液壓減壓閥的設(shè)計(jì)步驟 減壓閥的設(shè)計(jì)步驟 減壓閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 油壓減壓閥的設(shè)計(jì)步驟 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用,現(xiàn)在介紹液壓減壓閥的設(shè)計(jì)步驟減壓閥的設(shè)計(jì)內(nèi)容 減壓閥的設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容主要包括以下幾個方面:根據(jù)已知的額定工作壓力要求,合理選擇閥的結(jié)構(gòu)形式(繪制出閥的結(jié)構(gòu)草圖);根據(jù)已知的額定流量以及其他靜態(tài)性能指標(biāo)要求,確定閥的主要結(jié)構(gòu)尺寸(繪制出閥的零件圖及工作總裝配圖);再根據(jù)已知閥結(jié)構(gòu)尺寸估計(jì)閥的靜態(tài)性能好壞,必要時(shí)還要進(jìn)行動態(tài)特性的計(jì)算機(jī)仿真,根據(jù)靜、動態(tài)分析結(jié)果,對有關(guān)參數(shù)作必要的修改。 計(jì)算分為幾何尺寸的確定和靜態(tài)特性計(jì)算兩部分。幾何尺寸的確定主要包括主閥芯直徑D和小直徑D1,阻尼孔直徑d0和長度L0,主閥閥口大開口量Smax,閥體槽寬B1和B2,主閥彈簧的裝配長度L等。初步確定這些主要幾何尺寸以后,就要根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行靜態(tài)特性計(jì)算。由于主閥彈簧剛度K1和預(yù)壓縮量X1以及導(dǎo)閥彈簧剛度K2和預(yù)壓縮量X2是與靜態(tài)特性密切相關(guān)的,所以在靜態(tài)特性計(jì)算中要涉及到這些量。靜態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算包括下列內(nèi)容:主閥芯小位移量Xmin和大位移量Xmax;主閥彈簧剛度K1和預(yù)壓縮量X1;低調(diào)定壓力Pmin和高調(diào)定壓力Pmax時(shí)阻尼孔所造成的低壓力降△Pmin和高壓力降△Pmax的核算;進(jìn)口壓力為公稱壓力Ps,出口壓力為低調(diào)定壓力Psmin時(shí)進(jìn)口油腔到主閥芯上端油腔的內(nèi)泄漏量q,阻尼孔直徑d0和長度L0的確定; 4.2上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥液壓減壓閥的設(shè)計(jì)步驟減壓閥的設(shè)計(jì)步驟4.2.1主要結(jié)構(gòu)尺寸的初步確定[7](1)減壓閥的進(jìn)出口直徑D0(單位為m)(2-9) 式子中:qs-閥的公稱流量; [Vs]-進(jìn)出油口處油液的許用流速,一般取[Vs]=6m/s。 所以,取進(jìn)出口直徑D0=48mm (2)主閥芯大直徑D及中間小直徑D1。適當(dāng)增大主閥芯大直徑D,可以提高閥的靈敏度,降低壓力超調(diào)量;可以提高開啟壓力,保證閥的壓力穩(wěn)定。不過,D值過大時(shí)將會使閥的結(jié)構(gòu)尺寸和閥芯質(zhì)量加大、主閥上腔容積增加,導(dǎo)致動態(tài)過渡時(shí)間延長。 從強(qiáng)度考慮:D1≥D/2 (cm) 通過主閥芯與閥體間環(huán)形通道的流量公式為:,上式中流量Q以公稱流量代入,環(huán)形通道中油液流速V≤6m/s,取d1=D/2,則:(2-48) 式子中:—公稱流量(L/min), 根據(jù)已知條件=500L/min,計(jì)算得出:D≥49.19mm 。 所以,取D=50mm, D1=25mm (3)尼小孔直徑d0及長度L0,設(shè)計(jì)時(shí)一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選?。?/p> d0=(0.08~0.12)×, L0=(7~19)×d0 (2-50) d0與L0的確定是十分重要的:如果d0太大或L0太短,則起不到阻尼作用,這不僅影響到出口壓力的穩(wěn)定性,而且還會使通過導(dǎo)閥的外泄漏量增大;反之,如果d0太小或者L0太長,則會影響減壓閥的動態(tài)性能,例如會使出口壓力超調(diào)量加大。所以,取d0=1.2mm , L0=23mm (4)主閥閥口大開口量Smax。 為使閥口的大開口量Smax時(shí),油液流經(jīng)閥口不產(chǎn)生擴(kuò)散損失,應(yīng)使開口面積max不大于主閥芯與主閥體間環(huán)形截面面積即 (2-51) 上式中,取D1=D/2,則 Smax≤0.187D=0.187×50=9.35mm 所以,取 Smax=10mm。 (5)閥體的槽寬腔B1和B2。 槽寬腔B1和B2可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置確定 (6)主閥芯與先導(dǎo)閥蓋的間距L2 L2≥Smax (cm) (2-52) 式中Smax—主閥閥口大開口量(cm)。 (7)先導(dǎo)錐閥角2的選定。 適當(dāng)減小先導(dǎo)閥錐角2,除了可以減小先導(dǎo)閥的液動力剛度、提高先導(dǎo)閥的穩(wěn)定性外,還可以增大閥芯與閥座接觸的支反力R,提高密封性能,以免在外界油壓發(fā)生變化時(shí),由于密封性能不良,導(dǎo)致先導(dǎo)閥振動,如圖所示。但是先導(dǎo)閥錐角2也不易取得過小。因?yàn)殄F角過小,一方面影響閥的溢流性能,另一方面導(dǎo)致支反力R過大。一般取2=40°,較新的減壓閥可以取2=24°。 如圖4-1
4.2.2 主閥彈簧的設(shè)計(jì)主閥彈簧的作用是在主閥芯上升時(shí)作為復(fù)位力,并且主閥彈簧剛度較小,因此又稱為弱性彈簧。減小主閥彈簧的剛度K1,有利于提高減壓閥的壓力穩(wěn)定性,但是,K1值過小會使減壓閥動態(tài)過渡時(shí)間延長,降低閥的動態(tài)性能。所以,合理的選擇主閥彈簧的剛度K1很是重要。 根據(jù)已有的性能良好的減壓閥資料統(tǒng)計(jì)[3],主閥彈簧的預(yù)壓緊力Pt可以按照以下范圍來選?。簩τ诠ぷ鲏毫?1~31.5Mpa的減壓閥,額定流量小于250L/min時(shí),主閥彈簧的預(yù)壓緊力Pt=19.6~45N;額定流量q=250L/min~500L/min時(shí),主閥彈簧的預(yù)壓緊力Pt=58.8~78.4N;額定流量q>1000L/min時(shí),主閥彈簧預(yù)壓緊力Pt=196~294N。主閥彈簧的預(yù)壓縮量Y按下列計(jì)算公式計(jì)算得: Y=(2~5)×S (9-53) 式中的系數(shù),在大流量時(shí)取大值,反之取小值。S—主閥開口量(cm)。 所以,取 Y=20mm。 減壓閥經(jīng)過阻尼孔后的壓力損失經(jīng)驗(yàn)為:2~3bar(即0.2~0.3Mpa) 根據(jù)計(jì)算公式得: (9-54) 式子中,Pmin=0.2Mpa,Pmax=0.3Mpa,r—閥芯低面槽的半徑(cm), Y—主閥彈簧的預(yù)壓縮量(cm),Smax—閥口大開口量(cm)。 計(jì)算得出:k1=3140N/m。 在主閥彈簧的剛度K1和預(yù)壓縮量Y選定之后,計(jì)算出主閥彈簧的預(yù)壓緊力Pt,有公式K1=Pt/Y得,Pt=62.8N。 Pt在額定流量q=250L/min~500L/min時(shí),主閥彈簧的預(yù)壓緊力Pt=58.8~78.4N范圍內(nèi),所以符合要求。 現(xiàn)在已知條件:主閥彈簧的大載荷F=K1×(Smax+Y)=3140×(0.01+0.02)=94.2N,變量為30mm,計(jì)算出彈簧的主要尺寸。 根據(jù)工作要求確定彈簧的結(jié)構(gòu)、材料和許用應(yīng)力,要求中需滑閥動作靈敏、可靠;所以這種彈簧材料為碳素彈簧應(yīng)該列為第Ⅰ組類 - 首先初選彈簧的直徑為d=2mm,
- 選擇彈簧的指數(shù)C,有表12-6[2] 李振清,彭榮濟(jì),崔國泰合編,《機(jī)械零件》,北京工業(yè)學(xué)院出版社.1987],C=10 這里也考慮到了外徑為20mm左右。
- 計(jì)算彈簧絲的直徑,有公式得:曲度系數(shù)
=1.145 (12-3) 有表12-1[2]查得,彈簧材料在d=2mm時(shí),碳素彈簧鋼絲的拉伸強(qiáng)度極限=2000Mpa,查表12-3得,=0.4×2000=800Mpa。大工作載荷為F,其強(qiáng)度公式為: 再根據(jù)設(shè)計(jì)公式: =1.86mm (12-5) 式中—彈簧材料的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(Mpa); F—軸向載荷(N); d —彈簧絲的直徑(mm); C—彈簧指數(shù),又稱為旋繞比,C=,為彈簧的中徑; K—曲度系數(shù),又稱應(yīng)力修正系數(shù)。 d<2mm,說明與初選值相符。 故采用d=2mm的彈簧絲。 - 計(jì)算彈簧的工作圈數(shù)
有公式,G—彈簧材料的剪切彈性模量,對于鋼G為80000Mpa,青銅G為40000Mpa; =6.37,取為7圈 (12-2)所以,n=7; - 彈簧的穩(wěn)定性校核
彈簧的自由高度與中徑之比,稱為高徑比b,也稱為細(xì)長比。 當(dāng)高徑比b值較大時(shí),軸向載荷F如果超過一定的限度,就會使彈簧產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失穩(wěn),這在工作中是不允許的,故設(shè)計(jì)壓縮彈簧時(shí)應(yīng)該給予校核。 要使壓簧不產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象,其高徑比應(yīng)該小于臨界高徑比即 b=/≤,的值視彈簧端部支承方式而定。端部支承為兩端固定時(shí)=5.3,一端固定,一段可自由轉(zhuǎn)動時(shí)=3.7,兩端可自由轉(zhuǎn)動時(shí)=2.6。 彈簧的節(jié)距 t, 由表12-4[1]查得:t=d+≥d+/n+0.1d=2+30÷7+0.2=6.49mm (表12-4) —相鄰兩圈間的間隙(mm), 所以,取t=7mm.兩端支承圈共為2.5圈,有表12-4查得彈簧的自由高度為: = nt + 2d=7×7+2×2=53mm。 (表12-4) 高徑比: b=/==2.65, 一端固定,一端可以自由轉(zhuǎn)動,=3.7,故穩(wěn)定。 - 其他計(jì)算
極限載荷 有表12-3查得 =1.25×800=1000Mpa 則彈簧的極限載荷為: =127.12N 小工作載荷取為:=0.4F=0.4×94.2=37.68N 極限載荷下的變形量:=40.4mm 極限載荷下的彈簧高度:=53-40.4=12.6mm。 大工作載荷下的彈簧高度:=53-30=23mm。 小工作載荷下的彈簧高度:=53-10=43mm。 彈簧的中徑、外徑D、內(nèi)徑為: =Cd=10×2=20mm ,D=+d=22mm , =-d=18mm 總?cè)?shù):=n+2.5=7+2.5=9.5 彈簧螺旋線升角:=6.6° 彈簧的展開長度L為:L==596.75≈597mm。 - 畫工作圖
彈簧的端部結(jié)構(gòu)對彈簧的正常工作起著很重要的作用。比較重要的壓簧的兩端各有3/4~1圈的并緊支承圈,端面經(jīng)磨平并與彈簧的軸線垂直。圖4-2 技術(shù)要求:1.總?cè)?shù):=9.5 2.工作圈數(shù):n=7 3.旋向 右旋 4.展開長度L=597mm, 5.制造技術(shù)條件按GB1239-76。 4.2.3先導(dǎo)閥彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算1)首先初選彈簧的直徑為d=3mm,根據(jù)工作要求確定彈簧的結(jié)構(gòu)、材料和許用應(yīng)力,這種彈簧也選用碳素彈簧鋼絲,但應(yīng)該列為第Ⅱ組類。當(dāng)壓力為35Mpa時(shí),壓力損失(0.2Mpa~0.3Mpa),先導(dǎo)閥的大載荷Fmax=34.8×=437N。 2)選擇彈簧的指數(shù)C,有表12-6[2 3)計(jì)算彈簧絲的直徑,有公式得:曲度系數(shù) =1.40 (12-3) 有表12-1[2]查得,彈簧材料在d=3mm時(shí),碳素彈簧鋼絲的拉伸強(qiáng)度極限=1700Mpa,查表12-3得,=0.4×1700=720Mpa。大工作載荷為F,其強(qiáng)度公式為: 再根據(jù)設(shè)計(jì)公式: =2.94mm (12-5) 式中—彈簧材料的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(Mpa); F—軸向載荷(N); d —彈簧絲的直徑(mm); C—彈簧指數(shù),又稱為旋繞比,C=,為彈簧的中徑; K—曲度系數(shù),又稱應(yīng)力修正系數(shù)。 d<3mm,說明與初選值相符。 故采用d=3mm的彈簧絲。 4)計(jì)算彈簧的工作圈數(shù) 有公式,G—彈簧材料的剪切彈性模量,對于鋼G為80000Mpa,青銅G為40000Mpa; =10.7,取為11圈 (12-2) 所以,n=7; 5)彈簧的穩(wěn)定性校核 節(jié)距 由表12-4[1]查得:t=d+≥d+/n+0.1d=3+10÷11+0.3=4.2mm —相鄰兩圈間的間隙(mm), 所以,取t=5mm.兩端支承圈共為2.5圈,有表12-4查得彈簧的自由高度為: = nt + 2d=5×11+2×3=61mm。 (表12-4) 高徑比: b=/==5.08, 一端固定,一端可以自由轉(zhuǎn)動,=5.3,故穩(wěn)定。 6)其他計(jì)算 極限載荷 有表12-3查得 =1.25×720=900Mpa 則彈簧的極限載荷為: =567.72N 小工作載荷取為:=0N 彈簧的剛度計(jì)算,有式子得:=42.61N/mm。 (12-7) 極限載荷下的變形量:=13.32mm 小工作載荷的變形量為0。 極限載荷下的彈簧高度:=61-13.32=47.68mm。 大工作載荷下的彈簧高度:=61-10=51mm。 小工作載荷下的彈簧高度: 彈簧的中徑、外徑D、內(nèi)徑為: =Cd=4×3=12mm ,D=+d=15mm , =-d=9mm 總?cè)?shù):=n+2.5=11+2.5=13.5 彈簧螺旋線升角:=7.56°≈7.6° (表12-4) 彈簧的展開長度L為:L==513.189≈513.2mm。 7)畫工作圖 彈簧的端部結(jié)構(gòu)對彈簧的正常工作起著很重要的作用。比較重要的壓簧的兩端各有3/4~1圈的并緊支承圈,端面經(jīng)磨平并與彈簧的軸線垂直。圖4-3 技術(shù)要求:1.總?cè)?shù):=13.5 2.工作圈數(shù):n=11 3.旋向 右旋4.展開長度L=513.2mm, 5.制造技術(shù)條件按GB1239-76。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求 |