1、 毕业设计用纸共 28 页 第 1 页摘要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，结构尺寸小等优点。本论文讲了液压控制阀，包括溢流阀、顺序阀、压力阀，重点说明溢流阀。首先先简单的阐述液压控制阀在国内的发展状况和分类，再重点阐述了溢流阀的结构，包括先导和直导两种，并且对各自的静、动性能进行分析极其简单的应用。最后重点讲了溢流阀零件编程和工件的夹紧。因此，加工出来的零件符合设计的要求。关键词：溢流阀 ，数控编程，加工工艺，工装。毕业设计用纸共 28 页 第 2 页第 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
2、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
3、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
4、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。1.2 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（19531957 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
5、程机械从中低压向高压方向的发展，以山西榆次液毕业设计用纸共 28 页 第 3 页压件厂为主，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
6、国产阀的安装连接尺寸首次符合国际标准。并于 1977 年正式完成了公称压力为 31.MPa 的高压阀新系列的设计。1978 年起，通过全系列图纸的审查、试制、鉴定等工作，并在全国推广使用。1982年，通过了全系列的定型工作。故上述产品简称为“82 年联合设计型高压液压阀系列” 。为适应高压、大流量的液压传动要求，济南铸锻研究所、上海 704 研究所和北京冶金液压机械厂等单位，自 1976 年开始，还引进、消化和研制了二通插装阀（简称 CV 阀） ，并在 80 年代初期，完成了自己的系列。二通插装阀作为不同于常规阀的另一类液压阀类，也正在开拓着它的使用范围。此外，随着组合机床在机械制造行业中的广
7、泛应用，1975 年，大连组合机床研究引进、消化、吸收和研制了叠加式液压阀。建国以来，我国液压行业及液压阀的制造生产，从无到有，发展很快，取得了巨大的成绩。但与国外同类产品相比，品种和性能指标还有较大差距。为了提高我国液压行业的综合素质，国家机械部制定了以下调整原则：A 类重点发展产品（包括国产的电液伺服阀、比例阀和数字控制阀以及引进、消化德国力士乐公司的压力为 21、35、63MPa，通径为 632mm 的三大类液压阀和我国自行开发的叠加阀、插装阀及 GE 系列阀等） ；B 类允许保留和过渡产品（包括目前应用面广、市场需求最大，一时尚无替代产品；国内 70 年代、80 年代开发的，现在已成为
8、主导产品，虽然技术上达不到国际 80 年代水平，但需要保留一段时间的产品。 ）C 类限制发展和逐步淘汰产品。 （指水平低，性能差，耗能耗材的产品，不符合标准的落后产品，不符合标准的老产品，具体指我国 50、60 年代设计的广州型中低压系列，及与之相仿的早期产品。 ）1.3 本课题的目的及研究范围作为工科类院校，特别是机械专业，液压技术是一门必不可少的课程，但由于学科本身内容的复杂程度和教学条件的限制，不能轻易地使教师讲得清楚，学生听得明白。有监于此，本课将重点对溢流阀部分进行加工与设计，主要研究对象为溢流阀。在进行加工的同时，对溢流阀部分零件进行编程。最后，针对溢流阀的理毕业设计用纸共 28
9、页 第 4 页论研究进行讨论，内容包括溢流阀的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况以及各种阀的比较等，此外还对卡盘进行分类和工具的夹紧。毕业设计用纸共 28 页 第 5 页压 力 控 制 阀 直 动 式差 动 式三 节 同 心 式二 节 同 心 式滑 阀 式直 动 型先 导 型远 程 调 压 阀普 通 溢 流 阀电 磁 溢 流 阀 三 节 同 心 式二 节 同 心 式卸 荷 溢 流 阀 （ 单 向 溢 流 阀 ）溢 流 阀 单 向 减 压 阀定 差 减 压 阀定 比 减 压 阀溢 流 阀 直 动 型 顺 序 阀先 导 型 顺 序 阀顺 序 阀压 力 继 电 器第 2 章 压力控制阀的分类与型
10、号液压系统中，用来控制系统的压力、流量和液流方向的元件均称为液压控制阀，简称液压阀。液压阀品种繁多，规格复杂，按工作原理可划分为以下几种：通断式控制元件（即开关或定值控制阀）：这是常用的一类液压阀，又称普通液压阀。伺服式控制元件：压力伺服阀、流量伺服阀等。比例式控制元件：比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀等。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
11、阀。常见种类如下：毕业设计用纸共 28 页 第 6 页POOPP(a)(b)(c)(d)A-(c) (d)PT(a)(b)第 3 章 溢流阀3.1 溢流阀的结构 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。 溢流阀的根据结构可分为直动型和先导型两种。一直动型溢流阀图 3-1 直动型溢流阀结构简图（a）锥阀式 (b)球阀式 (c)滑阀式 (d)溢流阀的基本符号1-调压螺栓 2-弹簧 3-阀芯 4-阀体（含阀座） 锥阀式和球阀式又叫座阀式溢流阀，特点是动
12、作灵敏，密封性能好，配合没有泄漏间隙，但导向性差，冲击性较强，阀座阀芯易损坏。滑阀式由于阀口有一段密封搭合量，稳定性较好，不易产生自激振动，但动作反应较慢。下面以锥阀式 DBD 直动型溢流阀为例说时其工作原理：图 3-2 锥阀式 DBD 直动型溢流阀（插装式）毕业设计用纸共 28 页 第 7 页（a）结构图 （b）局部放大图 （c）简化符号 （d）详细符号1-偏流盘 2-锥阀 3-阻尼活塞 4-调节杆 5-调压弹簧 6-阀套 7-阀座（1）工作原理: 设弹簧预紧力为 Ft,活塞底部面积为 A 则：当 PA Ft 时,阀口打开,PT,稳压溢流或安全保护。 锥阀开启后,由 1得锥阀的力平衡方程为：
13、PAK( + )+G F +Fs Fj0Xf即： P= K( + )+G F +Fs Fj/A 0Xf(3-1)式中 ： K、 分别为弹簧刚度和预压缩量（m）;G 为阀芯自重（水平时不0X考虑）:F 为阀芯与阀套间的摩擦力（N） ；Fs 为稳态液动力（N） ；Fj 为射流力(N)。f此处 Fs=0, Fj=KX(N)P=( K +G F )/A (3-2)0Xf（2） 调压原理：调节调压螺帽改变弹簧预压缩量,便可调节溢流阀调整压力。（3） 特点：从式（3-2）可知这种阀的进口压力 P 不受流量变化的影响,被控力 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
14、时,K 就相应地较大,不但手调困难,且 Ft 略有变化,p 变化较大,所以一般用于低压小流量场合。二先导式溢流阀先导阀 -直动式锥阀，硬弹簧。（1）组成 : 带有导向圆锥面的锥阀（二级同心式）和软弹簧主阀 滑阀和软弹簧。带有多节导向圆锥面的锥阀（三级同心式）和软弹簧毕业设计用纸共 28 页 第 8 页KPT遥 控 口进 油 口出 油 口P1a2符 号图 3-3 YF 型三节同心先导溢流阀（板式）1、阀体 2、主阀座 3、主阀芯 4、阀盖（先导阀体）5、先导阀座 6、先导阀锥式阀芯 7、调压弹簧 8、调节杆 9、调压螺栓 10、手轮 11、主阀弹簧先导型溢流阀的先导阀是一个小规格的锥阀式直动溢流
15、阀，其弹簧用于调定主阀部分的溢流压力。主阀的弹簧不起调压作用，仅是为了克服摩擦力使主阀芯及时回位而设置。(2) 工作原理：设 Ac 为先导阀阀座孔面积（m ）,Fx、Kx 为先导阀弹簧预紧2力、刚度,F t、G、F f、K y为主阀弹簧预紧力、自重、摩擦力。当 P2Ac Fx 时,导阀打开,主阀两端产生压差:p当 p Ft+G+F 时,主阀打开稳压溢流或安全保护。f由 1得主阀芯和导阀的力平衡方程分别为： fyFGKAP)(021毕业设计用纸共 28 页 第 9 页)(02XKAPxc由上两式可得溢流阀进口压力为：（Pa） (3-3)(1)(0012 fycx FGA调压原理：调节调压螺帽,改
16、变硬弹簧力,即可改变压力。特点: 溢流阀稳定工作时,主阀阀芯上部压力小于下部压力。 即使下部压力较大,因有上部压力,弹簧可做得较软,流量变化引起阀心位置变化时,弹簧力的变化量较小,压力变化小。 又 调压弹簧调好后,上部压力为常数。 压力随流量变化较小,克服了直动式溢流阀的缺点。 还 先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的 1%左右 先导阀阀座孔的面积 AC、开口量 x、调压弹簧刚度 KX都不必很大 先导型溢流阀广泛用于高压、大流量场合。3.2 溢流阀的主要性能一静态特性：(1) 压力调节范围定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降最大和最小调定压力差值。（2）
17、启闭特性定义：溢流阀从开启到闭合全过程的被控压力 p 与通过溢流阀的溢流量 q 之间的关系。 一般用溢流阀处于额定流量、额定压力 Ps 时，开始溢流的开启压力 Pk和停止溢流的闭合压力 P 分别与 Ps 的百分比来表示。B开启压力比： =(Pk/Ps) 100% K闭合压力比： =( P /Ps) 100% B两者越大及越接近,溢流阀的启闭特性越好。一般规定：开启压力比应不小于90%，闭合压力比应不小于 85%，其静态特性较好。(3) 卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。(4) 最大允许流量和最小稳定流量：溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声
18、。二动态特性毕业设计用纸共 28 页 第 10 页（1）压力超调量：最大峰值压力与调定压力的差值。（2）响应时间：指从起始稳定压力与最终稳态压力之差的 10%上升到 90%的时间。(即图 3-4 中 A、B 两点的间的时间间隔)（3）过渡过程时间：指从调定压力到最终稳态压力的时间。(即图 3-4 中 B 点到 C 点间的时间间隔)（4）升压时间：指溢流阀自卸荷压力上升至稳定调定压力所需时间。 （即图 3-5 的t 1）（5）卸荷时间：指卸荷信号发出后由稳态压力状态到卸荷压力状态所需的时间。(即图 3-5 中的t 2)1.05(pn-)9.(-) ptpP0CBAt 1图 3-4 流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性
