双向液压平衡阀毕业设计

1.3 平衡阀的介绍
1.3.1 平衡阀的概念 液压平衡阀是工程机械液压系统重要元件之一，是使用较多的一种控制阀，它对 改善工程机械使用性能起着不可忽视的作用，同时对工程机械整机性能(工作平稳性 可靠性和系统效率)也有着重要的影响。例如液压起重机的起升机构、变幅机构及伸 缩机构在带载下降时，若无平衡阀，机构就会在负载的作用下产生超速下降、无法控 制、出现危险现象等。带载越大，这种危险也就越大。同样，在全液压行走系统中(开 式系统)，在下坡中也会产生超速下滑的危险，因此也需要使用平衡阀。为了防止危 险，实现带载下降的能控、微动、平衡及安全，就需要在下降的回路中安装一个既能 限制负载下降速度， 又可实现微调及任意可控在空间某一高度上停止而没有一丝下移 (或下滑)的多功能控制阀。具有上述功能的阀就称为平衡阀 8 。
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绪论
平衡阀及徐州工程机械厂生产的“徐重阀”等。而先导式平衡阀则为套装式，其特点 是单向阀和主阀实行嵌套，结构紧凑，并且采用了主从结构，使主阀始终跟随先导阀 芯，其上的液动力不会对控制活塞上的输入信号产生干扰，同时也使其控制压力得到 了有效的降低，从而提高了平衡阀的灵敏度和经济性。典型产品有日本东京计器生产 的 BLG 型平衡阀等。 国内平衡阀的独立研究应用较少，大多是六七十年代仿国外产品。如汽车起重机 上已经应用了近二十年的 XD4 F 型平衡阀是仿美国的产品。国内有关院校和研究所对 平衡阀进行过理论和试验研究， 但一直未能研制出适应国内工程机械液压系统的性能 优良的平衡阀。
(a)
(b)
(c)
图 1-1 四种典Βιβλιοθήκη Baidu平衡回路
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(d)
烟台大学毕业论文（设计）
图（a）是采用单向内控顺序阀的平衡回路；图（b）是单向阀外控顺序阀和单向节流阀组合的平 衡回路；图（c）为液控单向阀和单向节流阀组合的平衡回路；图（d）为用平衡阀的平衡回路。
同时因滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能长时间停在任意位置， 所以该回路只能在静止状态时将活塞锁紧，且锁紧的位置精度不高，它不能控制负载 下行的速度。 如图 1．1．b 外控顺序阀的作用同液控单向阀作用相同，当向油缸上腔供油压力 达到一定时，顺序阀打开，油缸下腔的液压油被可控节流阀节流。 如图 1．1．c 单向节流阀用于活塞下行时平衡负载的重力和控制、调节活塞下行 的速度当突然停止供油时，油缸下腔压力突然升高，液控单向阀关闭，使得液压缸下 腔不能回油，该机构的优点是锁闭性能良好。实际上它只适合于固定负载，当负载变 化时，活塞下行速度将随之变化。 如图 1．1．d 的主要元件为平衡阀，当回路要求执行放下动作时，油缸上腔压力 通过平衡阀先导油口打开节流口， 来适应负载要求； 当泵停止供油或者阀回到中位时， 油缸上腔压力消失，主节流阀关闭，油缸被锁闭。这种回路适用于功率较大、外载负 荷变化而又要求下降速度平稳、容易控制和锁紧时间较长的机构中。由于前三种回路 只适用于固定负载而且功率损失较大，所以平衡阀构成的平衡回路优于前三种机构。
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1.2 典型平衡回路简介
在下降机构中，为了防止下降工况超速下降，并能使之在任何位置上锁紧的回 路称为平衡回路 。
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对于油缸构成的平衡回路，工作过程均有三种状态：举重上升、保持静止、负载 下行。平衡回路只有在承载静止和负载下行阶段起作用，它应符合两个原则：静止时 活塞被锁紧，下行时速度可控。根据这两个原则，对上述平衡回路进行分析。 如图 1．1．a 顺序阀的开启压力根据重物的重力进行调整，使其稍大于重物的重 力，即防止活塞下滑这种平衡回路在活塞静止和下行时，回油腔可以产生平衡负载重 力背压，但顺序阀的开启压力必须按最大负载的重力调定，当工作负载小于最大负载 时， 系统的功率损失将增大， 负载越小， 系统效率越低， 且活塞的下行速度无法控制，
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烟台大学毕业论文（设计） 第一章
1.1 液压平衡阀的发展现状
随着国家经济以及基础建设的快速发展，工程机械在公路、港口码头、铁道、矿 山建设以及工业与民用建筑中获得了极为广泛的应用。 各行各业对工程机械的需求量 越来越大，同时对吨位和质量的要求也越来越高。例如工程用起重机，国内最大吨位 的一般在 50 吨左右，要想上到 50 吨或 100 吨以上，就比较困难。其中的重要部件， 特别是双缸变幅机构中的液压部件——液压平衡阀是最大的困难之一。 因为带载下降 的许多液压机械设备，它们必须有一个能控制其带载下降时的平衡与安全装置，例如 在工程起重机上就把这个控制液压部件称为液压平衡阀。而且当所带载荷越大时，其 意义就越大、越重要。实际上我国液压平衡阀对现有平衡阀不仅在吨位起重机上不能 满足性能要求，也不能满足大吨位机械双缸变幅的应用。实践经验表明液压平衡阀对 工程机械工作的平稳性、可靠性和系统效率具有重要的影响。然而目前国内的现有平 衡阀又多属于仿制产品，所以国产平衡阀普遍存在着低频抖动、控制压力偏高、工作 稳定性安全性较差、双缸不能同步、结构较复杂等问题。常见的液压平衡阀有单级式 和先导式两种。单级式平衡阀中的单向阀（用于起升）和主阀（用于下降）的相互位 置为并列式，其特点是稳定性好，支撑可靠，但在快速换向或带负载变幅下降时，仍 有低频振动（俗称点头号）现象，此外这一类平衡阀控制压力偏高，结构复杂。典型 产品有北京起重机厂生产的 XD F 型平衡阀和哈尔滨工程机械厂生产的 HGB 229 型
烟台大学毕业论文（设计）
目
第一章
录
绪论 .................................................................................................................... 2
1.1 液压平衡阀的发展现状 ...................................................................................... 2 1.2 典型平衡回路简介 .............................................................................................. 3 1.3 平衡阀的介绍 ..................................................................................................... 4 1.3.1 平衡阀的概念 ........................................................................................... 4 1.3.2 平衡阀的类型 ........................................................................................... 5 第二章 双向液压平衡阀的原理及其结构 .................................................................... 7 2.1 双向液压平衡阀的结构 ...................................................................................... 8 2.2 双向液压平衡阀的原理 ...................................................................................... 8 第三章 双向液压平衡阀的设计 .................................................................................. 10 3.1 基本设计思路 ................................................................................................... 10 3.2 平衡阀主阀芯的设计 ........................................................................................ 10 3 .2 .1 设计的参数 ........................................................................................... 10 3 .2 .2 关键参数的设计 ................................................................................... 10 3 .2 .3 阀芯的设计 ........................................................................................... 14 3.3 平衡阀中单向阀的设计 .................................................................................... 15 3 .3 .1 单向阀的简介 ....................................................................................... 15 3 .3 .2 新式平衡阀中的单向阀 ....................................................................... 17 3.4 弹簧的设计 ........................................................................................................ 17 3.4.1 阀芯弹簧的设计 ..................................................................................... 18 3.4.2 单向阀弹簧的设计 ................................................................................. 21 3.5 阀体的设计 ........................................................................................................ 22 3.6 密封件与配合 .................................................................................................... 22 第四章 设计中用到的设计软件——solidworks ........................................................ 24 4.1 Solidworks 的简介............................................................................................. 24 4.2 Solidworks 软件在本设计中的应用................................................................. 24 第五章 设计小结 .......................................................................................................... 31 致谢 ............................................................................................................................. 33 参考文献……………………………….…………………………………………….34