滑块两端分别固定有活塞，活塞两边的空间可通过活塞上的排气孔相通。控制阀由阀体和电磁线圈组成。阀体内有针型阀芯。主阀与控制阀之间有三根（或四根）毛细管相连，形成四通换向阀的整体。 四通换向阀的工作原理, 主阀的管口（4）连接于压缩机高压排气口，管口（2）连接于压缩机低压吸气口。（1）、（3）两个管口分别连接蒸发器的出气口和冷凝器的进气口。按图所示，（3）接冷凝器进气口，（1）接蒸发器出气口。 当电磁阀不通电时，系统工作于制冷状态，控制阀因弹簧1的作用，阀心移至左端，处于释放状态，此时毛细管E与C连通。因为E接在低压吸气管上，所以毛细管C及主阀内左端空间均为低压，高压气体由主阀管口4进入主阀，经活塞I的排气孔使主阀内的右端空间成为高压，推动主阀阀芯移至左端，管口2与管口1连通而管口4与管口3连通，系统形成制冷循环状态。（如图所示） 当电磁阀通电时，电磁力吸动控制阀阀芯向右移动，毛细管E与D相连。主阀内右端空间成为低压，高压气体经活塞II的排气孔进入主阀内左端空间，推动阀芯移向右端，管口2与管口3连通而管口4与管口1连通，蒸发器、冷凝器的功能对换，系统转换成制热循环状态。

3、四通换向阀应用中的注意事项! a）四通换向阀的各接口焊接应严密、可靠，避免出现假焊、虚焊等不良现象； b）四通换向阀不应出现与其它管路、部件碰撞、摩擦现象，以避免造成噪音及部件损坏等后果 c）四通换向阀线圈应固定牢固，避免出现松动现象，影响四通阀吸合的可靠性 d）四通换向阀在焊接时必须采取有效的降温措施，以防置在焊接过程中因高温引起阀芯变形，造成部件报废； e）使用中四通换向阀的四根管路应为2热2凉，如出现温差过小或无温差，说明四通换向阀高、低压已经串气，应及时更换四通换向阀。 四根毛细管连接主阀与控制阀的四通换向阀原理介绍 主阀与控制阀有四根毛细管连接的四通换向阀，与三根毛细管连接的四通换向阀相比较，控制阀下边的三根毛细管连接方法相同，但在控制阀上增加了一根毛细管连接至主阀的高压进气管4，多了一条高压通道。这种四通换向阀的控制阀与主阀在结构和动作原理上基本一致，即：控制阀本身也是一个四通换相阀。 当系统处于制冷状态时，电磁线圈不通电，控制阀释放，阀芯因弹簧力作用移至左端，毛细管E与C连通，B与D连通，主阀管口4 内的高压通过毛细管B、D进入主阀内右端空间，主阀内左端空间经毛细管C、E连至低压出气口2，主阀内部压力为右高左低，活塞带动滑块移向左端，管口2与1连通，4与3连通；

换向阀中位机能详解

换向阀中位机能 B P T 一、Ｏ型符号为： 结构特点：其中Ｐ表示进油口，Ｔ表示回油口，Ａ、Ｂ表示工作油口。结构特点：在中位时，各油口全封闭，油不 流通。机能特点：１、工作装置的进、回油口都封闭，工作机构可以固定在任何位置静止不动，即使有外力作用也不能使工作机构移动或转动，因而不能用于带手摇的机构。２、从停止到启动比较平稳，因为工作机构回油腔中充满油液，可以起缓冲作用，当压力油推动工作机构开始运动时，因油阻力的影响而使其速度不会太快，制动时运动惯性引起液压冲击较大。３、油泵不能卸载。４、换向位置精度高。 AB 二、Ｈ型符号为 结构特点：在中位时，各油口全开，系统没有油压。机能特点：１、进油口Ｐ、回油口Ｔ与工作油口Ａ、Ｂ全部连通，使工作机构成浮动状态，可在外力作用下运动，能用于带手摇的机构。２、液压泵可以卸荷。３、从停止到启动有冲击。因为工作机构停止时回油腔的油液已流回油箱，没有油液起缓冲作用。制动时油口互通，故制动较Ｏ型平稳。４、对于单杆双作用油缸，由于活塞两边有效作用面积不等，因而用这种机能的滑阀不能完全保证活塞处于停止状态。 AB PT 三、Ｍ型符号为 结构特点：在中位时，工作油口Ａ、Ｂ关闭，进油口Ｐ、回油口Ｔ直接相连。机能特点：１、由于工作油口Ａ、Ｂ封闭，工作机构可以保持静止。２、液压泵可以卸荷。３、不能用于带手摇装置的机构。４、从停止到启动比较平稳。５、制动时运动惯性引起液压冲击较大。６、可用于油泵卸荷而液压缸锁紧的液压回路中。

AB PT 四、Ｙ型符号为 结构特点：在中位时，进油口Ｐ关闭，工作油口Ａ、Ｂ与回油口Ｔ相通。机能特点：１、因为工作油口Ａ、Ｂ与回油口Ｔ相通，工作机构处于浮动状态，可随外力的作用而运动，能用于带手摇的机构。２、从停止到启动有些冲击，从静止到启动时的冲击、制动性能０型与Ｈ型之间。３、油泵不能卸荷。 AB PT 五、Ｐ型符号为 结构特点：在中位时，回油口Ｔ关闭，进油口Ｐ与工作油口Ａ、Ｂ相通。机能特点：１、对于直径相等的双杆双作用油缸，活塞两端所受的液压力彼此平衡，工作机构可以停止不动。也可以用于带手摇装置的机构。但是对于单杆或直径不等的双杆双作用油缸，工作机构不能处于静止状态而组成差动回路。２、从停止到启动比较平稳，制动时缸两腔均通压力油故制动平稳。３、油泵不能卸荷。４、换向位置变动比Ｈ型的小，应用广泛。 AB PT 六、N型符号为 结构特点：在中位时，进油口P和工作油口B关闭，工作油口A和回油口T相通。机能特点：1、油泵不能卸荷。2、在外力作用下能单方向移动。

为什么截止阀都是低进高出

为什么截止阀都是低进高出 截止阀 又称截门阀，属于强制密封式阀门，是截断类阀门的一种。 按连接方式分为三种：法兰连接、丝扣连接、焊接连接。我国阀门三化给曾规定，截止阀的流向，一律采用自上而下，所以安装时有方向性。阀杆的运动形式，（通用名称：暗杆），有升降旋转杆式，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。

截止阀设计为低进高出，目的是使流动阻力小，在开启阀门时省力。同时阀门关闭时，阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料不受力，不致长时间受到介质压力和温度的作用可延长使用寿命，减少泄漏的几率。另外这样还可在阀门关闭的状态下更换或增添填料，便于维修。 很多人认为，截止阀都是低进高出，其实不然。一般情况下截止阀都是低进高出，然而也有一些特殊情况截止阀是高进低出： 1、直径大于100mm的高压截止阀 由于大直径阀门密封性能差，采用这种方法截止阀在关闭状态下，介质压力作用在阀瓣上方，以增加阀门的密封性。 2、旁路管道上串联的两个截止阀，第二个截止阀要求高进低出 为保证一个检修周期内阀门的严密性，经常启闭操作的阀门要求装设两个串联的截止阀。对于旁路系统而言，此旁路的装设作用有： ①平衡主管道阀门前后压力，使开启方便省力，减小主管道阀门的磨损； ②启动过程中小流量暖管； ③主给水管道上，控制给水流量以控制锅炉升压速度进行锅炉水压试验。 按介质流动方向旁路截止阀分别为一次阀和二次阀，机组正常运行时一次阀和二次阀是关闭的，二者都和介质直接接触。为防止二次阀阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料长时间受到介质和温度作用，以及在运行过程可以更换阀门的填料，二次阀要求的安装方向高进低出。 3、锅炉排气、放空截止阀 锅炉排气、放空截止阀仅在锅炉启动上水过程中使用，启闭频率小，但常常由于密封不严而造成工质损失，为此有的电厂为了提高严密性将此类截止阀安装方向高进低出。 4、电磁速断阀 电磁速断阀的功能是快速关闭，迅速切断燃油供应。电磁速断阀的结构和截止阀的结构相似，如果电磁速断阀也是工质从下部进入，上部流出，则燃油作用在电磁速断阀阀瓣下部的力很大，而电磁速断阀的重锤远小于它。因此，如果工质从下部进入速断阀，则因重锤产生力矩小于燃油压力产生的力矩，当速断阀动作时不能将燃油切断，因而达不到预期的目的。如果工质从速断阀上部进入，则由于速断阀一旦动作后，阀后压力迅速降低，燃油作用在阀瓣下部的力很快降为零，而燃油作用在阀瓣上的力和重锤、杠杆的重力所形成的力。

控制阀的设计分析

减温减压控制阀的设计分析 减温减压控制阀是1种在蒸汽系统既能减低温度、又能降低压力且具有调节性能的 自动控制阀。文中对减温减压控制阀设计中的关键技术进行分析，提出阀门各部分 的结构的优化设计方案和材质的选用。 减温减压控制阀是1种在蒸汽系统既能减低温度、又能降低压力且具有调节性能的自动控制阀。文中对减温减压控制阀设计中的关键技术进行分析，提出阀门各部分的结构的优化设计方案和材质的选用。 目前国内还没有针对减温减压控制阀进行更深入的研制和开发，而国内炼油化工企业对减温减压控制阀的需求量还很大。因减温减压控制阀的短缺且无替代产品，每年都需要花费大量外汇从国外进口这种减温减压控制阀。该产品的研制成功，将替代国外进口的产品，满足炼油化工企业的生产需要、节省大量投资。 由于减温减压控制阀使用工况条件比较恶劣，主要用于控制温度高、压差较大的调节。设计选择了输出力大的ZMSZ-4型多弹簧气动薄膜执行机构。即采用8组组合弹簧均匀地分布于膜头之内，这样采用较小的弹簧组替代较大的独立弹簧的方式，降低了加工成本，缩小了整体尺寸，使轴向长度缩短为原来普通结构的1/3左右，特别是减温减压控制阀采用这种结构后体积大大缩小，降低了安装难度，方便了工艺配管的设计。同时节约了材料，降低了制造难度，控制了制造成本，上海明精提高了产品零配件的通用程度。 1.2 阀内件 阀内件是减温减压控制阀的关键部件，它直接影响减温减压控制阀的流量特性。过去通常采用普通单座阀芯、阀座，但这种型式阀内件的可调比较小，使用压差较低。由于现场工作条件苛刻，经过几年冲刷，阀芯的流量特性发生了较大变化，控制阀的减温减压的工作特性逐渐变坏，就经常出现因汽、水分配不匀而产生打水锤现象，伴随着阀芯震动又出现了阀芯转动、卡滞的现象对生产造成较大影响。因此，对减温减压控制阀阀内件型式进行了研究和设计;针对阀芯所受的不平衡力，阀门可调比较小的具体情况，将阀内件设计成为笼式双座结构。提高减温减压控制阀工作稳定性，增大可调比，消除了噪音. 1.3 分流配水器的结构 分流器配水不均一直是困扰减温减压控制阀应用的难题。目前减温减压控制阀分流配水方式主要有2种顶部配水(阀芯中间)和底部配水结构。采用底部配水结构，在阀的底部配水，不将水直接注入在阀芯上使水不在阀芯上汽化，从而避免了阀芯震动的可能。上海明精为了提高注入与过热蒸汽的换热面积，将分流配水器设计成导流罩的形状，同时在上面开出导流槽，水从导流槽里的孔中喷出与被导向的过热蒸汽充分换热汽化。采用分流配水器的结构和阀内件笼式双座结构具有较为先进水平。 2 材料的性能分析 2.1 机械性能 对于阀门的密封面的硬度指标，最重要的是在高温下材料硬度的变化，高温下控制阀材质的硬度变化见图1。

换向阀中位机能详解

换向阀中位机能详解

换向阀中位机能 PT 一、Ｏ型符号为： 结构特点：其中Ｐ表示进油口，Ｔ表示回油口，Ａ、Ｂ表示工作油口。结构特点：在中位时，各油口全封闭，油不 流通。机能特点：１、工作装置的进、回油口都封闭，工作机构可以固定在任何位置静止不动，即使有外力作用也不能使工作机构移动或转动，因而不能用于带手摇的机构。２、从停止到启动比较平稳，因为工作机构回油腔中充满油液，可以起缓冲作用，当压力油推动工作机构开始运动时，因油阻力的影响而使其速度不会太快，制动时运动惯性引起液压冲击较大。３、油泵不能卸载。４、换向位置精度高。

二、Ｈ型符号为 结构特点：在中位时，各油口全开，系统没有油压。机能特点：１、进油口Ｐ、回油口Ｔ与工作油口Ａ、Ｂ全部连通，使工作机构成浮动状态，可在外力作用下运动，能用于带手摇的机构。２、液压泵可以卸荷。３、从停止到启动有冲击。因为工作机构停止时回油腔的油液已流回油箱，没有油液起缓冲作用。制动时油口互通，故制动较Ｏ型平稳。４、对于单杆双作用油缸，由于活塞两边有效作用面积不等，因而用这种机能的滑阀不能完全保证活塞处于停止状态。 P T 三、Ｍ型符号为 结构特点：在中位时，工作油口Ａ、Ｂ关闭，进油口Ｐ、回油口Ｔ直接相连。机能特点：１、由于工作油口Ａ、Ｂ封闭，工作机构可以保持静止。２、液压泵可以卸荷。３、不能用于带手摇装置的机构。４、从停止到启动比较平稳。５、制动时运动惯性引起液压冲击较大。６、可用于

油泵卸荷而液压缸锁紧的液压回路中。 P T 四、Ｙ型符号为 结构特点：在中位时，进油口Ｐ关闭，工作油口Ａ、Ｂ与回油口Ｔ相通。机能特点：１、因为工作油口Ａ、Ｂ与回油口Ｔ相通，工作机构处于浮动状态，可随外力的作用而运动，能用于带手摇的机构。２、从停止到启动有些冲击，从静止到启动时的冲击、制动性能０型与Ｈ型之间。３、油泵不能卸荷。 P T 五、Ｐ型符号为 结构特点：在中位时，回油口Ｔ关闭，进油口Ｐ与工作油口Ａ、Ｂ相通。机能特点：１、对

液压控制阀的理论研究与设计

液压控制阀的理论研究与设计

第1章绪论 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。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。 液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——油箱、蓄能器等。 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。 1.1 液压技术的发展历史 液压传动理论和液压技术发展的历史可追溯17世纪，当时的荷兰人史蒂文斯（Strvinus）研究指出，液体静压力随液体的深度变化，与容器的形状无关。之后托里塞勒(Torricelli)也对流体的运动进行研究。17世纪末，牛顿对液体的粘度以及浸入运动流动体中的物体所受的阻力进行了研究。18世纪中叶，伯努利提出的流束传递能量理论及帕斯卡提出的静压传递原理，使液压理论有了关键性的进展。1795年英国伦敦的约瑟夫.布拉默(Joseph Bramah 1749~1814)创造了世界上第一台水压机——棉花、羊毛液压打包机。1905年，詹尼（Janney）设计了一台带轴向柱塞泵的油压传动与控制装置，并于1906年成功地应用在弗吉尼亚号战舰的炮塔俯仰、转动机构中。1936年，哈里.威克斯（Harry Vikers）提出了包括先导式溢流阀在内的些液压控制元件有力地推动了液压技术的进步。1958年美国麻萨诸塞州理工学院的布莱克本（Blackburn）、李诗颖创造了电液伺服阀，并于1960年发表了对液压技术有杰出贡献的论著——《流体动力控制》。 现在由于微型计算机与液压技术日益密切的结合，对液压控制阀提出了更高、更新的要求，液压控制已开始形成了一个分支学科，继续不断不断地向高、精、尖的方向发展。 1.2 我国液压阀技术的发展概况 我国的液压工业及液压阀的制造，起始于第一个五年计划（1953~1957年），期间，由于机床制造工业发展的迫切需求，50年代初期，上海机床厂、天津液压件厂仿造了苏联的各类低压泵、阀。 随后，以广州机床研究所为主，在引进消化国外中低压元件制造技术的基础上，自行设计了公称压力为2.5MPa和6.3MPa的中低压液压阀系统（简称广州型），并迅速投入大批量生产。 60年代初期，为适应液压工程机械从中低压向高压方向的发展，以山西榆次液压件厂为主，引进了日本油研公司的公称压力为21MPa的中高压液压阀系列，以及全部加工技术和制造、试验设备，并据此发展、设计成我国的中高压液压闪系统（简称榆次型）。 1968年，当时的一机部组织有关单位，在公称压力21MPa液压阀的基础上，设计了我国一套公称压力为31.5MPa的高压阀系列，并投入批量生产。 为使产品实现标准化、通用化、系列化，我国于1973年再次组成“液压阀联合设计组”，在总结国产高压阀设计、生产经验的基础上，借鉴了国外同类产品的结构，性能、工艺特点，又增补了多种规格和新品种，并使国产阀的安装连接尺寸首次符合国际标准。并于1977年正式

挖掘机多路阀详解(1)

第一节多路阀主油路液压系统 多路阀是工程机械液压系统的重要部件，它是组成液压系统的主要部分，确定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式，多液压作用元件同时动作时的流量分配，如何实现复合动作，决定了工程机械作业时运动学和动力学的特性，动作优先和配合，合流供油和直线行走等。它的设计依据是能否更好地满足工程机械作业要求和工况要求。工程机械多路阀有采用通用的多路阀，但为了更好的满足工程机械的性能要求，不少工程机械采用专用多路阀，专用多路阀液压系统应该是由了解和熟悉工程机械的主机厂来设计。液压系统原理图设计好后，多路阀的结构设计、工艺制造设计可由主机厂委托液压件厂来生产制造。 一，多路阀基本類型 工程机械多路阀液压系统大致可分为两大类：开中心直通六通阀系统和闭中心四通阀（负载敏感阀）系统，两者差异较大，需要分别讨论。

1，多路阀各阀之间油路连接基本方式 多路阀各阀之间油路连接方式主要是液压泵压力油向各阀供油连接方式，供油方式不同则多路阀阀杆同时动作，实现多液压动作元件复合动作时，其运动特性和力学特性不同。多路阀内阀杆油路连通基本方式有串联式、并联式、优先式（串并联）三种。 2 2 1 12 2 1 1 2 2 1 1 （a）串联式（b）并联式（c）串并联式 图14 多路阀阀杆油路连接基本方式 1．串联式（图13（a）所示） 前联换向阀的回油口和后联换向阀的进油口相连，串联油路的特点可以实现两个和两个以上液压动作元件同时动作。液压泵的工作压力是同时工作液压元件压力的总和。 在初期挖掘机上曾采用过这种油路。但是挖掘机一般都在重负荷下工作，为了使结构紧凑，减轻重量，每个液压作用元件都按液压泵压力设计，不允许两个液压元件串联工作，因此串联油路目前在挖掘机上不采用。 2．并联式（图13（b）所示） 液压泵出口压力油并联供给各阀杆，各阀回油并联回油箱，并联油路特点是多路阀杆同时动作时，泵供油首先进入负荷压力最低的液压元件，负荷高的液压元件由于压力低不能动。要实现多液压元件同时动作，必须通过低负荷阀杆节流，提高系统油压，通过各阀杆开口量控制去各液压元件的流量来实现同时动作时的调速。因此并联方式要实现复合动作，须有高超的技术。但是不稳定，随各液压元件负荷变化情况和发动机转速等因素变化。可以说该油路实现同时复合动作较困难。 3．优先式（串并联式）（图13（c）所示） 液压泵出口压力油按上下油优先顺序供油，上游的阀杆打开进行工作时，就把下游阀杆的进油路切断了，因此下游阀就得不到液压泵压力油，就无法动作。优先阀回油路并联回油，虽然如果上游阀杆不在最大开度位置，部分油会通过节流口流向下流阀，存在下流阀控制的液压元件动作的可能性。但是严格来说优先油路只能一个液压作用元件动作。 2，多路阀中位卸载方式 （1）,开中心卸載:多路阀处于中位不工作时,液压泵所供压力油能通过各阀杆直接回油箱,各阀杆都处于进油口和回油口相通,也就是中位是开式的,我们称它为开中心. （2,）闭中心通过卸载阀来卸载:多路阀在中位时,各阀杆进油口都处在关闭状态,液压泵所供压力油不能通过多路阀,被封闭的压力油,必須通过設立缷载阀来卸荷,多路阀中位是关闭的,所以称为闭中心.

调节阀设计

调节阀设计计算选型导则（一） 标题：调节阀设计计算选型导则（一） 1 前言 调节阀是生产过程自动化系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。调节阀直接与流体接触，控制流体的压力或流量。人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论，巧秒的控制思想，复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程；对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。 正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。 2 调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座阀、双座阀、角型阀、套筒阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座阀（VP，JP）：泄漏量小（额定Kv值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。 （2）双座阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角型阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许

截止阀的设计参考建议

截止阀的设计参考建议 船舶上用的最多的就是管路了，比如燃油系统，滑油系统，冷却水系统等之所以成系统就是因为有管路，而控制管路介质流通的就是阀门了，截止阀是其中最常用的阀门。截止阀设计为低进高出，目的是使流动阻力小，在开启阀门时省力。同时阀门关闭时，阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料不受力，不致长时间受到介质压力和温度的作用可延长使用寿命，减少泄漏的几率。另外这样还可在阀门关闭的状态下更换或增添填料，便于维修。很多人认为，截止阀都是低进高出，其实不然。一般情况下截止阀都是低进高出，然而也有一些特殊情况截止阀是高进低出： 1、直径大于100mm的高压截止阀由于大直径阀门密封性能差，采用这种方法截止阀在关闭状态下，介质压力作用在阀瓣上方，以增加阀门的密封性。 2、旁路管道上串联的两个截止阀，第二个截止阀要求“高进低出” 为保证一个检修周期内阀门的严密性，经常启闭操作的阀门要求装设两个串联的截止阀。对于旁路系统而言，此旁路的装设作用有：①平衡主管道阀门前后压力，使开启方便省力，减小主管道阀门的磨损；②启动过程中小流量暖管；③主给水管道上，控制给水流量以控制锅炉升压速度进行锅炉水压试验。按介质流动方向旁路截止阀分别为一次阀和二次

阀，机组正常运行时一次阀和二次阀是关闭的，二者都和介质直接接触。为防止二次阀阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料长时间受到介质和温度作用，以及在运行过程可以更换阀门的填料，二次阀要求的安装方向“高进低出”。 3、锅炉排气、放空截止阀锅炉排气、放空截止阀仅在锅炉启动上水过程中使用，启闭频率小，但常常由于密封不严而造成工质损失，为此有的船舶为了提高严密性将此类截止阀安装方向“高进低出”。 4、电磁速断阀 电磁速断阀的功能是快速关闭，迅速切断燃油供应。电磁速断阀的结构和截止阀的结构相似，如果电磁速断阀也是工质从下部进入，上部流出，则燃油作用在电磁速断阀阀瓣下部的力很大，而电磁速断阀的重锤远小于它。因此，如果工质从下部进入速断阀，则因重锤产生力矩小于燃油压力产生的力矩，当速断阀动作时不能将燃油切断，因而达不到预期的目的。如果工质从速断阀上部进入，则由于速断阀一旦动作后，阀后压力迅速降低，燃油作用在阀瓣下部的力很快降为零，而燃油作用在阀瓣上的力和重锤、杠杆的重力所形成的力 一般大口径和高压状态下采用低进高出的话关闭阀门比较困难，如果在高压大口径状态下采用低进高出，阀杆长期受到水压力容易变形弯曲，影响阀门的安全性和密封性；选用

输油管道控制阀门设计与应用

输油管道控制阀门设计与应用 [摘要]油气储运作为能源保障系统中的重要一环，在国民经济建设中占有极其重要的地位。本文对输油管道中的阀门设计与受力情况进行了分析和论证，综合分析阀门外壁材料在导热性、热膨胀性、抗腐蚀性、工艺性能等方面的需求，用有限元分析方法对阀门结构体进行了三维力学分析。 【关键字】输油管道；控制阀门 1.引言 阀门是管道附件之一，也称阀件。它可以接通或切断管道隔断的介质，调节管道的流率和压力，改变介质流动方向，调节液面等。在长距离输油管道建设中，阀门是输油站和线路上不可缺少的设备，输油站的总阀室就是由阀门和管汇组成的。阀门是输油管道中的一个组成部件，主要承担着油料输送过程中的开启、关闭、压力调节等主要功能。并且在油料传输过程中，阀门所承受的压力还随着温度、油料性质的不同而变化。但是阀门的可靠性和安全性对整个油料运输过程中均起到至关重要的作用，因此在设计阀门的过程中，必须充分考虑到传输过程中压力的动态变化、甚至包括输油管道承受到一定的挤压、变形和震动后对控制阀门的影响。为了实现这一目标，在阀门设计过程中需要将阀门材质、外壳厚度以及受力情况做综合地分析，才能得出最终的设计方案。 2.管壁的选材 2.1阀门外壁材料 材料工艺性能的好坏，会直接影响制造零件的工艺方法、质量及成本。根据使用工况，在阀门外壁材料的选用上，从导热性、热膨胀性、抗腐蚀性、工艺性能等方面考虑。 2.1.1导热性的影响。材料传导热量的性能称为导热性，用导热系数表示。在制定焊接、铸造、锻造和热处理工艺图一中模型时，必须考虑阀门的导热性，防止材料在加热和冷却过程中形成过大的内应力而造成变形与开裂。 2.1.2膨胀系数的影响。膨胀系数指的是材料随着温度变化而膨胀、收缩的变化程度。一般来说，管道受热时膨胀而使体积增大，冷却时收缩而使体积缩小。热膨胀性的大小用线膨胀系数列出常见金属的线膨胀系数。膨胀系数一般而言金属高与陶瓷，但低于高分子材料。 2.1.3抗腐蚀性的影响。抗腐蚀性是指材料抵抗各种介质的侵蚀能力。非金属材料的耐蚀性远远高于金属材料。提高材料的耐蚀性，对于节约材料和延长构件使用寿命具有现实的经济意义。