液压控制阀理论研究与设计.docx

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液压控制阀理论研究与设计

摘要

本次毕业设计是液压控制阀的理论研究与设计，重点对溢流阀、减压阀及顺序阀的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况进行阐述，以及结合CAD技术对液压阀的设计，重点是对溢流阀的优化设计，使溢流阀的静、动态性能得到了明显的改善,取得了显著的经济效益。

本设计绘制了溢流阀的二维图纸，方便于进行讨论研究。

关键词：

溢流阀；减压阀；顺序阀；优化设计

Abstract

Thetopicofthisgraduationprojectisthetheoreticalresearchanddesignofthehydraulic-controlvalve.Thepointistoexpatiateontheoperationprincipleandfunctionandtypeandusesituationofoverflowvalveandpressure-reducingvalveaswellassequencevalve.AnddependonCADtodesignthehydraulic-controlvalve.Thepointisoverflowvalve,inordertomakeitsstaticanddynamiccharacteristicsofthereliefvalvebetterandgetreasonableeconomicachievement.Inthegraduationproject,thedetaileddrawingofoverflowvalvehasbeendrawnbyAutoCADinordertomakeprojectconvenient.

Keywords：

overflowvalve；pressure-reducingvalve；sequencevalve;betterdesign

1引言………………………………………………………………………1

1.1液压技术的发展历史……………………………………………2

1.2我国液压阀技术的发展概况……………………………………2

1.3本课题的目的及研究范围………………………………………3

1.4本章小结…………………………………………………………3

2压力控制阀的调压原理与分类…………………………………………3

2.1压力控制阀的调压原理…………………………………………3

2.1.1压力可调………………………………………………………4

2.1.2压力负反馈……………………………………………………5

2.2我国常用的压力控制阀的分类……………………………………5

2.3我国引进的德国力士乐公司压力阀系列…………………………6

2.4本章小结……………………………………………………………6

3溢流阀……………………………………………………………………7

3.1溢流阀的结构和工作原理…………………………………………7

3.1.1直动型溢流阀…………………………………………………7

3.1.2先导式溢流阀…………………………………………………9

3.2溢流阀的主要性能………………………………………………12

3.2.1静态特性………………………………………………………13

3.2.2动态特性………………………………………………………14

3.3溢流阀的基本应用………………………………………………16

3.4本章小结…………………………………………………………16

4减压阀…………………………………………………………………17

4.1减压阀和结构及工作原理………………………………………17

4.1.1先导级由减压出口供油的减压阀……………………………18

4.1.2先导级由减压进口供油的减压阀……………………………19

4.2减压阀的主要性能及基本应用…………………………………21

4.3本章小结…………………………………………………………21

5顺序阀………………………………………………………………22

5.1顺序阀的结构和工作原理……………………………………22

5.1.1直动型顺序阀………………………………………………22

5.1.2先导型顺序阀………………………………………………23

5.2调压回路…………………………………………………………24

5.2.1单级调压回路………………………………………………24

5.2.2双向调压回路………………………………………………25

5.3减压回路………………………………………………………26

5.4本章小结………………………………………………………26

6液压阀的设计……………………………………………………27

6.1溢流阀的优化设计……………………………………………27

6.1.1设计基础及背景……………………………………………28

6.1.2优化目标和被优参数的确定………………………………28

6.1.3应用单纯形法进行溢流阀的优化设计……………………29

总结……………………………………………………………………32

参考文献………………………………………………………………33

致谢……………………………………………………………………35

附录……………………………………………………………………44

1引言

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。

2008年1月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。

本文是我在指导老师和同学们的帮助下，结合自身所学知识所得拙劣之作，主要记录了关于液压控制阀的理论研究与设计的过程，论文附有系统装配图，以便于使用人员对系统有更加直观的了解。

在学校的图书馆，我查阅了许多有价值的资料，对于其中的英文文献部分，由于鄙人外文水平有限，理解上有可能存在偏差或者错误，有幸的是在毕业设计的过程中，老师和同学的帮助使我有机会更正了其中的部分偏差和错误，这对我以后的成长无疑是有帮助的。

通过这次设计实践，我对液压系统的组成、结构有了深入的了解。

在对液压控制阀装配图的绘制过程中，我遇到了许多实际性的问题，明白作为一个设计人员，不仅要对理论原理有所了解，还要考虑实际的装配工艺性问题，这是我此次设计的最大体会。

由于设计时间和本人的设计水平有限，还有很多方面考虑不是很周详，敬请阅读本文的各位专家予以指正。

1.1液压技术的发展历史

液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。

如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。

1795年英国约瑟夫·布拉曼（JosephBraman,1749-1814），在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。

1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。

第一次世界大战（1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。

液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。

1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。

20世纪初康斯坦丁·尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动（液力联轴节、液力变矩器等）方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。

第二次世界大战（1941-1945）期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。

应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。

在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。

近20~30年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。

20世纪60年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。

液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。

同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。

1.2我国液压阀技术的发展概况

我国的液压工业开始于20世纪50年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。

现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。

我国的液压技术在21世纪必将获得更快的发展。

1.3本课题的目的及研究范围

本课题的目的是为了对液压控制阀的理论进行深入的研究，找出他们原理，结构，性能之间的联系和区别，提炼出重点的内容，为设计和优化液压控制阀打下坚实的基础。

本课题研究范围是液压控制阀，重点对溢流阀[1]、减压阀及顺序阀的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况进行阐述，以及结合CAD技术对液压阀的设计[2]，重点是对溢流阀的优化设计，使溢流阀的静、动态性能得到了明显的改善,取得了显著的经济效益。

1.4本章小结

通过本章的介绍，主要讲述了国内外液压技术的发展以及应用的各个领域，为本设计做了一个详细的开题报告。

2压力控制阀的调压原理与分类

2.1压力控制阀的调压原理

在压力阀控制压力的过程中，需要解决压力可调和压力反馈两个方面的问题。

2.1.1压力可调

调压是指以负载为对象，通过调节控制阀口（或调节油泵的变量机构）的大小，使系统输给负载的压力大小可调。

调压方式主要有以下三种：

（1）流量型油源并联溢流式调压

定量泵Q0是一种流量源（近似为恒流源），液压负载可以用一个带外部扰动的液压阻抗Z来描述，负载压力pL与负载流量QL之间的关系为

pL=