水液压溢流阀设计及研究

水液压溢流阀设计及研究

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1、水液压溢流阀设计及研究摘要:结合水介质的特性,分析了水压溢流阀和其二级节流阀口结构存在的关键技术难题,在此基础上设计了一种新型的水液压溢流阀。针对关键技术难题,在结构上主要采取了如下措施:阀芯分为两部分,分别以弹簧力压紧与阀座上面,确保了二级节流口的密封性;流体同时作用于阀芯后端,抵消了部分液压力,从而减小了弹簧预压缩力,提高了动态性能和调压范围。关键词:水液压;溢流阀;二级节流  前言  水液压溢流阀作为水液压系统中的关键部件,其研究具有重要意义。目前国内外主要是对先导式水压溢流阀进行研究[1-2],主要是当溢流阀在高压大流量情况下工作时,采用直动式溢流

2、阀结构,会使调压弹簧力很大,使调压性能和动态性能变差。另外水压溢流阀的二级节流阀口结构存在同时密封的问题。为克服以上直动式溢流阀的缺点以及水介质带来的一系列技术难题,设计了一种水液压溢流阀。  1溢流阀的设计  水介质对溢流阀带来的技术难题  由于水介质不同于液压油的性质,水液压溢流阀一般被设计成串联式二级节流阀口形式。但要求两级节流口同时密封,因此造成了过大的加工难度。并且使用一段时间后阀口的磨损和侵蚀,使两级节流口更加难以同时密封,影响了溢流阀的可靠性和稳定性[3-4]。  直动式溢流阀相对于先导式溢流,具有结构简单、泄漏量小、密封控制容易、工作稳定可

3、靠等优点。但他的弹簧刚度太大,在高压、大流量情况下,使调压性能变差,灵敏度降低,影响了其动态特性。  由于水的密度和弹性模量大于液压油,使水更容易通过压力冲击形成水锤现象。而水的低粘度、低阻尼和汽蚀影响,使的水液压溢流阀的震动、噪声和稳定性的问题较油压阀更加突出。  结构工作原理  为解决上述难题,设计了一种新型的水液压溢流阀[5]。  注:1、手轮,2、后弹簧,3、后阀芯,4、后端盖,5、前弹簧,6、前阀芯,7、阻尼塞,8、阀座,9、后端盖,10、阀体,11、前弹簧阀座,12、后弹簧阀座。  工作时,高压水从进水口P进入到阀体10,再通过阻尼塞7进入后阀

4、芯3的前后两侧,并通过前阀芯6与后阀芯3之间的环形缝隙进入第二级节流口上游,此时各处压力相同。随着压力的增加,由于后阀芯3前侧面积稍微大于后侧面积,因此前后两侧所受的压力不同,在压力差的作用下,克服后弹簧2预压缩力,使后阀芯开启。接着有液体流出出口T,在阻尼塞7和环形缝隙两侧形成了压力降,于是前阀芯6在压力差的作用下,克服前弹簧5预压缩力快速开启,形成了二级节流阀口溢流结构,最终达到稳定状态。  结构特点  阀座的台阶结构部分分别与阀芯的两个锥面接触,使得阀芯与阀座形成二级节流阀口结构。阀芯分为前阀芯和后阀芯两部分,可以使两阀芯同时压紧与阀座上面,避免了整

5、体结构中加工精度导致的间隙存在,以及后期使用时磨损和侵蚀造成的不能同时密封,因此可以减低其气蚀和泄露的危害,提高了溢流阀的可靠性。  流体通过小孔进入后阀芯后端,产生压力抵消一部分前端流体产生的压力。通过前后两侧的面积差,使得弹簧刚度大大降低。弹簧刚度降低,有利于提高阀芯运动的灵敏度,减小动态响应时间,且增大了阀的调压范围。  后阀芯的两侧通过小孔连通,在其后端形成了阻尼活塞的结构,使阀芯在移动时受到液压油的阻尼作用,使之灵活而又平稳的移动,压力的平稳性增加,且降低了振动和噪声的影响。  而本设计由于后阀芯前后两侧作用液压力,以及弹簧刚度减小,因此当在后阀

6、芯后端接卸荷孔时,只需克服较小弹簧力,就能使阀芯有很大开度,实现卸荷功能。  2结束语  文章根据已有溢流阀的优缺点,结合水介质对溢流阀的关键技术难题,设计了一种新型的水液压溢流阀,为下一步的样机制造与实验提供了可靠的依据。  参考文献  [1]李壮云.液压元件与系统[M].北京:机械工业出版社,XX.  [2]弓永军.纯水液压控制阀关键技术研究[C].浙江大学,XX.  [3]谢伟,周华,等.先导式纯水溢流阀的研究[J].液压气动与密封,XX:14-16.  [4]张铁华,杨友胜,李壮云.二级节流式阀口的设计及实验研究.液压与气动,XX:12~15.  

7、[5]宋鸿尧,丁忠尧,等.液压阀设计与计算[M].北京:机械工业出版社,XX.

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