带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计.docx

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带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计

带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计

摘要：

电液比例技术发展迅猛，以其控制精度较高、结构简单、成本合理等优点在工业生产中获得了越来越来广泛的应用，它的发展程度也可从一个侧面反映一个国家液压工业技术水平，因而日益受到各国工业界的重视。

本设计的课题是电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀。

在对该阀各部分的结构、原理及性能参数进行详细分析的基础上，完成了功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀，通径为32mm，最大流量为480L/min，进油口额定工作压力为31.5MPa，出油口额定工作压力为30.5MPa的电液比例节流阀的结构设计与参数设计。

关键词：

电液比例节流阀；插装阀；比例电磁铁

Thedesignoftwostageelectro-hydraulicproportionalthrottlevalvewithdisplacementelectricityfeedback

Majority:

MachineDesign＆ManufacturingandAutomation

Abstract:

Thetechnologyofelectro-hydraulicproportionaldevelopsswiftlyandviolently,ithasmoreandmorecomethewidespreadapplicationintheindustrialproductionbyitsprecisioncontrol,thesimplystructure,thereasonablecostandsoon,itsdegreeofdevelopmentalsomightreflectanationalhydraulicpressureindustrialtechnologylevelfromaside,sothistechnologyreceivedmoreandmorevaluebythevariouscountries'industrialfield.

Thetopicofthisgraduationprojectispreciselyonekindofelectro-hydraulicproportionalvalve----twostageelectro-hydraulicproportionalthrottlevalve.Thisdesignwillfirstcarryondetailedanalysistothestructure,principleandfunctionparameterofvariouspartofthiskindofvalve,thencompletethestructuraldesignandtheparameterdesignofthetwostageelectro-hydraulicproportionalthrottlevalve,thisvalve'smainstageiscartridgevalve,itsforerunnerstageisthreecontactsreducedpressureoverflowvalve.Thisvalve'srectumis32mm,anditsmaxregulatedflowis480L/min,theoilinputportfixedworkingpressureis31.5MPa,theoutputportfixedworkingpressureis30.5MPa.

Keyword:

Electro-hydraulicproportionalthrottlevalve;Cartridgevalves;Proportionelectro-magnetratioelectromagnet

前言…………………………………………………………………………………………………………16

正文…………………………………………………………………………………………………………17

1流量阀控制流量的一般原理……………………………………………………………………………17

1.1流量控制的基本原理……………………………………………………………………………17

1.4主阀阀芯节流口形式的确定……………………………………………………………………18

2比例节流阀结构设计…………………………………………………………………………………18

2.1插装阀介绍……………………………………………………………………………………19

2.2控制盖板的设计………………………………………………………………………………19

2.3插装式主阀设计…………………………………………………………………………………21

2.4先导阀设计………………………………………………………………………………………30

2.5弹簧的选用………………………………………………………………………………………38

2.6公差与配合的确定………………………………………………………………………………39

2.7比例放大器………………………………………………………………………………………40

2.8比例电磁铁………………………………………………………………………………………42

2.9结构设计小结……………………………………………………………………………………45

3节流阀工作总原理分析及其性能参数指标……………………………………………………………45

3.1原理分析…………………………………………………………………………………………45

3.2静态性能指标……………………………………………………………………………………47

3.3动态性能指标……………………………………………………………………………………48

结论…………………………………………………………………………………………………………49

致谢…………………………………………………………………………………………………………50

参考文献……………………………………………………………………………………………………51

科技译文……………………………………………………………………………………………………52

前言

现代工业的不断发展对液压阀在自动化、精度、响应速度方面提出了愈来愈高的要求，传统的开关型或定值控制型液压阀已不能满足要求，电液伺服阀因此而发展起来，其具有控制灵活、精度高、快速性好等优点。

而电液比例阀是在电液伺服技术的基础上，对伺服阀进行简化而发展起来的。

电液比例阀与伺服阀相比虽在性能方面还有一定差距,但其抗污染能力强，结构简单，形式多样，制造和维护成本都比伺服阀低，因此在液压设备的液压控制系统应用越来越广泛。

今天，一个国家的电液比例技术发展程度将从一个侧面反映该国的液压工业技术水平，因此各发达国家都非常重视发展电液比例技术。

我国在电液比例技术方面，目前已有几十种品种、规格的产品，年生产规模不断扩大，但总的看，我国电液比例技术与国际水平比有较大差距，主要表现在：

缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱，品种规格不全，并缺乏足够的工业性试验研究，性能水平较低，质量不稳定，可靠性较差，以及存在二次配套件的问题等，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。

基于以上所述，本设计将对电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀进行设计。

该阀的功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀。

本说明书各章节安排如下：

第一章给出了电液比例电液阀的定义，概述了电液比例阀特点、分类及其发展阶段。

另外还对电液比例流量阀、电液比例节流阀作了简单的介绍。

第二章对流量控制的基本原理进行阐述，是本设计理论依据的基础。

第三章是本阀结构设计的详细过程，依次对阀的组成部分如控制盖板、插装式主阀、先导阀进行了设计计算，并对比例放大器、比例电磁铁也进行了介绍与分析。

此章是整个说明书的核心章节。

第四章在结构设计完成之后对阀的具体控制原理和性能参数进行了阐述。

由于本次毕业设计是我的第一次综合性设计，在设计的过程中，将有一定的困难，无论设计概念上的模糊或经验上的缺乏都可能导致设计的失误与不足，在此，恳请各位老师给以指正。

相信我一定会圆满完成本次毕业设计任务的。

1流量阀控制流量的一般原理

本阀是电液比例节流阀，最终控制的是液压系统中的流量，即实现节流，故下面将对流量控制的基本原理进行阐述。

1.1流量控制的基本原理

不管各类流量阀结构有何不同，其依据的控制原理都是一样，查文献[３]的102页，得以下这个公式：

（2-1）

式中：

――流量阀控制的流量；

――与节流口形状、油液密度和和油温相关的系数，具体数值应该由实验得出。

在一定的温度下，

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0.5～1.0之间，应由实验求得。

由式（1-1）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。

1.2流量阀的控制方式

（1）节流控制

如式（1-1）中，C为常数，因此一般不能对它进行调节，而控制来调节流量很不方便，一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。

一般来说节流口为薄壁孔时0.5，细长孔时1。

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。

（2）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。

1.3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（3-1）中为0.5，因而式（3-1）变为下式：

（2-2）

本设计拟定调节的方法为将阀芯置于阀套之中，阀芯圆周上开有一定面积梯度的沟槽，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。

1.4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[4]109页）:

（1）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。

一般用于对性能要求不高的场合。

（2）偏心式节流口在阀芯上开一个截面为三角形（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，一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合。

（3）轴向三角槽式节流口在阀芯端部开有一个或两个斜三角槽,轴向移动阀芯就可以改变三角槽通流面积从而调节流量。