多路换向阀尺寸设计计算

多路换向阀尺寸设计计算

预设主阀的额定流量：Q =80L/min 预设主阀的额定压力：P S =31.4Mpa

为了使换向阀的压力损失尽量小，应使得流道上任意端面的流速V 限制在2~6m/s 以内，高压时最大亦不应超过8m/s ，而且应使整个流道上的过流断面积只在很小范围内变化，以减小在过流断面积剧烈变化处附加压力损失。故以下取速度V =6m/s 。

1 多路换向阀主要尺寸的确定

1.1、进出油口的直径d

从在进出油口的面积可以顺利通过额定流量考虑：

Q V )d

(≥⋅⋅π22

即V

Q

d ⋅π⋅≥

4 (1-1) 式中d ——进出油口的直径；

V ——进出油口直径d 处油液流速； Q ——主阀的额定流量；

1.2 阀芯台肩大直径D 和小直径d 1，阀芯中间孔直径d 0 (1)、理论取值

从强度考虑：d 1≥ 0.5×D ；

从阀芯与阀体间环形通道流可以顺利通过额定流量考虑：0.25×π×(D 2-d 12)×V ≥ Q ； 由上两式解得：

d D d V

Q ⋅≤≤+⋅π⋅242

1 (1-2) V

Q

D d D 1⋅π⋅-

≤≤⋅4212 (1-3) 式中D ——阀芯台肩大直径；

d 1——阀芯台肩小直径；

式(1-2)、(1-3)两式中对于阀芯无中间孔时常取：d 1=0.5×D (1-4) 以上计算所得的D 、d 1、都要圆整为标准值。 (2)、经验取值

为使得阀芯中间孔壁厚面积

4

2

021d d ⋅-⋅ππ、阀杆外环形面积

4

2

12d D ⋅-⋅ππ、

阀进出油口面积

4

2

d ⋅π相当。

当阀芯无中心孔时：取D =1.4×d ；d 1=d ； (1-5) 当阀芯有中心孔时：取D =1.7×d ；d １=1.4×d ；d 0=d ； (1-6) 式中d 0——阀芯中间孔直径；

以上计算所得的D 、d 1、d 0都要圆整为标准值。 1.3、有效封油长度l f 和封油长度L f 及间隙δ的确定 (1)、按照理论选取上述参数l f 、L f 、δ

从泄漏量需要小于允许的最大泄漏量考虑：q ≤[q ] (1-7)

带偏心圆环缝隙泄漏量公式为：)5.11(12223δ

μδπe l P D q f ⋅+⋅⋅⋅⋅⋅= (1-8)

有效封油长度与封油长度的关系为：l f =L f -Z×b ， (1-9)

式中：D ——阀芯台肩大径；

P ——缝隙前后压差； δ——单边间隙； μ——为油液黏度； e ——为偏心距离； Z ——均压槽个数； b ——均压槽宽度； [q ]——最大内泄漏允许值；

结合目前加工工艺水平，设计时常定为[q ]=0.01Q 。考虑当完全偏心时即e/δ=1此时内泄漏量最大。由上式(1-7)、(1-8)、(1-9)解得：

Q

P D l f ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≥μδπ01.0125.23

(1-10)

当完全偏心时,由式(1-9)得泄漏量与间隙成三次方的关系，为了减小泄漏量设计时取:

δ=0.0035~0.01mm (1-11) (2)、按照经验选取有效封油长度l f

表1-1 工作压力与封油长度推荐值

1.4、沉割槽直径D 1及阀体沉割槽间距b

阀体沉割槽直径D 1一般按下式计算：

D 1=D +(5mm ~8mm )或D 1=(1.4~1.5)×D (1-12)、(1-13) 沉割槽间隔尺寸b ，一般b 不小于5~6 mm 或b =(2~3)×L f (1-14)

2 多路阀铲斗联主要尺寸的确定

2.1进出油口的直径d

由式V Q d ⋅⋅≥

π4取Q =80L/min ，V =6m/s 解得m V

Q

d 016821.04=⋅⋅≥π 即进出油口直径d≥17mm 。该联实际出油口直径选择了25mm ，满足要求。 2.2 阀芯台肩大直径D 和小直径d 1

(1)、按式理论公式(1-2)、(1-3)计算上述参数

当取d 1=0.5×D ，V =6m/s 时：解得m V

Q

D 019423.0316=⋅⋅⋅≥

π此时d 1≥0.009712m

圆整后得D ≥20mm ，d 1≥10mm 。该联实际情况下D =28mm ，d 1=18mm 满足要求。

当取D =28mm 时：带入式(1-3)中得14mm ≤d 1≤22.384mm ，圆整后得14mm ≤d 1≤22mm 。该联实际情况下取d 1=18mm 满足要求。

当取d 1=18mm 时，带入式(1-2)中得25mm ≤D ≤36mm ，该联实际情况下取D =28mm 满足要求。

(2)、按经验公式(1-5)计算上述参数

当取进出油口直径d=17mm 时带入式(1-5)得D =23.8mm ，d 1=17mm 。 当取进出油口直径d=25mm 时带入式(1-5)得D =35mm ，d 1=25mm 。 可见按式经验公式计算出来的阀芯台肩大、小径与实际有一定的差别。 2.3 有效封油长度l f 和封油长度L f ，及间隙δ的确定

铲斗联阀芯处于中位时，选取间隙 δ=0.01mm ，考虑完全偏心时e/δ=1，取其运动黏度 μ=0.28448Kg/ms ，缝隙两端压差P =31.4Mpa ，阀芯台肩大直径D =28mm ，额定流量Q =80L/min 。模型其均压槽个数Z =2，均压槽宽度b =0.4mm 。

将上列参数带入式(1-9)、(1-10)解得：

mm .Q

.P D .l f 517071*********

=⋅μ⋅⋅δ⋅⋅⋅π⋅≥

(1) mm .b Z l L f f 322≈⋅+≥

如果按照经验选取则L f 应该在5mm 左右，此时l f =4.2mm 。

实际情况下铲斗联P →A 阀口、P →B 阀口处缝隙的封油长度L f 分别选取了4.5mm 、3.5mm 对应的l f 分别为3.7mm 、2.7mm ，其满足理论计算的范围。