PQ10型比例压力流量复合阀的设计计算
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（PP - PA）= K·（X + X0）/S 因为 X0 远大于 X，所以 （PP - PA）= K·X0 /S = 常数……（0.5~0.7 MPa）
收稿日期：2018-04-17 作者简介：贺 军（1979-），男，内蒙古包头人，工程师，学士，研究方向：机械液压传动系统故障诊断和应用。
88
《装备制造技术》2018 年第 07 期
当系统进入保压工况时，一方面给比例节流阀 输入一个保证它有一固定阀口开度的电信号，另一 方面，若在此时调节比例压力先导阀的输入电信号， 就可得与之成比例的系统保压压力，在此工况，复合 阀具有比例溢流阀的控制功能。
（2）进出油口直径 d：
d 逸 0.463 伊 姨Qg/V g 式中： Qg = 公称流量，取 Qg = 125 L/min； V g = 进出口油液流速，取 V g = 6 m/s 代入上式得：
d = 0.463 伊 姨125/6 = 2.1（cm） 取 d = 2.3 cm. 2.3 溢流阀主阀结构尺寸 溢流阀主阀结构尺寸，如图 3 所示。
L2越13 L3越11 L4越13
2 设计计算
安全阀阀体 定位套
L1越3.5
2.1 设计要求 （1）图形符号
压力阀芯
压力弹簧
P
设计的机能符号如图 2 所示。
7
8
9 10 11 12 13
6
5
14
4 15
3
2
16
1
17
18
P
T
19 L
A
PQ10-20/结构原理图
图 1 产品结构图
1 PQ 阀工作原理
如图 1 所示，当比例电磁铁 7、14 断电时，节流 阀芯 16 在压力弹簧 18 的作用下处于关闭位置，没
有流量流向 A 腔，P 腔压力油全部从压力控制阀芯 4 的锥口处流到 T 腔，此时系统只有低压的溢流损失， 而没有节流能耗。当系统处于调节流量工况时，分别 给比例压力先导阀的电磁铁 7 和比例节流阀的电磁 铁 14 输入一恒定的额定电信号，比例电磁铁 14 为 行程控制型比例电磁铁，其工作行程比较长，对应不 同的电信号，衔铁产生相应的位移，从而使节流阀芯 移动产生相应的开口量，压力油通过节流口从 P 腔 流到 A 腔，同时，A 腔的压力油同过通道 17，阻尼孔 19 作用在压力阀芯 4 的上端并经阻尼孔 15、通道 13、阻尼孔 12 分别作用在比例先导阀和安全阀的锥 阀芯上。当系统压力在低于比例压力先导阀的额定 压力范围变化时，比例压力先导阀芯 10 处于关闭状 态。此时，PQ 阀的比例压力阀在此工况下只起限压 阀作用。压力阀芯的上下腔有效作用面积一致，假设 压力阀芯有效作用面积为 S，P 腔压力为 PP，A 腔压 力为 PA，压力弹簧 3 刚度和初始压缩量分别为 K、 X0. 在忽略摩擦力、液动力的情况下描述如下：
消震套
图 3 主阀结构图
（1）相关尺寸确定如下（表 2）：
表 2 尺寸确定（单位 cm）
D
D1
D2
D3
D4
d1
L1
L2
L3
L4
3.0 1.6 1.9 2.4 2.9 1.75 0.35 1.3 1.1 1.4
（2）压力阀芯、压力阀套阀口处锥角半角 琢1、琢2 压力阀芯锥角半角 琢1 = 46毅 压力阀套阀口处锥角半角 琢2 = 43毅 （3）导阀芯锥角半角 琢3 导阀过流面积和锥阀的接触应力大小与 琢2 值有 关。琢3 值小，过流面积和接触应力大。根据经验取 琢3
Equipment Manufacturing Technology No.07，2018
PQ10 型比例压力流量复合阀的设计计算
贺军
（包钢钢联股份有限公司钢管公司，内蒙古 包头 014010）
摘 要：本文对 PQ10 型比例压力流量复合阀（以下简称 PQ 阀）的工作原理进行了论述，并按照技术参数的要求，对 PQ 阀的结构、关键尺寸、配合间隙，连接尺寸进行了分析设计；对相关弹簧进行了设计验算；并对静态性能指标进行了验算； 随着我国经济的高速发展，能源愈显紧张。工业领域作为能源消费的主要领域，节能要求越来越紧迫。作为液压系统来 说，如何降低能耗，已成为目前一项迫切的任务。 关键词：比例；压力；流量；结构；静态性能指标
因此，负载压力 PA 升高或降低时，压力控制阀芯 的上腔压力随着上升或下降，溢流阀口随着关小或开 大，系统压力 PP 也着上升或下降，从而保证节流阀口 的前后压差基本不变，因而通过节流阀口的流量不 变。而且，因为 PP 根据负载压力 PA 而决定，不会形成 不必要的泵输出压力，能够把无功能量控制到最小。
中图分类号：TH137.52
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2018）07-0088-03
PQ 阀是通过改进阀内设计，将压力控制和流量 控制有机地结合在同一阀块内，即将比例溢流阀和 比例节流阀组合成一个复合阀，既可对系统压力进 行比例调节，又可对输出流量进行比例控制，当然， 两种参数的比例调节是在不同工况下实现的。比例 溢流阀的主阀同时在复合阀中兼作三通压力补偿 器，为比例节流阀进行压力补偿，从而获得较稳定的 流量。它以很小的压差追踪负荷压力，控制泵压力， 消耗电力小，是节能式进口节流控制流量阀，本文以 PQ10-20/140-125 为例进行阐述，其结构原理图如图 1 所示。
X
安全阀
Y T
P
A
A
（1）
压力阀套 阀体
T
Y
图 2 机能符号
（2）技术参数 设计产品的技术参数如表 1 所列。
表 1 产品性能指标[1]
参数
型号
公称压力/MPa
公称流量（/ Байду номын сангаас/min）
流量调整范围/(L/min)
额定电流/mA
流量控制
线圈电阻/赘 阀压力损失/MPa
滞环%臆
重复精度%臆
压力调整范围/MPa
额定电流/mA
压力控制
线圈电阻/赘
滞环%臆
重复精度%臆
出口压力变化相对流量变化率% 臆
PQ10-20…
14.0 125 1易125 680 43.5 0.6
7 1 1.4易14.0 710 10 3 1 0.2
2.2 几何尺寸的确定[2] （1）安装面尺寸：参照 GB8098《板式液压流量控
制阀 安装面》规定的 16 通径连接尺寸并参照国外样 机选取。
（PP - PA）·S约K·X 的情况下为压力阀芯的关闭 状态。
（PP - PA）·S约K·X 或者（PP - PA）·S = K·（X + X0） 的状态下为压力阀芯的工作状态。一部分压力油通 过压力阀芯从 T 腔流回油箱，该工作原理与普通的 流量阀回路中设置的溢流阀的作用相同，主阀的前 后压差为：
收稿日期：2018-04-17 作者简介：贺 军（1979-），男，内蒙古包头人，工程师，学士，研究方向：机械液压传动系统故障诊断和应用。
88
《装备制造技术》2018 年第 07 期
当系统进入保压工况时，一方面给比例节流阀 输入一个保证它有一固定阀口开度的电信号，另一 方面，若在此时调节比例压力先导阀的输入电信号， 就可得与之成比例的系统保压压力，在此工况，复合 阀具有比例溢流阀的控制功能。
（2）进出油口直径 d：
d 逸 0.463 伊 姨Qg/V g 式中： Qg = 公称流量，取 Qg = 125 L/min； V g = 进出口油液流速，取 V g = 6 m/s 代入上式得：
d = 0.463 伊 姨125/6 = 2.1（cm） 取 d = 2.3 cm. 2.3 溢流阀主阀结构尺寸 溢流阀主阀结构尺寸，如图 3 所示。
L2越13 L3越11 L4越13
2 设计计算
安全阀阀体 定位套
L1越3.5
2.1 设计要求 （1）图形符号
压力阀芯
压力弹簧
P
设计的机能符号如图 2 所示。
7
8
9 10 11 12 13
6
5
14
4 15
3
2
16
1
17
18
P
T
19 L
A
PQ10-20/结构原理图
图 1 产品结构图
1 PQ 阀工作原理
如图 1 所示，当比例电磁铁 7、14 断电时，节流 阀芯 16 在压力弹簧 18 的作用下处于关闭位置，没
有流量流向 A 腔，P 腔压力油全部从压力控制阀芯 4 的锥口处流到 T 腔，此时系统只有低压的溢流损失， 而没有节流能耗。当系统处于调节流量工况时，分别 给比例压力先导阀的电磁铁 7 和比例节流阀的电磁 铁 14 输入一恒定的额定电信号，比例电磁铁 14 为 行程控制型比例电磁铁，其工作行程比较长，对应不 同的电信号，衔铁产生相应的位移，从而使节流阀芯 移动产生相应的开口量，压力油通过节流口从 P 腔 流到 A 腔，同时，A 腔的压力油同过通道 17，阻尼孔 19 作用在压力阀芯 4 的上端并经阻尼孔 15、通道 13、阻尼孔 12 分别作用在比例先导阀和安全阀的锥 阀芯上。当系统压力在低于比例压力先导阀的额定 压力范围变化时，比例压力先导阀芯 10 处于关闭状 态。此时，PQ 阀的比例压力阀在此工况下只起限压 阀作用。压力阀芯的上下腔有效作用面积一致，假设 压力阀芯有效作用面积为 S，P 腔压力为 PP，A 腔压 力为 PA，压力弹簧 3 刚度和初始压缩量分别为 K、 X0. 在忽略摩擦力、液动力的情况下描述如下：
消震套
图 3 主阀结构图
（1）相关尺寸确定如下（表 2）：
表 2 尺寸确定（单位 cm）
D
D1
D2
D3
D4
d1
L1
L2
L3
L4
3.0 1.6 1.9 2.4 2.9 1.75 0.35 1.3 1.1 1.4
（2）压力阀芯、压力阀套阀口处锥角半角 琢1、琢2 压力阀芯锥角半角 琢1 = 46毅 压力阀套阀口处锥角半角 琢2 = 43毅 （3）导阀芯锥角半角 琢3 导阀过流面积和锥阀的接触应力大小与 琢2 值有 关。琢3 值小，过流面积和接触应力大。根据经验取 琢3
Equipment Manufacturing Technology No.07，2018
PQ10 型比例压力流量复合阀的设计计算
贺军
（包钢钢联股份有限公司钢管公司，内蒙古 包头 014010）
摘 要：本文对 PQ10 型比例压力流量复合阀（以下简称 PQ 阀）的工作原理进行了论述，并按照技术参数的要求，对 PQ 阀的结构、关键尺寸、配合间隙，连接尺寸进行了分析设计；对相关弹簧进行了设计验算；并对静态性能指标进行了验算； 随着我国经济的高速发展，能源愈显紧张。工业领域作为能源消费的主要领域，节能要求越来越紧迫。作为液压系统来 说，如何降低能耗，已成为目前一项迫切的任务。 关键词：比例；压力；流量；结构；静态性能指标
因此，负载压力 PA 升高或降低时，压力控制阀芯 的上腔压力随着上升或下降，溢流阀口随着关小或开 大，系统压力 PP 也着上升或下降，从而保证节流阀口 的前后压差基本不变，因而通过节流阀口的流量不 变。而且，因为 PP 根据负载压力 PA 而决定，不会形成 不必要的泵输出压力，能够把无功能量控制到最小。
中图分类号：TH137.52
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2018）07-0088-03
PQ 阀是通过改进阀内设计，将压力控制和流量 控制有机地结合在同一阀块内，即将比例溢流阀和 比例节流阀组合成一个复合阀，既可对系统压力进 行比例调节，又可对输出流量进行比例控制，当然， 两种参数的比例调节是在不同工况下实现的。比例 溢流阀的主阀同时在复合阀中兼作三通压力补偿 器，为比例节流阀进行压力补偿，从而获得较稳定的 流量。它以很小的压差追踪负荷压力，控制泵压力， 消耗电力小，是节能式进口节流控制流量阀，本文以 PQ10-20/140-125 为例进行阐述，其结构原理图如图 1 所示。
X
安全阀
Y T
P
A
A
（1）
压力阀套 阀体
T
Y
图 2 机能符号
（2）技术参数 设计产品的技术参数如表 1 所列。
表 1 产品性能指标[1]
参数
型号
公称压力/MPa
公称流量（/ Байду номын сангаас/min）
流量调整范围/(L/min)
额定电流/mA
流量控制
线圈电阻/赘 阀压力损失/MPa
滞环%臆
重复精度%臆
压力调整范围/MPa
额定电流/mA
压力控制
线圈电阻/赘
滞环%臆
重复精度%臆
出口压力变化相对流量变化率% 臆
PQ10-20…
14.0 125 1易125 680 43.5 0.6
7 1 1.4易14.0 710 10 3 1 0.2
2.2 几何尺寸的确定[2] （1）安装面尺寸：参照 GB8098《板式液压流量控
制阀 安装面》规定的 16 通径连接尺寸并参照国外样 机选取。
（PP - PA）·S约K·X 的情况下为压力阀芯的关闭 状态。
（PP - PA）·S约K·X 或者（PP - PA）·S = K·（X + X0） 的状态下为压力阀芯的工作状态。一部分压力油通 过压力阀芯从 T 腔流回油箱，该工作原理与普通的 流量阀回路中设置的溢流阀的作用相同，主阀的前 后压差为：