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附表一 ：
分類號 密級
無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目 柴油機(jī)專用換向閥工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名: 陳 超
專 業(yè): 數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)
指導(dǎo)教師: 陳胡興
職 稱 : 助 教
畢業(yè)設(shè)計說明書提交日期 2007.04.15 地址：
無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) I 摘 要 換向閥在液壓回路控制中起著更改油液線路的重要作用。在現(xiàn)代工業(yè)中，液壓傳動的 應(yīng)用所以能得到的迅速的發(fā)展，是由于它存在著工作平穩(wěn)、動作靈敏、不少的優(yōu)點。 本課題的設(shè)計任務(wù)是手動三位四通換向閥的設(shè)計，研究背景中介紹了課題的來源，研 究的目的和期望達(dá)到的結(jié)果。通過查閱相關(guān)的各種資料，據(jù)此熟習(xí)了設(shè)計的內(nèi)容，合 理的安排設(shè)計任務(wù)的進(jìn)度。 關(guān)鍵詞 換向閥，工作腔，閥心，閥體，三位四通 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) II 目錄 1 引言 ..................................................................3 1.1 課題來源及意義.........................................................................................................3 1.2 對換 向閥注意的幾個問題.........................................................................................3 2 換向閥和零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 ..........................................8 2.1 換向閥設(shè)計的基本要求.............................................................................................8 2.2 換向閥設(shè)計的構(gòu)造與工作原理.................................................................................8 2.3 換向閥的滑閥機(jī)能（圖 2.3）................................................................................12 2.4 作用在滑閥閥芯上的力...........................................................................................14 3 總體方案設(shè)計及選擇 ...................................................24 4 換向閥的設(shè)計和校核 ...................................................29 4.1 確定進(jìn) 出油孔直徑...................................................................................................29 4.2 閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑...............................................................................29 4.3 密封與潤滑...............................................................................................................31 4.4 主要設(shè)計計算...........................................................................................................31 小結(jié) .....................................................................32 致謝 .....................................................................33 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………….34 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 3 1 引言 1.1 課題來源及意義 液壓傳動技術(shù)最早是 19 世紀(jì)末在西方發(fā)展起來的，我國從 50 年代后期開 始起步。它是一門古老又新興的學(xué)科，近百年有長足的發(fā)展。由于它有不少的 優(yōu)點所以各國都非常重視液壓技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，液壓技術(shù)的采用日益增多，采 用液壓傳動和控制的機(jī)床在整個機(jī)床產(chǎn)品中的比重已越來越大。六十年代以后， 世界各國在機(jī)床上都較普遍地采用了液壓技術(shù)，諸如，機(jī)床液壓、礦山機(jī)械、 石油、化工、冶煉技術(shù)以及宇航、航空方面，特別是在高效率自動和半自動機(jī) 床、組合機(jī)床、程序控制機(jī)床以及自動換刀數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用得更為廣泛，它 已成為機(jī)床發(fā)展的一個重要的方面。采用液壓傳動和控制的機(jī)床在整個機(jī)床產(chǎn) 品中的比重已越來越大。還有電氣和液壓相結(jié)合，達(dá)到更完美的配合。可以說 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展，密切的關(guān)系著國計民生的許多方面。 液壓傳動的應(yīng)用所以能得到的迅速的發(fā)展，是由于它存在不少的優(yōu)點： 1．液壓傳動裝置運(yùn)行平穩(wěn)、反映快、慣性小、能高速啟動、制動和換向。 2．在同等功率情況下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 3．液壓傳動裝置能在運(yùn)行中方便的實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá) 1：2000 4. 操作簡單、方便，便于實現(xiàn)自動化，特別是電液聯(lián)合應(yīng)用時，能夠充分發(fā)揮 兩者的優(yōu)點，易于實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。 。 5．液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護(hù)，相對運(yùn)動表面間能自行潤滑，故壽命較長。 6．液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。 使用換向閥的最根本目的是獲得各種的回油路。所以設(shè)計換向閥也和其它 技術(shù)工作一樣，不僅是一個技術(shù)問題，而且是個經(jīng)濟(jì)問題。每當(dāng)設(shè)計一個換向 閥之前，都要進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使所設(shè)計的換向閥獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效 果。 對設(shè)計換向閥進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析時，應(yīng)從精度設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面考慮。 1.2 設(shè)計換向閥應(yīng)注意的幾個問題 下面指出幾個在換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計中帶有共性的問題，在審核圖時應(yīng)特別注 意 1).設(shè)計換向閥必須滿足工藝要求，結(jié)構(gòu)性能可靠，使用安全，操作方便，有 利于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗，改善勞動條件，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 4 2).換向閥應(yīng)具有良好的工藝性、應(yīng)便于制造、操作、維修。 3).換向閥的結(jié)構(gòu)應(yīng)合理。穩(wěn)定可靠，由足夠的強(qiáng)度和剛度。 所設(shè)計的換向閥應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)否則會影響液壓系統(tǒng)的工作性能，或者 甚至?xí)o液壓系統(tǒng)的油路帶來負(fù)面的影響。 4).注意材料和熱處理方法的合理選擇。 正確選擇零件的材料和熱處理方法，對于保證換向閥工作可靠性，延長使 用壽命以及對操作，維修均有重要影響，設(shè)計時應(yīng)加以注意。 5).換向閥結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的裝配工藝性。 結(jié)構(gòu)設(shè)計要具有良好的裝配工藝性，便于安裝和操作。 6).換向閥的易損件應(yīng)便于更換與檢驗問題。 換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮到易損零件的更換和修理。 對于磨損塊，受力大的易損部分，應(yīng)盡量設(shè)計成組合式結(jié)構(gòu)，降低成本。 通常稱為液壓控制閥，可分為三大類：、 1．方向控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液流的方向。有但想法和各種換向閥。 2．壓力控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液體的壓力。有溢流閥、減壓閥、順 序閥、壓力繼電器。 3．流量控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液體的流量。有節(jié)流閥、調(diào)速閥、分 流閥等。各種液壓控制閥都是由閥體、閥芯和操縱機(jī)構(gòu)組成。操縱機(jī)構(gòu)的形式 很多，有手動、機(jī)動、液動、電動、電液動等操縱機(jī)構(gòu)。 為了簡化機(jī)構(gòu)和使用方便，可將幾個閥組合在一個閥體中，構(gòu)成組合閥。 如單向減壓閥、單向節(jié)流閥、電磁溢流閥等。 方向控制元件分類 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 5 ????????????????????電 液 動 閥電 動 （ 電 磁 ） 閥液 動 閥機(jī) 動 閥手 動 閥按 操 縱 方 式 板 滑 閥 ）—滑 閥 （ 圓 柱 滑 閥 ／ 平滑 閥 型 轉(zhuǎn) 閥轉(zhuǎn) 閥 型按 構(gòu) 造 形 式 多 位 閥三 位 閥二 位 閥按 閥 芯 停 留 位 置 數(shù) 四 通 閥三 通 閥二 通 閥按 通 油 路 數(shù) 換 向 閥 機(jī) 控 單 向 閥液 控 單 向 閥 向 閥普 通 單 向 閥 （ 簡 稱 ） 單單 向 閥 4.常見三位四通手動換向閥的數(shù)據(jù)參數(shù) 序 號 產(chǎn)品名 稱 產(chǎn)品型號 對應(yīng)同類產(chǎn)品 型號 公稱通 徑 （mm） 有效截 面積 （mm 2） 最低控制 力 （N） 工作壓力 范圍 （MPa） 工作行 程 （mm） 泄漏量 （mL/mi n） 1 三位四 通手動 換向閥 34P8-L8 Q34SR2 8 7.5 - ≤0.8 90° - 2 三位四 通手動 換向閥 34P8-L10 Q34SR2 10 20 - ≤0.8 90° - 3三位四通手動換向閥 34P8-L15 Q34SR2 15 55 - ≤0.8 90° - 4 三位四 通手動 換向閥 34Pa8-L8 K34R8 Q34R8 QF34R8 8 20 30 0～0.8 10 ≤150 5 三位四 通手動 換向閥 34Pa8-L10 K34R8 Q34R8 QF34R8 10 40 30 0～0.8 25 ≤150 方向控制元件 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 6 6 三位四 通手動 換向閥 34Pa8-L15 K34R8 Q34R8 QF34R8 15 60 30 0～0.8 25 150 7 三位四 通手動 換向閥 34P8-6 2R34 6 - - 0～1.0 - - 8 三位四 通手動 換向閥 34P8-8 2R34 8 - - 0～1.0 - - 9 三位四通 手動換向 閥 34P8-10 2R34 10 - - 0～1.0 - - 10 三位四 通手動 換向閥 34P8-15 2R34 15 - - 0～1.0 - - 11 三位四 通手動 換向閥 34P8-20 2R34 20 - - 0～0.8 - - 12 三位四 通手動 換向閥 34P8-25 2R34 25 - - 0～0.8 - - 13 三位四 通手動 換向閥 34P8-L6 34ZR8FR1242 8 - - 0～0.8 - - 14 三位四 通手動 換向閥 34Pa8-L4 34AR8 4 - ≤14 1 - - 15 三位四 通手動 換向閥 34Pa8-L6 34AR8 6 - ≤18 1 - - 16 三位四 通手動 換向閥 34Pb8-L6 34ZR8 FR0242 K34ZR8 6 - - 0～0.8 - - 17 三位四 通手動 換向閥 34Pb8-L8 34ZR8 FR0242 K34ZR8 8 - - 0～0.8 - - 18 三位四 通手動 換向閥 34Pc8-L6 XQ340661 6 - 1.6N·m 0～1.0 - - 19 三位四 通手動 換向閥 34Pc8-L12 XQ340661 12 - 3.0N·m 0～1.0 - - 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 7 20 三位四 通手動 換向閥 34R6-L10 Q35SR5 10 ≥24 ≤120 0～0.8 - - 21 三位四 通手動 換向閥 34R6-L15 Q35SR5 15 ≥40 ≤160 0～0.8 - - 22 三位四 通手動 換向閥 34Ra6-L4 XQ350460 4 ≥7 0～1.0 - - - 23 三位四 通手動 換向閥 34Ra6-L6 XQ350660 6 ≥10 0～1.0 - - - 24 三位四 通手動 換向閥 34Ra6-L8 XQ350860 8 ≥7 0～1.0 - - - 25 三位四 通手動 換向閥 34Ra6-L10 XQ351060 10 ≥7 0～1.0 - - - 26 三位四 通手動 換向閥 34Ra6-L12 XQ351560 12 ≥10 0～1.0 - - - 換向閥按期結(jié)構(gòu)可以分為滑閥型和轉(zhuǎn)閥型兩大類。轉(zhuǎn)閥型換向閥由于閥芯 上的液壓徑向力不易平衡是操縱力矩較大，且密封性較差，故只適用于低壓小 流量的系統(tǒng)中?；y型換向閥應(yīng)用最為廣泛，其優(yōu)點是由于其閥芯上的液壓徑 向力已與平衡。因此，操縱省力；對污染不太敏感；易于實現(xiàn)多種機(jī)能；工作 可靠；工藝性好。 （1） 按閥芯再在閥體內(nèi)停留的工作位置數(shù)可分為二位和三位閥。 （2） 按其與外部連接的油路數(shù)可分為二通、三通、四通、五通等。 （3） 按操縱機(jī)構(gòu)的型式可分為手動、機(jī)動、液動、電動、電液動 等。 按閥芯在初始位置時各通油口之間的連通情況形成具有各種滑閥機(jī)能的閥（見 圖２.３） 換向閥用來改變液壓系統(tǒng)中液流的方向或控制液流的通與斷。如用來控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油路，可實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正向或反向運(yùn)動。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 8 2 換向閥和零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.1 換向閥設(shè)計的基本要求 對換向閥的性能主要要求是： 1) 工作可靠——準(zhǔn)確而迅速的換向和復(fù)位。 2) 壓力損失小——要求結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，以使結(jié)構(gòu)緊湊而壓力損失盡量小。 3) 內(nèi)外密封性好——內(nèi)部漏油要小于允許值，外部不允許漏油 本換向閥設(shè)計的要求和任務(wù) 1）能夠達(dá)到換向的目的，并且能有很好的操作性能。 2）為了實現(xiàn)自動的恢復(fù)到原來的位置，彈簧力要能克服各種的阻力恢復(fù)到恰當(dāng) 位置。 3）要注意各種配合良好，安裝無誤，不能出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，或者不能復(fù)位的現(xiàn)象。 2.2 換向閥設(shè)計的構(gòu)造與工作原理 換向閥是利用閥芯對閥體的相對運(yùn)動，使油路接通，關(guān)斷或變換油流的方 向 三位四通閥的閥芯在閥體內(nèi)有三個位置。當(dāng)閥芯處于中間位置時，油腔 P、A、B、O 均不相同。當(dāng)閥芯處于左邊位置時，進(jìn)油腔 P 和油腔 B 相通，而 油腔 A 與回油腔 O 相通。當(dāng)閥芯處于右邊位置時，進(jìn)油腔 P 和油腔 A 相通， 油腔 B 通過環(huán)槽和回油腔 0 相通。 滑閥型換向閥由閥體、圓柱形閥芯和操縱機(jī)構(gòu)組成，如圖所示。它利用圓柱形 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 9 閥芯在閥體孔內(nèi)的滑動并停留在不同的位置上來改變液流的通路，而閥芯的滑 動是由各種不同的操縱機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的。圓柱形閥芯為臺肩形，一般有 2-5 個臺 肩。臺肩直徑與閥提上的閥孔精密配合，既可使閥芯在閥孔內(nèi)滑動，又可對油 液起密封作用。閥孔內(nèi)開有 3-5 個沉割槽。換向閥通向外部的通油口一般與沉 割槽連通，這樣，當(dāng)閥芯在閥孔內(nèi)停留在不同的位置上，即可改變液流的通路。 如圖所示： 1—閥體 3—手柄 6—閥芯 圖 3-1 三位四通手動換向閥工作原理示 意圖 2.2.1 換向閥的工作原理 下圖所示：當(dāng)閥芯向右移動一定的距離時，由液壓泵輸出的壓力油從閥的 P 口 經(jīng) A 口輸向液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經(jīng) B 口流向油箱，液壓缸活塞向右運(yùn) 動；反之，若閥芯向左移動一距離時，液流反向，活塞向左運(yùn)動。下圖中當(dāng)閥 芯向左運(yùn)動時，表示該換向閥左位工作，也就是 P 與 A、B 與 T2 相通；反之， 與 T1 相通。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 10 手動換向閥 手動閥是手動杠桿操縱的換向閥，由于一般液壓傳動系統(tǒng)中以控制油流的 方向，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的啟動、停止或變換運(yùn)動方向。 實現(xiàn)油路的換向、順序動作，卸荷等。本設(shè)計是三位四通的手動換向閥 （自動復(fù)位型），用手操縱杠桿式手柄可推動閥芯的運(yùn)動。閥芯在閥體內(nèi)的定 位方式有兩種：一種是彈簧鋼珠定位，可使閥芯在左、中、右三個位置上定位； 另一種是彈簧自動復(fù)位，它只能使閥芯自動處于中心位置，而左、右兩個位置 必須通過用于手扶住手柄才能保持。 P 為進(jìn)油口， O 為出油口，A、B 至油缸左、右二腔，L 為泄油口。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 11 外形及安裝尺寸模板如下圖 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 12 外形及安裝尺寸模板 2.3 換向閥的滑閥機(jī)能（圖 2.3） 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 13 各種的操縱方式的三位換向閥，都可以根據(jù)不同的使用要求，使其在中間 位置時各通油口之間有各種不同的連通方式，這種連通方式稱為滑閥機(jī)能。 三位四通換向閥常用的滑閥機(jī)能示于圖 3-21。圖中所畫的是滑閥處于中間 位置時的圖形和符號。實際上三位滑閥的具體結(jié)構(gòu)有多種型式，圖中所畫的三 位滑閥只是作為一個例子，用來說明怎樣利用閥芯形狀和尺寸的變化來得到各 種滑閥機(jī)能的基本原理。 三位換向閥除了在中間位置有各種滑閥機(jī)能外，有時也將閥芯在某一端位 圖 2.3 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 14 置的各通油口連通情況設(shè)計成特殊的機(jī)能，這時就用兩個字母來分別表示滑芯 在中間位置和一端位置的滑閥機(jī)能，常用的有 OP 型和 MP 型等滑閥（見圖 3- 21） 。具有 OP 型和 MP 型滑閥機(jī)能的換向閥主要用于差動電路，以便得到快速 行程。 二位四通換向閥，也可以設(shè)計成初始位置沙鍋內(nèi)有不同的滑閥機(jī)能，如 O、H、Y、P 、J 、C、K、 X、M 、N 型滑閥機(jī)能等。除次之外，各種換向閥還 可根據(jù)某種需要設(shè)計一些通路性質(zhì)更為特殊的滑閥機(jī)能。 2.4 作用在滑閥閥芯上的力 滑閥工作時,液體作用與閥芯上有各種力,這些力有時可能很大,成為損害閥 本身工作或液壓系統(tǒng)工作的主要原因.因此,在閥體設(shè)計時必須要知道這些力的來 由\大小和特性. 表面上看,一定閥芯所需的力只要能克服摩擦力、慣性力及彈簧力即可。但 實踐證明，處于壓力油作用下的閥芯，移動它所需的力在某些情況下與壓力油 作用情況相比可能要大幾百倍。這不但要求有較大的閥芯操縱力，而且可能出 現(xiàn)閥芯卡死現(xiàn)象。因此不但要研究滑閥閥芯上的液體作用力，還要設(shè)法消除或 減輕這些作用力。 研究表明，液體作用于閥芯上的力主要有三種：側(cè)壓摩擦力，穩(wěn)態(tài)液動力， 暫態(tài)液動力。 側(cè)壓摩擦力 閥芯與閥孔配合中，由于液體從高壓到低壓通過間隙時在其中造成壓力分 布不對稱，將會形成側(cè)壓摩擦力。有流體力學(xué)理論得知，壓力分布隨間隙變化 規(guī)律而變。在間隙變化對軸線對稱的情況下，間隙內(nèi)的壓力分布是對稱的，因 而作用于閥芯的側(cè)壓力是零。在間隙變化對軸線不對稱的情況下，間隙內(nèi)的壓 力分布也不對稱（平行縫隙出外） ，而壓力分布不對稱就會在閥芯上出現(xiàn)側(cè)壓力。 因此，閥芯與閥孔不同心（包括非平行縫隙）或閥芯歪斜或由于加工精度不夠 時間隙不對稱都會引起側(cè)壓力。如果側(cè)壓力作用使閥芯進(jìn)一步偏心，間隙更加 不對稱，則嚴(yán)重時引起閥芯與閥體間隙內(nèi)的油膜被擠壞，形成半干摩擦,造成閥 芯摩擦力大大增加，即出現(xiàn)所謂液壓卡緊。 為了減小側(cè)壓摩擦力，可在閥芯臺肩上開卸荷槽（或稱均壓槽） ，以改變縫 隙間的壓力分布。如圖 2-4-1 所示，未開卸荷槽時，側(cè)壓力正比于壓力分布曲 線 AB、 CD 與坐標(biāo)軸包圍面積之差。開卸荷槽后，側(cè)壓力正比于陰影部分面積。 可見開了卸荷槽以后側(cè)壓力明顯變小。實踐表明，開一條卸荷槽可減小起動摩 擦力 37%，開三條卸荷槽可減小 70%，槽數(shù)太多則泄漏劇增，反而不利了。實 踐還表明，開一條卸荷槽的位置，應(yīng)在臺肩軸向 22.5—55%處（高壓端為起點） ， 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 15 對減小側(cè)壓力最為有效。 圖 2-4-1 卸荷槽的作用 穩(wěn)態(tài)液動力 穩(wěn)態(tài)液動力是當(dāng)滑閥開口一定（穩(wěn)定流動）時，由于流經(jīng)閥腔和閥口的液 流截面積及方向的改變，導(dǎo)致液流動量的變化而產(chǎn)生的液動力。由圖 2-4-2 可 見，液流流進(jìn)或流出閥口，其方向均與軸線成 θ 角，因此穩(wěn)態(tài)液動力可分解為 軸向分力與側(cè)向分力。由于滑閥開口在圓周上是對稱的分布的，因此側(cè)向分力 互相抵消，只有軸向穩(wěn)態(tài)液動力對閥芯去作用。 圖 2-4-2 閥口不變時液流流經(jīng)滑閥的情況 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 16 穩(wěn)態(tài)液動力可根據(jù)動量定理來計算,對圖 2-4-2 (a)而言,有????cos)cos(212QvvQPuy ???? 與 方向相反。對圖 2-4-2（b）而言，有2v ????cos)cos(112vvuy ???? 與 方向相同。可見對液流流出和流進(jìn)閥口而言，作用在閥芯上的穩(wěn)態(tài)yuP1v 液動力方向都是使閥口關(guān)小。因此，可以用同一個式子表示 （3-11 ）??cosQvyu? 式中 ——作用于液體上的軸向外力；P ——液體作用于閥芯上的軸向穩(wěn)態(tài)液動力；yu ——單位時間內(nèi)流過閥口液體的質(zhì)量；Q? ——閥口液流速度；v ——閥口液流速度方向與軸線的夾角。? 引用以下表示閥口流速與流量的公式： （3-12） pv????2 Q=CWx （3-13） 式中 ——速度系數(shù)? C——流量系數(shù) X——滑閥窗口開度 W——滑閥窗口寬度 ——滑閥窗口前后壓力差p? 將式（3-11 ） 、 （3-12 ） 、 （3-13 ） ，得軸向穩(wěn)態(tài)液動力計算公式為 （3-14）??cos2pCxPyu? 影響角度 大小的因素有：閥芯閥孔之間的徑向間隙，閥口工作邊的圓角 半徑，滑閥窗口開度大小，閥口兩邊對軸線是否垂直等。對比較理想的滑閥而 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 17 言，角度 ， 可看成常數(shù)。若取09???cos ，則36.09,62.,8. ???pWxPyu?430 穩(wěn)態(tài)液動力正比于閥芯位移 x，故稱彈性力對閥芯起液壓彈簧的作用。 為了減小滑閥的操縱力,可以對穩(wěn)態(tài)液動力進(jìn)行補(bǔ)償.常見的補(bǔ)償方法有以下 幾種. (1)利用壓力降補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力 圖 2-4-3 所示的滑閥，閥芯的兩端頸部的直徑 加大，使環(huán)形通道面積減2d 小。因此，液流流經(jīng)環(huán)形通道時將會出現(xiàn)壓力降。此壓力降作用于臺肩上形成 的液壓力與液動力方向相反，起到補(bǔ)償液動力的作用。根據(jù)試驗確定，當(dāng) 時，能夠補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力的 50%.這種補(bǔ)償方法比較簡單， 4)()(221??dd 但只在大流量時才有效。 圖 2-4-3 利用壓力降補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力 （2）利用負(fù)力窗口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力 圖 2-4-4 所示的滑閥，改變了回油路上滑閥腔的形狀，使其產(chǎn)生的軸向液 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 18 動力與進(jìn)油路上滑閥腔產(chǎn)生的軸向液動力方向相反，及其方向是要使窗口開大， 于是整個閥芯上所受軸向液動力得到補(bǔ)償?shù)腔y腔的特殊形狀無法從理論上 求取，只能由試驗確定，而且制造也比較難。 圖 2-4-4 利用負(fù)力窗口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力 （3）利用分布小孔式的閥口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動力 所謂分布小孔式的閥口是在閥套上開一系列小孔來代替控制窗口，如圖 3- 26(a)所示。小孔沿圓周方向?qū)ΨQ分布，它們在軸向位置上依次錯開但有搭接。 閥芯在中立位置時臺肩將小孔全部蓋住。當(dāng)閥芯移動時小孔將依次露出，露出 的小孔與半露出的小孔同時起節(jié)流窗口的作用，但是兩者形成的液動力卻不一 樣。通過露出的小孔的液流方向是與該小孔軸線平行的，即垂直于閥芯曲線， 因此不形成對閥芯的軸向液動力。引起軸向液動力的只是那些半露的小孔所通 過的液流，但這只是全部通過液流的一小部分，所以軸向液動力可大大減小。 另外通過適當(dāng)安排小孔位置的方法，可使液動力大小在全行程上比較均勻，如 圖 3-26(b)所示。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 19 圖 2-4-５分布小孔式的閥口及其穩(wěn)態(tài)液動力 3．暫態(tài)液動力 暫態(tài)液動力是當(dāng)滑閥開口變化（非穩(wěn)定流動）時，由于流經(jīng)閥口的液流速 度改變，導(dǎo)致閥腔環(huán)形通道中液流動量變化而產(chǎn)生的液動力。暫態(tài)液動力可通 過對閥腔中液流喁喁動量定理來計算（見圖 2-4-5）.dtQLtvfdtmPxxz ??? 式中 ——作用于閥腔中液體上的軸向外力；z m——閥腔中液體質(zhì)量； f——閥腔環(huán)形截面積； L——滑閥進(jìn)出油口之間沿軸向的距離； Q——閥腔中液體流量。 的反作用力就是液流作用于閥芯的暫態(tài)液動力，它的方向恒于閥腔中液zP 體加速度方向相反。因此暫態(tài)液動力可表示為 （3-15）dt Lyz??? 式中負(fù)號表示 與 方向相反。將式（3-13）代入式（3-15）得yzPt Q dt xKtLCWlyz ????2（3-16） 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 20 PLCWkl ???2yzP 與 dt Q 成比例，可見暫態(tài)液動力是一種阻尼力。 lk成為阻尼系數(shù)，而 L 稱為阻尼長度。 式（3-16 ）中取消了右邊的負(fù)號，這是因為暫態(tài)液動力方向不但與滑閥移 動的方向（即 的正負(fù)）有關(guān)，而且與液流流經(jīng)滑閥的方向有關(guān)。圖 3-dt x 27（c）為液流流出閥口，若閥口開大（ 為正） ，則閥腔液流向右加速，產(chǎn)生dt x 的暫態(tài)液動力使閥口關(guān)小，這對于閥芯運(yùn)動來說相當(dāng)于正阻尼作用。圖 3- 27（b）為液流流進(jìn)閥口，若閥口開大（ 為正） ，則閥腔液流向左加速，則閥t 腔液流向左加速，產(chǎn)生的暫態(tài)液動力使閥口更開大，這對于閥芯運(yùn)動來說相當(dāng) 于負(fù)阻尼作用。 圖 2-4-６ 閥口變化時液流流過滑閥的情況 我們稱液流流出閥口（圖 3-27（a） ）情況的 1L?為正阻尼長度，稱液流 流進(jìn)閥口（圖 3-27（b） ）情況的 2L?為負(fù)阻尼長度。在同一個閥上，如果結(jié) 構(gòu)上能保證成對的閥口中正阻尼長度 1大于負(fù)阻尼長度 2，則閥芯運(yùn)動時暫態(tài) 液動力起正阻尼作用，不致造成閥的不穩(wěn)定。 4.滑閥易產(chǎn)生的故障及解決方法。 滑閥易產(chǎn)生的故障為著閥芯卡緊現(xiàn)象。其中有液壓卡緊，也有機(jī)械卡緊。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 21 為解決液壓卡緊，國內(nèi)外都在設(shè)計中采用閥芯外工作表面加工若干個平衡槽的 辦法，其效果很好。對于機(jī)械卡緊也都制定了一些相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范來限制其配 合間隙和偏心量等主要影響因素。但盡管這樣，卡緊現(xiàn)象仍時有發(fā)生，下面就 卡緊產(chǎn)生的原因和解決辦法作詳細(xì)討論。 （1） 產(chǎn)生卡緊的原因 a. 液壓卡緊 來自滑閥副幾何形狀誤差和同軸度誤差所引起的徑向不平衡壓力，即液體 在高壓下通過偏心環(huán)狀錐形間隙，并且沿液體流動方向縫隙是逐漸擴(kuò)大的，這 時就會產(chǎn)生通常所說的液壓卡緊現(xiàn)象。 1) 閥芯因加工誤差而帶有倒錐(錐體大端朝向高壓腔)，在閥芯與閥孔中心 線平行且不重合時，閥芯受到徑向不平衡力的作用。使閥芯和閥孔的偏心矩越 來越大，直到兩者表面接觸而發(fā)生卡緊現(xiàn)象。此時，徑向不平衡力達(dá)到最大值。 2) 閥芯無幾何形狀誤差，但是由于裝配誤差使閥芯在閥孔中歪斜放置，或 者顆粒狀污染物凝聚楔入閥孔與閥芯的間隙，使閥芯在孔中偏斜放置，產(chǎn)生很 大的徑向不平衡力及轉(zhuǎn)矩。 3) 在加工或工序間轉(zhuǎn)移過程中，將閥芯碰傷，有局部凸起及殘留毛刺。這 時凸起部分背后的液壓流將造成較大的壓降，產(chǎn)生一個使凸起部分壓向閥孔的 力矩。這也是液壓卡緊的一種成因。 4) 設(shè)計時為防止徑向不平衡力的產(chǎn)生，杜絕液壓卡緊，在閥芯上開若干個 環(huán)形槽，以均衡閥芯受到的徑向壓力，一般稱為平衡槽。但在加工中有時環(huán)形 槽與閥芯不同心；或由于淬火變形，造成磨削后環(huán)形槽深淺不一，這樣亦會產(chǎn) 生徑向不平衡力導(dǎo)致液壓卡緊。 b. 機(jī)械卡緊 換向閥在使用中除發(fā)生液壓卡緊外，有時還會發(fā)生機(jī)械卡緊，機(jī)械卡緊一 般有下列原因。 1) 液壓油中的污染物(如砂粒、鐵屑、漆皮)楔入閥芯與閥孔間隙使之卡緊。 2) 閥芯與閥孔配合間隙過小造成卡緊。 3) 對于手動換向閥，由于其結(jié)構(gòu)上的原因，閥芯、閥孔都較長，因而存在 著直線度誤差。又由于殘余應(yīng)力的存在，有時會使閥芯在使用中產(chǎn)生彎曲，嚴(yán) 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 22 重時閥芯與閥孔間會產(chǎn)生較大的接觸壓力，閥芯運(yùn)動時產(chǎn)生摩擦，造成閥芯運(yùn) 動阻滯，產(chǎn)生機(jī)械卡緊。同時，由于彎曲會導(dǎo)致某些臺肩的偏置，這些偏置的 臺肩在高壓油的作用下，又很容易產(chǎn)生液壓卡緊。 4) 對于組合式多路換向閥，由于其結(jié)合面的平面度誤差，或結(jié)合面有凸起 的磕傷，以及組合螺栓預(yù)緊力過大等原因也容易造成閥孔變形而導(dǎo)致卡緊。 5) 無論是組合式還是整體式多路換向閥都設(shè)計有上、下蓋或是定位套等定 位件。由于這些組成件的偏心也容易引起閥芯的偏置，因而導(dǎo)致運(yùn)動阻滯，造 成卡緊。 (2) 避免卡緊現(xiàn)象的措施 1) 滑閥的液壓卡緊是共性問題，不僅換向閥有，其他液壓閥也存在，故傳 統(tǒng)設(shè)計中都有避免卡緊的措施，嚴(yán)格控制閥芯、閥孔的制造精度，一般，閥芯 和閥孔的圓柱度允差為 0.3 μm，表面粗糙度：閥芯為 Ra0.2，閥孔為 Ra 0.4，兩者配合間隙為 0.6～ 0.12 μm，并在閥芯的適當(dāng)位置(靠近高壓區(qū)側(cè)) 上開設(shè)環(huán)形槽，寬 0.5～1 mm，深約 0.5 mm，且環(huán)形槽要與外圓保證同心。 2) 閥芯的精度允許時，可以磨順錐(即小端朝向高壓區(qū))，結(jié)構(gòu)允許的情況 下，可以采用錐形臺肩，臺肩小端朝向高壓區(qū)，有利于閥桿徑向?qū)χ小? 3) 仔細(xì)清除芯上各臺肩及閥孔沉割槽邊上的毛刺。仔細(xì)清除熱處理件的氧 化皮，且在轉(zhuǎn)序時利用工位器具防止零件磕碰。 4) 裝配過程中要防止零件磕碰，要注意清潔，各螺栓的預(yù)緊力要適當(dāng)，以 防閥孔變形。 5) 要保證液壓系統(tǒng)的清潔度，防止油液被污染。 6) 提高閥體的鑄造質(zhì)量，減少閥芯的熱處理殘余應(yīng)力，防止彎曲變形。 7) 對于組合式換向閥，為了消除閥片間結(jié)合面平面度對卡緊的影響，可使 其中一個面的中間部分低 1～2 μm，這既可減少閥孔的變形，又不致影響結(jié)合 面的密封。其示意圖如圖 A 。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 23 圖 A 消除結(jié)合面平面度對卡緊影響的示意圖 在手動換向閥中，全部內(nèi)腔和油道都是由機(jī)械加工而成，沒有鑄造腔室。 這樣既可避免由于鑄造閥腔粘砂而導(dǎo)致的系統(tǒng)污染，又具有工藝簡單、制造成 本低的特點。在該閥中，卸荷閥的控制油路受換向閥芯控制。換向閥芯處在中 立位置，卸荷閥處卸載狀態(tài)。當(dāng)換向閥芯下行至其臺肩全部擋住卸載孔時，切 斷了控制口的卸載通道。卸荷閥關(guān)閉，系統(tǒng)處工作狀態(tài)，此時換向閥芯處于 “提升”位置。換向閥芯上的 3 個均布小孔與卸載控制通道相通由于小孔外端 面積大于通道的面積，所以高壓油的壓力均勻地作用在閥桿上，消除了閥桿由 于單側(cè)受力而產(chǎn)生的卡緊，效果很好。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 24 3 總體方案設(shè)計及選擇 3.1 零件工藝性分析 閥體鑄造的工藝性，是指鑄造件對鑄造工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對鑄 造件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、形位公差及技術(shù)要求等。鑄造件的 工藝性合理與否，影響到鑄造件的質(zhì)量、材料消耗、生產(chǎn)率等，設(shè)計中應(yīng)盡可 能提高其工藝性。 結(jié)構(gòu)工藝性 鑄造件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復(fù)雜形狀的曲線， 在許可的情況下，把鑄造件設(shè)計成結(jié)構(gòu)緊湊合理而又方便的形狀，以減少切削 部分的材料。各部分的連接一般要有圓弧連接和拔模斜度，以利于模具加工。 鑄造件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角。除在少、無廢 料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，都應(yīng)用適當(dāng)?shù)膱A角相連。鑄造件凸出或凹入部分 不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和窄槽。鑄造件上孔與孔、孔與邊緣之間的 距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易產(chǎn)生變形。 3.2 零件結(jié)構(gòu)分析 閥體為鑄造件，閥體類鑄件是鑄造生產(chǎn)中具有代表性的典型件，雖然尺寸 規(guī)格有很多種，但其結(jié)構(gòu)形式基本相似，現(xiàn)僅將 Φ80 閥體采用消失模鑄造工 藝介紹說明如下。 （ 1）鑄件情況 設(shè)計的閥體是手動換向閥系統(tǒng)中的部件之一，鑄件材質(zhì)為 45 鋼，零件的形 狀和尺寸。采用消失模鑄造生產(chǎn)，可一次成型，無分型面并省去制芯工序，同 時尺寸精度和生產(chǎn)效率也得以提高。如圖 3-1 所示。 （2）工藝性設(shè)計及澆注系統(tǒng)設(shè)計 鑄件的工藝性設(shè)計按鑄鐵件常規(guī)工藝設(shè)計考慮，收縮率為 10 ‰；加工余量 按不同位置分別選取為 4～8mm；鑄件的澆注位置應(yīng)考慮閥體內(nèi)腔填砂容易， 按消失模澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則確定為開放式。考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場的砂箱尺 寸規(guī)格和數(shù)量，采用兩件組合澆注，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 25 圖 3-1 模具的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計步驟 （3）施涂料、造型和抽真空 涂料選用鑄鐵件Ⅱ號并以噴涂方式施涂。 按組合后的最大輪廓尺寸，在保證周圍吃砂量不低于 80mm 的情況下選用適 宜的砂箱（消失模鑄造專用砂箱） 。固定好組合模樣后逐層填入石英砂（每層填 砂量控制在 100～120mm 范圍） ，特別是閥體內(nèi)腔轉(zhuǎn)角處可適當(dāng)用手工輔助緊 實。完成造型后即可抽真空，真空度為 0.04～0.05Mpa 左右即可。 （4 ）澆注 澆注溫度定為 1450℃，澆注時間為 14 秒。澆注 12 秒后即可掀去塑料薄膜， 隨即斷開真空泵，1 小時后翻箱落砂。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 26 3.3 閥芯零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 閥芯為車削和鉆削而成的零件，如圖圖 3-2 所示 圖 3-2 閥芯是由車削和鉆削而成的零件，其設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)該適應(yīng)車削的各種操作。 在加工閥芯的時候，要注意的是：１．行為公差要達(dá)到要求，表面粗造 度的要求也是比較高。表米那粗造度不能達(dá)到的話，就容易產(chǎn)生泄漏。從而 引起換向閥不能達(dá)到要求。 解決的方法是：使用特殊的夾具，在鉆閥芯的孔時。在閥芯的四周用四支 經(jīng)過加工的弧形頂板，固定住閥芯，這樣就不容易引起跳動。 閥芯組件：20Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，心部保持較高的綜合機(jī)械性能，而表 面則具有較高的硬度（>HRC50 ）和耐磨性；閥套常用與閥芯同一種 材料，以免溫度變化引起卡死。表面要滲碳，并淬硬至 HRC≥55。 經(jīng)驗證明這種摩擦副在液壓油中摩擦力最小。閥體材料常用鑄鐵 HT30-54。 閥芯的維護(hù)方法： l）拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護(hù)閥 芯上的密封圈不致?lián)p壞，并清洗、編號。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 27 （2）檢測用千分尺測量閥芯外徑的實際尺寸；用內(nèi)徑千分表測得閥孔的實際 尺寸，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有局部拉毛現(xiàn)象。 （l）拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護(hù)閥芯 上的密封圈不致?lián)p壞，并清洗、編號。 （2）檢測用千分尺測量閥芯外徑的實際尺寸；用內(nèi)徑千分表測得閥孔的實際 尺寸，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有局部拉毛現(xiàn)象。 (4)研磨修復(fù)根據(jù)閥孔的實測尺寸用鑄鐵精加工二根研磨棒，尺寸分別為 φ28．03 mm 和 φ28．04mm，并在棒的正反向加工槽寬和糟深均為 l— 1．5 mm 的螺紋槽，另外精磨一根外徑 φ28．05（＋0．02，＋0．04）mm 的光棒作最終 檢測用。將煤油浸人待研磨的閥孔中約 lh，然后將 φ28． 03 mm 的工藝研磨 棒的螺紋槽中涂滿氧化鋁研磨劑，插人間孔中正反向抽動及轉(zhuǎn)動，大約 1．5h 后停止，抽出研磨棒，清洗并檢測棒和孔的尺寸；用直徑 28．04 mm 的研磨棒 按上述方法再次研磨約 lh。經(jīng)清洗閥孔后，檢測閥孔尺寸未出現(xiàn)尺寸變大的現(xiàn) 象。最后用 φ28． 05 mm 的檢測棒并輔以煤油潤滑，插人閥孔中抽動；如手感 有吸力和阻滯現(xiàn)象，表明研配情況較好。 （5） 根據(jù)閥芯外徑的情況，將其與閥孔的配合表面在外圓磨床上精磨掉 0.1mm，按照一定的比例配制電鍍液，用電刷鍍的方式在鬧芯的表面鍍鉻，鍍層 厚度為 0.5-0.7 mm，以研磨好的閥孔實際尺寸為基準(zhǔn)，精磨閥芯，。 剛試漏、 安裝將各零件清洗后按順序裝配好，用上述注人煤油的方式試漏，約 2h 后觀 察油口液面未發(fā)現(xiàn)有明顯的下降現(xiàn)象。閥組經(jīng)重新裝車試驗，各項壓力指標(biāo)恢 復(fù)正常，故障現(xiàn)象消失。 閥體：鑄鐵 HT30-54，最后要進(jìn)行時效處理； 手柄桿： 45 鋼 具體位置如下圖所示： 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 28 手柄球：膠木； 螺母：Q235； 端蓋：HT150； 左右閥蓋：HT200； 手柄桿、銷、螺釘?shù)龋?5 鋼；彈簧：60Si2Mn ，熱軋彈簧鋼，有較高的疲 勞強(qiáng)度，廣泛用于各種機(jī)械、交通工具等。自動送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 29 4 換向閥的設(shè)計和校核 首先要按通路的要求確定閥體上沉割槽數(shù)目和閥芯上臺肩數(shù)目以及它們之 間的相互位置，保證確實可操縱換向。其次決定其主要尺寸。選定尺寸的原則 是使液流在閥內(nèi)產(chǎn)生的損失不要太大，即應(yīng)限制閥內(nèi)的液體流速。但流速也不 要太小，以免閥的尺寸、重量過大。然后設(shè)計或選擇其他組成元件（彈簧、電 磁鐵等） 。 前面對滑閥的側(cè)壓力和軸向液動力進(jìn)行了分析。此外，為了使作用在閥芯 上的 力側(cè)向平衡，在閥套或閥體上開通油孔時應(yīng)彼此徑向成對，或開內(nèi)環(huán)槽 （沉割槽）以形成整個圓周通油，再從內(nèi)環(huán)槽上開同油孔通至閥套外或閥體外。 為了使作用在閥芯上的力軸向平衡，所以密封部分應(yīng)有同樣大小的直徑。這些 基本要求都要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時實現(xiàn)。 4.1 確定進(jìn)出油孔直徑 確定進(jìn)出油孔直徑 0d 按所通過的最大流量 Q 及允許的流速 來計算，即0vmvd4.300?? 設(shè)定最大流量為 3.5L/s，允許流速一般為 .54~30s mv? ＝33.4mm 所一定 取 34mm0d0d 4.2 閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑 閥的內(nèi)泄露按下面的環(huán)狀縫隙流量公式計算，各處內(nèi)泄露流量的總和應(yīng)不 大于閥的內(nèi)泄漏允許值。 （3-17） mlpD32)5.1(23??????? 式中 D——閥芯直徑； ——閥芯與閥體孔的半徑間隙；? ——間隙兩端的壓力差；p? ——密封長度；l ——偏心比； )(??e? 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 30 ——閥芯對閥孔的偏心量；e ——油液動力粘度。? 在 D 和 d 形成的環(huán)形通道內(nèi)液體流速為 ????????????????22214)(4DdQv?? 可取為 ， 可取為 的 2~2.5 倍以減小閥的尺寸和重量，即取D d3~5v0 =6~8 ，對非航空用閥可取 ，于是可由上式計算得出 D 和 d，然后將vs m? D 和 d 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。若閥芯有中心孔，可將其直徑 取為進(jìn)油孔直徑 。1d0 軸向尺寸 沉割槽寬度 b 取決于 ，按經(jīng)驗如取 =2~4，c=0.57~0.65,則閥的?Cv Qf?? 壓力損失不會超過工作壓力的 2%。 也可以取沉割槽寬度 ，以便從沉割槽向外開進(jìn)出油孔。01.d 遮蓋量 a 取決于密封要求，對 D 小于 10mm 的情況取 a=1~2mm,超過 10mm 時 a=2~3mm。 閥芯臺肩寬度為 。abl20?? 閥芯從中立位置向一側(cè)移動距離（行程）不應(yīng)該大于 b+a。 沉割槽之間的距離 應(yīng)保證閥芯向左或向右移動后，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作kl 油口不被蓋住。因此 。0b?? 其他設(shè)計要點 （1）徑向間隙。閥芯臺肩與閥空之間的間隙，當(dāng)直徑為 10mm 時可取 0.005~0.009mm。橢圓度，錐度等不應(yīng)超過 0.002~0.003mm。 （2）卸荷槽。一般在閥芯臺肩寬度超過 8mm 時都應(yīng)開卸荷槽。槽的尺寸深和 寬一般為 0.5~1mm。 （3）閥的操縱力應(yīng)大于軸向穩(wěn)態(tài)液動力，側(cè)壓摩擦力，復(fù)位彈簧力之和。復(fù)位 彈簧力應(yīng)大于側(cè)壓摩擦力。 （4）在保證換向速度的前提下，有時為了防止導(dǎo)管內(nèi)壓力突增，在閥芯臺肩邊 緣上開小槽以緩和液壓撞擊現(xiàn)象。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 31 4.3 密封與潤滑 機(jī)械裝置的密封有兩個主要作用： （1） 阻止液體、氣體工作介質(zhì)，潤滑劑泄漏等。 （2） 防止灰塵，水分進(jìn)入潤滑部位。 閥內(nèi)可能有泄油的密封腔，應(yīng)使其通回油路，以免油液積蓄起來影響閥的 工作性能。 換向閥是用于液壓系統(tǒng)的元件，所以可以自己為自己潤滑。 4.4 主要設(shè)計計算 （1）閥體： 閥體為鑄造件，取長為 142 mm、寬為 105 mm、兩口之間的間距保持 44 mm. （2）閥芯： 閥芯按 4.2 的設(shè)計步驟取得 20Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火 閥心直徑 D = 32 mm、兩孔之間間距可取 172mm、深割槽寬取 4mm、 槽頂間距為 6mm。徑向間隙。閥芯臺肩與閥空之間的間隙，當(dāng)直徑為 10mm 時可取 0.005~0.009mm。橢圓度，錐度等不應(yīng)超過 0.002~0.003mm。 卸荷槽。一般在閥芯臺肩寬度超過 8mm 時都應(yīng)開卸荷槽。槽的尺寸深 和寬一般為 0.5~1mm。 （3）密封與緊固零件 螺釘、圓柱銷：參照 GB70－85，GB119－86 選取。 密封圈：Ｏ型密封圈 20×2.65,GB3452.1-82；2-O 型密封圈 56×3.55，GB3452.1-82 擋圈：擋圈 20,GB894.2-86. 銷：A5×16,GB119-86. 設(shè)計小結(jié) 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 32 兩個月的畢業(yè)設(shè)計就快結(jié)束，回想一下這兩個月來,自己真是收獲頗多. 首先是熟悉工作環(huán)境,了解其它有關(guān)部門的一些生產(chǎn)流程。再對公司本身 設(shè)計規(guī)范要求作一些了解.剛開始,感覺對產(chǎn)品一竅不通,公司的一些產(chǎn)品圖看都看 不懂,壓力很大,有種力不從心的感覺.后來在指導(dǎo)老師的幫助下,我開始從看圖做起， 慢慢的開始適應(yīng),并開始了解一些結(jié)構(gòu)的作用和設(shè)計中的注意事項,現(xiàn)在,我已經(jīng)了 解了換向閥的結(jié)構(gòu)并且能繪出一些零件圖,并能對圖面進(jìn)行一些處理了,雖然有時 還會有錯,但我會繼續(xù)努力改進(jìn),爭取讓錯誤越來越少. 二維圖是用“AUTOCAD”軟件繪的，雖然以前曾學(xué)過，也用過，但由于長 時間不用有點陌生，繪圖前進(jìn)行了熟悉，漸漸的就熟練起來，同時還學(xué)會了 “AUTOCAD2002”的一些特殊的命令。 翻譯的完成提高了我的詞匯量和查閱資料的能力.最后一道步驟是寫畢業(yè)設(shè) 計說明書，說明書是寫“你怎樣把這個設(shè)計做出來的一個過程” ，涉及面較廣， 字?jǐn)?shù)多，所涉及到的范圍十分廣泛，而且與我們以前課程設(shè)計時的說明書也有 很大的不同：它要求更嚴(yán)格，知識面更加的廣，困難的程度更高。通過寫說明 書，知道了畢業(yè)設(shè)計該怎幺做，到底該做些什幺，目的清楚，明確。 兩個月的畢業(yè)設(shè)計既使我我了解到機(jī)械設(shè)計是從使用要求等出發(fā)，對機(jī)械 的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動形式、力和能量的傳遞方式，以及各個零件的材料和 形狀尺寸等問題進(jìn)行構(gòu)思、分析和決策的工作過程鞏固了在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識， 并把它們用與實踐當(dāng)中，也使我熟悉了公司的產(chǎn)品，有關(guān)行業(yè)的情況，為以后 的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 33 致謝 歷時兩個多月時間的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，回想起來這其中充滿了苦 苦思索的痛苦，強(qiáng)剛度校核卻超過了許多材料應(yīng)力的惆悵，探索出新方法、新 方案后的興奮和自豪，更多的就是計算、校核，再計算、再校核的反復(fù)幾乎讓 人不堪折磨。畢業(yè)設(shè)計可以說是對大學(xué)三年所學(xué)課程的一次大閱兵，也是對即 將走上工作崗位的我們一次較為正式的熱身訓(xùn)練。它需要我們把工程制圖、機(jī) 械設(shè)計、機(jī)械工程材料和金屬工藝學(xué)等等課程聯(lián)系起來，繼而用到機(jī)械制造工 藝上，需要我們把工程制圖、機(jī)械原理、機(jī)械零件和材料力學(xué)融會貫通，在實 際運(yùn)用中操作自如。 我一直相信學(xué)習(xí)是一種艱苦而長久的勞動。通過畢業(yè)設(shè)計我有了更為深刻 的感受。我若沒有師長、同學(xué)們的幫助是無論如何都無法一步一步接近成功的。 本設(shè)計的說明書到此就算告一個段落了。在設(shè)計之前以及之中，在思路發(fā) 生偏差之時，在遇到問題和瓶頸之時，師長和同學(xué)們都給予我相當(dāng)多的啟發(fā)和 幫助。 早在本設(shè)計開始之前，老師就針對本設(shè)計的重點，給予我啟發(fā)性的指導(dǎo)； 而且?guī)兔枇撕芏嗟膶I(yè)書籍；在查閱資料和進(jìn)行計算設(shè)計的過程中，他又一 直定期檢查（每個星期五中午） ，要求很是嚴(yán)格并指出其中的疏誤之處；在對我 的設(shè)計中遇到的某些難點提出問題時，他都毫無保留地支持和鼓勵我。設(shè)計過 程中，有時手頭資料不足，同學(xué)們總是會熱情地借給我或者會提供我相關(guān)線索， 遇到問題時他們也會提出好的意見和建議給我，使我獲益良多啊。 學(xué)校的輔導(dǎo)老師林老師和李老師在百忙之中抽出時間給我們進(jìn)行輔導(dǎo)，他 們把我們設(shè)計中所有的規(guī)范制作成電子文檔，并通過消息通知到每個同學(xué)，在 設(shè)計的過程中他們還不厭其煩的為我們校正錯誤，給我們提供各種技術(shù)幫助使 我獲益良多。 從開始著手這個設(shè)計，到完成這一份設(shè)計說明書，集思廣益可謂我最大的 收獲！謝謝你們，沒有你們的熱情幫助，我無法順利完成畢業(yè)設(shè)計到現(xiàn)在這樣 的程度。在你們的幫助下，我了解了要如何做好一個設(shè)計，如何把一個設(shè)計做 得更好。當(dāng)然，由于本人水平有限，經(jīng)驗不足，這個設(shè)計中的疏誤之處再所難 免，請師長們指正為感！ 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 34 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 (論 文 ) 35 參考文獻(xiàn) [1] 孫大涌．先進(jìn)制造技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [2] 周凱．實現(xiàn)基層敏捷制造的新途徑．組合機(jī)床與自動化技術(shù)，1998，2 [3] 林曉新．工程制圖．北京：機(jī)械出版社，2001，7 [4] 鄭修本．機(jī)械制造工藝學(xué)（第 2 版） ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999，5 [5]倪森壽 機(jī)械制造工藝與裝備 化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 [6] 姜佩東．液壓與氣動技術(shù)．北京：高等教育出版社，2000 [7] 徐灝．機(jī)械設(shè)計手冊（第三卷第二版） ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，9 [8] 王學(xué)東，武良臣．基于有向圖的敏捷夾具元件裝配序列研究．制造自動化， 2001，7 [9] 馬玉貴．液壓元件使用與維修技術(shù)大全．北京：中國建材工業(yè)出版社， 1995