减压控制阀的设计

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毕业课题（设计）

题目减压控制阀的设计

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摘要

随着工业技术的不断发展，使得越来越多的机器设备使用上了高效的液压系统，在不同规格，不同型号，不同大小的液压设备里，我们都可以发现一个共同的控制元件—液压控制阀。它的性能和寿命在很大程度上决定了液压系统的稳定性。但是我发现仅仅是安装了液压控制阀还是完全不够的，有些机器还会发生机械元件过热，推进器失灵，没有过载保护而产生的机器毁坏。而这些事故都是因为液压系统压力过大而产生的问题。本文将着重研究减压控制阀的设计，并对减压阀结构进行探究。意在不断优化减压阀的整体性能。

关键词：压力控制阀, 技术调节阀, 管式连接, 阀芯

目录

1引言 (1)

1.1压力控制阀的介绍 (1)

1.2减压控制阀的介绍 (1)

1.2减压阀的运行机制 (2)

1.4减压阀的生活作用 (2)

2减压控制阀的设计 (3)

2.1定比减压阀 (3)

2.2减压阀研究优化设计 (5)

2.3定差减压阀 (6)

2.4导阀和主阀研究的重要性 (7)

3 减压控制阀的导阀设计 (8)

3.1主要结构尺寸确定 (9)

3.2先导锥阀角2的选定 (11)

3.3减压阀的定值输出方式 (12)

4主阀弹簧的设计 (12)

4.1弹簧外径的计算 (14)

4.2弹簧曲度系数计算 (15)

4.3弹簧的工作圈数 (16)

5减压阀设计中有关注意事项 (17)

6研究课题的优化设计 (18)

6.1观点 (18)

参考文献 (19)

致谢 (20)

第一章引言

液压元件减压处理技术在功率密度、结构组成、响应速度、调速保护、过载保护、电液整台等方面都具有一定的优势，使其成为现代传动的重要技术手段和不可替代的关键基础技术之一，这些应用已经遍及了国民经济各个领域。

压力控制阀的介绍：

压力控制阀是指用来对液压系统中液流的压力进行控制与调节的阀。压力控制阀是控制和调节液流压力的阀的总称，简称压力阀。它是采取使作用在阀芯上的液压力与阔芯弹簧力相平衡的方法，建立和维持被控液体的工作压力。如果弹簧力是可调的，则被控液体的压力也可随之改变，从而达到控制和调节液流压力的目的。压力阀都并联在油路系统中加以使用。当被控液体由于外界原因压力升高超过弹簧预调压力时，阀芯与弹簧的平衡关系被破坏，此肘，阀芯将被迫移动，打开通路向回油管路泄油（溢流），使被控油液的压力仍维持在弹簧预调压力的水平；有时阀芯移动不是打开回油通路，而是改变其专设节流减压口的通流断面，即改变其压力降，来使预调减压油路的工作压力维持不变；有时则有意提高油液压力，使其进入另一工作油路，以达到顺序动作的目的。压力控制阀是制压力的阀的总称。按用途分为溢流阀﹑减压阀和顺序阀。

减压控制阀的介绍：

减压控制阀隶属液压控制阀这一大类，拥有以下特征：

1.减压阀是能够将出口压力调节到低于进口压力的控制阀。减压阀可以减低系统中任一分支液压油路的压力，用来满足液压设备执行元件的需要，常见于各种液压控制系统、夹紧系统、辅助系统及润滑系统中。

2.按调节要求的不同其可以分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀。定压减压阀控制出口压力为定值，使液压系统中某一部分比供油压力更低的稳定压力；定比减压阀可以控制它的进、出口压力保持恒定的比例；定差减压阀可以控制进、出口压力差为恒定的大小。

减压阀的运行机制：

1.减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。而先导式减压阀利用液压来代替直导式减压阀中弹簧, 可以减少由于流量变动引起的出口压力波动，在应用方面优势显著。

减压阀的生活用途：

减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井及其他场合，以保证给水系统中各用水点获得适当的服务水压和流量。采用减压阀后，系统可节省分区水泵或取消分区水箱，且增加建筑使用面积，减少投资。在给水系统中，应用减压阀可避免给水的二次污染，节约用水，保护用水设备。在消防给水系统中，应用减压阀可减少水泵的使用台数，可防止消火栓曰的超压，保证消火栓的止常使用。鉴于水的漏失率和浪费程度几乎同给水系统的水压大小成正比，因此减压阀具有改善系统运行工况和潜在节水作用，据统计其节水效果约为30%。所以说减压控制阀的实际工作作用和生活作用有着巨大的发展潜力。

减压控制阀的设计：

1.定比减压阀：

定比减压阀的含义：油液在某个地方的压力损失使得出口压力或进出口压差与某一负载压力之比为常数并保持恒定，则称之为定比减压阀。

工作原理：高压油P1经过减压口后从以P2流出，同时低压油作用于阀芯上腔，在稳态时，忽略阀心所受到的稳态液动力、阀芯的自重和摩擦力时可得到的阀心受力平衡式。

计算方法为：P1A1+K（X0+X）=P2A2

式子中K—弹簧刚度, X0、X—弹簧预压缩量及阀口开度。

若忽略刚度很小的弹簧力，则有近似的阀芯平衡方程式：

由上式可知道只要选择合适尺寸的柱塞直径比，即可获得所需的进、出口压力比。

下图是关于减压控制阀的设计图。

导阀弹簧腔

图1.1 Array图1.2

从上图我们可以看出减压阀的功用——用于降低系统某一支路油液压力。