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（答辩稿）带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计（CAD图纸+DOC论文）

.上式的数学含义为在通流情况下，当阀芯开度增量为时，对应的控制腔的压力增量为或.。在反向通流情况下，阀芯开度增量可见在反向通流情况下的阀芯开度增量公式与通流情况下是样的。.先导阀设计由第三章分析可知，节流阀的流量应由控制主阀阀芯的开度来实现，而欲控制主阀阀芯的开度，则必须调节控制腔的压力，那么如何实现调节控制腔的压力呢在我们所有已学过的知识中，减压阀可完成此功能，油液流经液压系统中的减压阀后，压力降低，并基本恒定于减压阀调定的压力上。故本阀将采用减压阀来作为节流阀的先导阀。因此，下面将深入的分析减压阀的工作原理，并在此基础上进行设计。减压阀的分类参见文献用于减小液压系统中支路的压力，并使其保持恒定。例如，液压系统的夹紧控制润滑等回路。这类减压阀因其二次回路出口压力基本恒定，称为定值减压阀。有的减压阀其次压力进口压力与二次压力之差能保持恒定，可与其它阀于节流阀组成调速阀等复合阀，实现节流口两端的压力补偿及输出流量的恒定，此类阀称之为定差减压阀。还有的减压阀的二次压力与次压力成固定比例，此类阀称之为定比例减压阀。由上述可知，本毕业设计中先导阀应采用定值减压阀。减压阀的工作原理图直动式减压阀工作原理示意图上图所示为直动式定值减压阀的结构图，由图可以看出，阀上开有三个油口次压力油口进油腔二次压力油口出油腔，下同和外泄油口。来自液压泵或高压油路的次压力油从腔，经阀芯滑阀的下端圆柱台肩与阀孔间形成常开阀口开度，从二次油腔流向低压支路，同时通过流道反馈在阀芯滑阀底部面积上产生个向上的液压作用力，该力与调压弹簧的预调力相比较。当二次压力未达到阀的设定压力时，阀芯上移，开度减小实现减压，以维持二次压力恒定，不随次压力变化而变化，该力与调压弹簧的预调力相比较以对阀芯进行控制。当出口压力未达到调定压力时，阀口全开，阀芯不工作。当出口压力达到调定压力时，阀芯上移，阀口关小，整个阀就处于工作状态了。如忽略其它阻力，仅考虑阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本上维持在定植调定值上。这时如出口压力减小，阀芯下移，阀口开大，阀口处阻力减小，使出口压力回升到调定值上。反之，如出口压力增大，则阀芯上移，阀口关小，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值上。由上述分析可知，减压阀的输出压力是由弹簧来调定的，即弹簧力越大，减压阀的输出压力也就越大。在本设计中可采用比例电磁铁的输出推力来替代弹簧力调定减压阀，即让减压阀的输出压力与比例电磁铁输出推力成比例关系。但是这样会导致个问题，即当比例电磁铁输入电流为时，则意味着减压阀的出口压力也为，而在本阀中减压阀的出口连着控制腔，那样就意味着控制腔的压力也将会变为，而由节的分析可知，控制腔压力为时，主阀阀芯的开度为最大。而液压阀在使用过程中，由许多难以预测的原因如电网的断电，控制系统的故障及比例电磁铁自身电路故障等等会导致比例电磁铁突然断电，而如果此时比例电磁铁输出力为，阀芯开度为最大。那这样将是很危险的，因为可能会导致些难以预料的严重事故发生。因此在设计时应该使比例电磁铁断电即输出力为时，主阀阀芯是关闭的，以避免意外情况的发生。为达到此目的，本设计中在减压阀阀芯的下方加了个复位弹簧，并使此复位弹簧的力足够大，当比例电磁铁断电时，使控制腔的压力大到可以使主阀关闭。相应的结构图如下所示图先导阀示意图控制腔油液对先导阀阀芯的压力方向与比例电磁铁刚好相反，这样原来由比例电磁铁单独来控制先导阀阀芯的情形现在变为由比例电磁铁和先导阀复位弹簧共同控制。先导阀阀芯详细受力分析下图为先导阀阀芯受力示意图图先导阀阀芯受力示意图先导阀阀芯受力分析如前面的插装阀样，建立先导阀阀芯的平衡方程如下式中控制腔油液压力阀芯上端面积，为控制腔油液对阀芯的压力先导阀阀芯在移动过程中受到的稳态液动力先导阀阀芯在移动过程中受到的摩擦力先导阀阀芯所受比例电磁铁向下的推力阀芯自重。忽略阀芯自重及阀芯移动过程中的摩擦力，将阀芯移动过程中稳态液动力也忽略，式变为转化为上式即控制腔压力的决定因素。式中的计算公式为其中，为处于中位时先导阀弹簧的预紧力，为先导阀弹簧刚度，为先导阀阀芯相对于中位时的位移。由于先导阀阀芯相对于中位时的位移相对于先导阀弹簧的预压缩量较小，因此在不作精确计算时可将其忽略，故式可化为或上式即为控制腔压力与比例电磁铁输出力的关系式。弹簧预紧力的确定如节所述，比例电磁铁断电的时候主阀应当关闭，即此时比例阀应满足使主阀阀芯关闭的条件。由节所述，要使主阀关闭，应满足即而此时,故其中的半径为，在本阀中拟定为.代入式中,得上式表明当比例电磁铁输出力为时，欲使主阀关闭，先导阀弹簧的预紧力必须大于.。而在本设计中，先导阀弹簧拟选择如下弹簧簧丝直径.，弹簧中径，刚度。所以.上式说明要使比例阀具断电保护功能，先导阀弹簧的预压缩量此预压缩量是指先导阀阀芯处中位时，先导阀弹簧的预压缩量必须大于.，实际应用时为保有定保险系数，复位弹簧的预紧力应高于此值，故在本设计中采用的预压缩量。所以，先导阀阀芯处于中位时，先导阀弹簧的预紧力为计算出先导阀的弹簧的预紧力后，将其与代入式得先导阀调定压力的增量表达式由式得控制腔压力增量代入参数得上式的数学含义为比例电磁铁增量为时，对应的控制腔压力的增量为或。将上式中自变量与因变量调换得或.上式的数学含义为当控制腔的压力增量为时，对应的比例电磁铁的增量必为或.。先导阀溢流部分的设计减压阀能够保持其出口压力在本设计即控制腔的油液压力不会低于比例电磁铁的设定带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计摘要位移,反馈,二级,比例,节流阀,设计,毕业设计,全套,图纸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个侧面反映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，最大流量为，进油口额定工作压力为.，出油口额定工作压力为.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，个国家的电液比例技术发展程度将从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。第五章是对比例控制系统的介绍。由于比例阀在液压系统中最终应用效果将很大部分取决于比例控制系统，故单独章对比例控制系统做个介绍。由于本次毕业设计是我的第次综合性设计，在设计的过程中，将有定的困难，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。相信我定会圆满完成本次毕业设计任务的。绪论由于本毕业设计属于电液比例阀这大类，故此先简略介绍下电液比例阀.电液比例阀概述电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用模拟式电气机械转换装置将电信号转换为位移信号，连续地控制液压系统中工作介质的压力方向或流量的种液压元件。此种阀工作时，阀内电气机械转换装置根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力流量输出。阀芯位移可以以机械液压或电的形式进行反馈。当前，电液比例阀在工业生产中获得了广泛的应用。.电液比例阀的特点与分类比例阀把电的快速性灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，能连续地按比例地控制液压系统中执行元件运动的力速度和方向，简化了系统，减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。比例阀主要用在没有反馈的回路中，对有些场合，如进行位置控制或需要提高系统的性能时，电液比例阀也可作为信号转换与放大元件组成闭环控制系统。比例阀与开关阀相比，比例阀可简单地对油液压力流量和方向进行远距离的自动连续控制或程序控制，响应快,工作平稳，自动化程度高，容易实现编程控制，控制精度高，能大大提高液压系统的控制水平。与伺服阀相比，电液比例阀虽然动静态性能有些逊色，但使用元件较少，结构简单，制造较电液伺服阀容易，价格低，效率也比伺服高伺服控制系统的负载压力仅为供油压力的，系统的节能效果好，使用条件保养和维护与般液压阀相同，大大地减少了由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性。下面是开关阀比例阀和伺服阀几种阀的特性比较表电液比例元件和伺服数字开关元件的特性比较性能比例阀伺服阀开关阀过滤精度阀内压降滞环重复精度频宽中位死区有无有价格比.比例控制元件的种类繁多，性能各异，有多种不同的分类方法。按其控制功能来分类，可分为比例压力控制阀，比例流量控制阀比例方向阀比例方向流量阀和比例复合阀。前两者为单参数控制阀，后两种为多参数控制阀。比例方向阀能同时控制流体运动的方向和流量，是种两参数控制阀，因此有的书上称之为比例方向流量阀。还有种被称作比例压力流量阀的两参数控制阀，能同时对压力和流量进行比例控制。有些复合阀能对单个执行器或多个执行器实现压力流量和方向的同时控制，这种分类方法是最常见的分类方法。按液压放大级的级数来分，又可分为直动式和先导式。直动式是由电机械转换元件直接推动液压功率级。由于受电机械转换元件的输出力的限制，直动式比例阀能控制的功率有限，般控制流量都在以下。先导控制式比例阀由直动式比例阀与能输出较大功率的主阀级构成。前者称为先导阀或先导级，后者称主阀功率放大级。根据功率输出的需要，它可以是二级或三级的比例阀。二级比例阀可以控制的流量通常在以下。比例插装阀可以控制的流量达.按比例控制阀的内含的级间反馈参数或反馈物理量的形式来分可分为带反馈或不带反馈型。不带反馈型类