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附表一 ：
分類號(hào) 密級(jí)
無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目 柴油機(jī)專用換向閥工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名: 陳 超
專 業(yè): 數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)
指導(dǎo)教師: 陳胡興
職 稱 : 助 教
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書提交日期 2007.04.15 地址：
無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) I 摘 要 換向閥在液壓回路控制中起著更改油液線路的重要作用。在現(xiàn)代工業(yè)中，液壓傳動(dòng)的 應(yīng)用所以能得到的迅速的發(fā)展，是由于它存在著工作平穩(wěn)、動(dòng)作靈敏、不少的優(yōu)點(diǎn)。 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是手動(dòng)三位四通換向閥的設(shè)計(jì)，研究背景中介紹了課題的來(lái)源，研 究的目的和期望達(dá)到的結(jié)果。通過查閱相關(guān)的各種資料，據(jù)此熟習(xí)了設(shè)計(jì)的內(nèi)容，合 理的安排設(shè)計(jì)任務(wù)的進(jìn)度。 關(guān)鍵詞 換向閥，工作腔，閥心，閥體，三位四通 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) II 目錄 1 引言 ..................................................................3 1.1 課題來(lái)源及意義.........................................................................................................3 1.2 對(duì)換 向閥注意的幾個(gè)問題.........................................................................................3 2 換向閥和零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 ..........................................8 2.1 換向閥設(shè)計(jì)的基本要求.............................................................................................8 2.2 換向閥設(shè)計(jì)的構(gòu)造與工作原理.................................................................................8 2.3 換向閥的滑閥機(jī)能（圖 2.3）................................................................................12 2.4 作用在滑閥閥芯上的力...........................................................................................14 3 總體方案設(shè)計(jì)及選擇 ...................................................24 4 換向閥的設(shè)計(jì)和校核 ...................................................29 4.1 確定進(jìn) 出油孔直徑...................................................................................................29 4.2 閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑...............................................................................29 4.3 密封與潤(rùn)滑...............................................................................................................31 4.4 主要設(shè)計(jì)計(jì)算...........................................................................................................31 小結(jié) .....................................................................32 致謝 .....................................................................33 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………….34 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 3 1 引言 1.1 課題來(lái)源及意義 液壓傳動(dòng)技術(shù)最早是 19 世紀(jì)末在西方發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)從 50 年代后期開 始起步。它是一門古老又新興的學(xué)科，近百年有長(zhǎng)足的發(fā)展。由于它有不少的 優(yōu)點(diǎn)所以各國(guó)都非常重視液壓技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，液壓技術(shù)的采用日益增多，采 用液壓傳動(dòng)和控制的機(jī)床在整個(gè)機(jī)床產(chǎn)品中的比重已越來(lái)越大。六十年代以后， 世界各國(guó)在機(jī)床上都較普遍地采用了液壓技術(shù)，諸如，機(jī)床液壓、礦山機(jī)械、 石油、化工、冶煉技術(shù)以及宇航、航空方面，特別是在高效率自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī) 床、組合機(jī)床、程序控制機(jī)床以及自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用得更為廣泛，它 已成為機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重要的方面。采用液壓傳動(dòng)和控制的機(jī)床在整個(gè)機(jī)床產(chǎn) 品中的比重已越來(lái)越大。還有電氣和液壓相結(jié)合，達(dá)到更完美的配合。可以說 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，密切的關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的許多方面。 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用所以能得到的迅速的發(fā)展，是由于它存在不少的優(yōu)點(diǎn)： 1．液壓傳動(dòng)裝置運(yùn)行平穩(wěn)、反映快、慣性小、能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。 2．在同等功率情況下，液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 3．液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)行中方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá) 1：2000 4. 操作簡(jiǎn)單、方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是電液聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，能夠充分發(fā)揮 兩者的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。 。 5．液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，故壽命較長(zhǎng)。 6．液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 使用換向閥的最根本目的是獲得各種的回油路。所以設(shè)計(jì)換向閥也和其它 技術(shù)工作一樣，不僅是一個(gè)技術(shù)問題，而且是個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。每當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)換向 閥之前，都要進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使所設(shè)計(jì)的換向閥獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效 果。 對(duì)設(shè)計(jì)換向閥進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析時(shí)，應(yīng)從精度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面考慮。 1.2 設(shè)計(jì)換向閥應(yīng)注意的幾個(gè)問題 下面指出幾個(gè)在換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中帶有共性的問題，在審核圖時(shí)應(yīng)特別注 意 1).設(shè)計(jì)換向閥必須滿足工藝要求，結(jié)構(gòu)性能可靠，使用安全，操作方便，有 利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗，改善勞動(dòng)條件，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 4 2).換向閥應(yīng)具有良好的工藝性、應(yīng)便于制造、操作、維修。 3).換向閥的結(jié)構(gòu)應(yīng)合理。穩(wěn)定可靠，由足夠的強(qiáng)度和剛度。 所設(shè)計(jì)的換向閥應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)否則會(huì)影響液壓系統(tǒng)的工作性能，或者 甚至?xí)o液壓系統(tǒng)的油路帶來(lái)負(fù)面的影響。 4).注意材料和熱處理方法的合理選擇。 正確選擇零件的材料和熱處理方法，對(duì)于保證換向閥工作可靠性，延長(zhǎng)使 用壽命以及對(duì)操作，維修均有重要影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。 5).換向閥結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的裝配工藝性。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要具有良好的裝配工藝性，便于安裝和操作。 6).換向閥的易損件應(yīng)便于更換與檢驗(yàn)問題。 換向閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到易損零件的更換和修理。 對(duì)于磨損塊，受力大的易損部分，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成組合式結(jié)構(gòu)，降低成本。 通常稱為液壓控制閥，可分為三大類：、 1．方向控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液流的方向。有但想法和各種換向閥。 2．壓力控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液體的壓力。有溢流閥、減壓閥、順 序閥、壓力繼電器。 3．流量控制元件 控制液壓系統(tǒng)中液體的流量。有節(jié)流閥、調(diào)速閥、分 流閥等。各種液壓控制閥都是由閥體、閥芯和操縱機(jī)構(gòu)組成。操縱機(jī)構(gòu)的形式 很多，有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)、電液動(dòng)等操縱機(jī)構(gòu)。 為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和使用方便，可將幾個(gè)閥組合在一個(gè)閥體中，構(gòu)成組合閥。 如單向減壓閥、單向節(jié)流閥、電磁溢流閥等。 方向控制元件分類 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 5 ????????????????????電 液 動(dòng) 閥電 動(dòng) （ 電 磁 ） 閥液 動(dòng) 閥機(jī) 動(dòng) 閥手 動(dòng) 閥按 操 縱 方 式 板 滑 閥 ）—滑 閥 （ 圓 柱 滑 閥 ／ 平滑 閥 型 轉(zhuǎn) 閥轉(zhuǎn) 閥 型按 構(gòu) 造 形 式 多 位 閥三 位 閥二 位 閥按 閥 芯 停 留 位 置 數(shù) 四 通 閥三 通 閥二 通 閥按 通 油 路 數(shù) 換 向 閥 機(jī) 控 單 向 閥液 控 單 向 閥 向 閥普 通 單 向 閥 （ 簡(jiǎn) 稱 ） 單單 向 閥 4.常見三位四通手動(dòng)換向閥的數(shù)據(jù)參數(shù) 序 號(hào) 產(chǎn)品名 稱 產(chǎn)品型號(hào) 對(duì)應(yīng)同類產(chǎn)品 型號(hào) 公稱通 徑 （mm） 有效截 面積 （mm 2） 最低控制 力 （N） 工作壓力 范圍 （MPa） 工作行 程 （mm） 泄漏量 （mL/mi n） 1 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-L8 Q34SR2 8 7.5 - ≤0.8 90° - 2 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-L10 Q34SR2 10 20 - ≤0.8 90° - 3三位四通手動(dòng)換向閥 34P8-L15 Q34SR2 15 55 - ≤0.8 90° - 4 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pa8-L8 K34R8 Q34R8 QF34R8 8 20 30 0～0.8 10 ≤150 5 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pa8-L10 K34R8 Q34R8 QF34R8 10 40 30 0～0.8 25 ≤150 方向控制元件 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 6 6 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pa8-L15 K34R8 Q34R8 QF34R8 15 60 30 0～0.8 25 150 7 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-6 2R34 6 - - 0～1.0 - - 8 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-8 2R34 8 - - 0～1.0 - - 9 三位四通 手動(dòng)換向 閥 34P8-10 2R34 10 - - 0～1.0 - - 10 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-15 2R34 15 - - 0～1.0 - - 11 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-20 2R34 20 - - 0～0.8 - - 12 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-25 2R34 25 - - 0～0.8 - - 13 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34P8-L6 34ZR8FR1242 8 - - 0～0.8 - - 14 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pa8-L4 34AR8 4 - ≤14 1 - - 15 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pa8-L6 34AR8 6 - ≤18 1 - - 16 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pb8-L6 34ZR8 FR0242 K34ZR8 6 - - 0～0.8 - - 17 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pb8-L8 34ZR8 FR0242 K34ZR8 8 - - 0～0.8 - - 18 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pc8-L6 XQ340661 6 - 1.6N·m 0～1.0 - - 19 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Pc8-L12 XQ340661 12 - 3.0N·m 0～1.0 - - 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 7 20 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34R6-L10 Q35SR5 10 ≥24 ≤120 0～0.8 - - 21 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34R6-L15 Q35SR5 15 ≥40 ≤160 0～0.8 - - 22 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Ra6-L4 XQ350460 4 ≥7 0～1.0 - - - 23 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Ra6-L6 XQ350660 6 ≥10 0～1.0 - - - 24 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Ra6-L8 XQ350860 8 ≥7 0～1.0 - - - 25 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Ra6-L10 XQ351060 10 ≥7 0～1.0 - - - 26 三位四 通手動(dòng) 換向閥 34Ra6-L12 XQ351560 12 ≥10 0～1.0 - - - 換向閥按期結(jié)構(gòu)可以分為滑閥型和轉(zhuǎn)閥型兩大類。轉(zhuǎn)閥型換向閥由于閥芯 上的液壓徑向力不易平衡是操縱力矩較大，且密封性較差，故只適用于低壓小 流量的系統(tǒng)中。滑閥型換向閥應(yīng)用最為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是由于其閥芯上的液壓徑 向力已與平衡。因此，操縱省力；對(duì)污染不太敏感；易于實(shí)現(xiàn)多種機(jī)能；工作 可靠；工藝性好。 （1） 按閥芯再在閥體內(nèi)停留的工作位置數(shù)可分為二位和三位閥。 （2） 按其與外部連接的油路數(shù)可分為二通、三通、四通、五通等。 （3） 按操縱機(jī)構(gòu)的型式可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)、電液動(dòng) 等。 按閥芯在初始位置時(shí)各通油口之間的連通情況形成具有各種滑閥機(jī)能的閥（見 圖２.３） 換向閥用來(lái)改變液壓系統(tǒng)中液流的方向或控制液流的通與斷。如用來(lái)控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油路，可實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正向或反向運(yùn)動(dòng)。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 8 2 換向閥和零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.1 換向閥設(shè)計(jì)的基本要求 對(duì)換向閥的性能主要要求是： 1) 工作可靠——準(zhǔn)確而迅速的換向和復(fù)位。 2) 壓力損失小——要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，以使結(jié)構(gòu)緊湊而壓力損失盡量小。 3) 內(nèi)外密封性好——內(nèi)部漏油要小于允許值，外部不允許漏油 本換向閥設(shè)計(jì)的要求和任務(wù) 1）能夠達(dá)到換向的目的，并且能有很好的操作性能。 2）為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的恢復(fù)到原來(lái)的位置，彈簧力要能克服各種的阻力恢復(fù)到恰當(dāng) 位置。 3）要注意各種配合良好，安裝無(wú)誤，不能出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，或者不能復(fù)位的現(xiàn)象。 2.2 換向閥設(shè)計(jì)的構(gòu)造與工作原理 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通，關(guān)斷或變換油流的方 向 三位四通閥的閥芯在閥體內(nèi)有三個(gè)位置。當(dāng)閥芯處于中間位置時(shí)，油腔 P、A、B、O 均不相同。當(dāng)閥芯處于左邊位置時(shí)，進(jìn)油腔 P 和油腔 B 相通，而 油腔 A 與回油腔 O 相通。當(dāng)閥芯處于右邊位置時(shí)，進(jìn)油腔 P 和油腔 A 相通， 油腔 B 通過環(huán)槽和回油腔 0 相通。 滑閥型換向閥由閥體、圓柱形閥芯和操縱機(jī)構(gòu)組成，如圖所示。它利用圓柱形 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 9 閥芯在閥體孔內(nèi)的滑動(dòng)并停留在不同的位置上來(lái)改變液流的通路，而閥芯的滑 動(dòng)是由各種不同的操縱機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圓柱形閥芯為臺(tái)肩形，一般有 2-5 個(gè)臺(tái) 肩。臺(tái)肩直徑與閥提上的閥孔精密配合，既可使閥芯在閥孔內(nèi)滑動(dòng)，又可對(duì)油 液起密封作用。閥孔內(nèi)開有 3-5 個(gè)沉割槽。換向閥通向外部的通油口一般與沉 割槽連通，這樣，當(dāng)閥芯在閥孔內(nèi)停留在不同的位置上，即可改變液流的通路。 如圖所示： 1—閥體 3—手柄 6—閥芯 圖 3-1 三位四通手動(dòng)換向閥工作原理示 意圖 2.2.1 換向閥的工作原理 下圖所示：當(dāng)閥芯向右移動(dòng)一定的距離時(shí)，由液壓泵輸出的壓力油從閥的 P 口 經(jīng) A 口輸向液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經(jīng) B 口流向油箱，液壓缸活塞向右運(yùn) 動(dòng)；反之，若閥芯向左移動(dòng)一距離時(shí)，液流反向，活塞向左運(yùn)動(dòng)。下圖中當(dāng)閥 芯向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，表示該換向閥左位工作，也就是 P 與 A、B 與 T2 相通；反之， 與 T1 相通。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 10 手動(dòng)換向閥 手動(dòng)閥是手動(dòng)杠桿操縱的換向閥，由于一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中以控制油流的 方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。 實(shí)現(xiàn)油路的換向、順序動(dòng)作，卸荷等。本設(shè)計(jì)是三位四通的手動(dòng)換向閥 （自動(dòng)復(fù)位型），用手操縱杠桿式手柄可推動(dòng)閥芯的運(yùn)動(dòng)。閥芯在閥體內(nèi)的定 位方式有兩種：一種是彈簧鋼珠定位，可使閥芯在左、中、右三個(gè)位置上定位； 另一種是彈簧自動(dòng)復(fù)位，它只能使閥芯自動(dòng)處于中心位置，而左、右兩個(gè)位置 必須通過用于手扶住手柄才能保持。 P 為進(jìn)油口， O 為出油口，A、B 至油缸左、右二腔，L 為泄油口。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 11 外形及安裝尺寸模板如下圖 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 12 外形及安裝尺寸模板 2.3 換向閥的滑閥機(jī)能（圖 2.3） 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 13 各種的操縱方式的三位換向閥，都可以根據(jù)不同的使用要求，使其在中間 位置時(shí)各通油口之間有各種不同的連通方式，這種連通方式稱為滑閥機(jī)能。 三位四通換向閥常用的滑閥機(jī)能示于圖 3-21。圖中所畫的是滑閥處于中間 位置時(shí)的圖形和符號(hào)。實(shí)際上三位滑閥的具體結(jié)構(gòu)有多種型式，圖中所畫的三 位滑閥只是作為一個(gè)例子，用來(lái)說明怎樣利用閥芯形狀和尺寸的變化來(lái)得到各 種滑閥機(jī)能的基本原理。 三位換向閥除了在中間位置有各種滑閥機(jī)能外，有時(shí)也將閥芯在某一端位 圖 2.3 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 14 置的各通油口連通情況設(shè)計(jì)成特殊的機(jī)能，這時(shí)就用兩個(gè)字母來(lái)分別表示滑芯 在中間位置和一端位置的滑閥機(jī)能，常用的有 OP 型和 MP 型等滑閥（見圖 3- 21） 。具有 OP 型和 MP 型滑閥機(jī)能的換向閥主要用于差動(dòng)電路，以便得到快速 行程。 二位四通換向閥，也可以設(shè)計(jì)成初始位置沙鍋內(nèi)有不同的滑閥機(jī)能，如 O、H、Y、P 、J 、C、K、 X、M 、N 型滑閥機(jī)能等。除次之外，各種換向閥還 可根據(jù)某種需要設(shè)計(jì)一些通路性質(zhì)更為特殊的滑閥機(jī)能。 2.4 作用在滑閥閥芯上的力 滑閥工作時(shí),液體作用與閥芯上有各種力,這些力有時(shí)可能很大,成為損害閥 本身工作或液壓系統(tǒng)工作的主要原因.因此,在閥體設(shè)計(jì)時(shí)必須要知道這些力的來(lái) 由\大小和特性. 表面上看,一定閥芯所需的力只要能克服摩擦力、慣性力及彈簧力即可。但 實(shí)踐證明，處于壓力油作用下的閥芯，移動(dòng)它所需的力在某些情況下與壓力油 作用情況相比可能要大幾百倍。這不但要求有較大的閥芯操縱力，而且可能出 現(xiàn)閥芯卡死現(xiàn)象。因此不但要研究滑閥閥芯上的液體作用力，還要設(shè)法消除或 減輕這些作用力。 研究表明，液體作用于閥芯上的力主要有三種：側(cè)壓摩擦力，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力， 暫態(tài)液動(dòng)力。 側(cè)壓摩擦力 閥芯與閥孔配合中，由于液體從高壓到低壓通過間隙時(shí)在其中造成壓力分 布不對(duì)稱，將會(huì)形成側(cè)壓摩擦力。有流體力學(xué)理論得知，壓力分布隨間隙變化 規(guī)律而變。在間隙變化對(duì)軸線對(duì)稱的情況下，間隙內(nèi)的壓力分布是對(duì)稱的，因 而作用于閥芯的側(cè)壓力是零。在間隙變化對(duì)軸線不對(duì)稱的情況下，間隙內(nèi)的壓 力分布也不對(duì)稱（平行縫隙出外） ，而壓力分布不對(duì)稱就會(huì)在閥芯上出現(xiàn)側(cè)壓力。 因此，閥芯與閥孔不同心（包括非平行縫隙）或閥芯歪斜或由于加工精度不夠 時(shí)間隙不對(duì)稱都會(huì)引起側(cè)壓力。如果側(cè)壓力作用使閥芯進(jìn)一步偏心，間隙更加 不對(duì)稱，則嚴(yán)重時(shí)引起閥芯與閥體間隙內(nèi)的油膜被擠壞，形成半干摩擦,造成閥 芯摩擦力大大增加，即出現(xiàn)所謂液壓卡緊。 為了減小側(cè)壓摩擦力，可在閥芯臺(tái)肩上開卸荷槽（或稱均壓槽） ，以改變縫 隙間的壓力分布。如圖 2-4-1 所示，未開卸荷槽時(shí)，側(cè)壓力正比于壓力分布曲 線 AB、 CD 與坐標(biāo)軸包圍面積之差。開卸荷槽后，側(cè)壓力正比于陰影部分面積。 可見開了卸荷槽以后側(cè)壓力明顯變小。實(shí)踐表明，開一條卸荷槽可減小起動(dòng)摩 擦力 37%，開三條卸荷槽可減小 70%，槽數(shù)太多則泄漏劇增，反而不利了。實(shí) 踐還表明，開一條卸荷槽的位置，應(yīng)在臺(tái)肩軸向 22.5—55%處（高壓端為起點(diǎn)） ， 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 15 對(duì)減小側(cè)壓力最為有效。 圖 2-4-1 卸荷槽的作用 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是當(dāng)滑閥開口一定（穩(wěn)定流動(dòng)）時(shí)，由于流經(jīng)閥腔和閥口的液 流截面積及方向的改變，導(dǎo)致液流動(dòng)量的變化而產(chǎn)生的液動(dòng)力。由圖 2-4-2 可 見，液流流進(jìn)或流出閥口，其方向均與軸線成 θ 角，因此穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力可分解為 軸向分力與側(cè)向分力。由于滑閥開口在圓周上是對(duì)稱的分布的，因此側(cè)向分力 互相抵消，只有軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力對(duì)閥芯去作用。 圖 2-4-2 閥口不變時(shí)液流流經(jīng)滑閥的情況 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 16 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力可根據(jù)動(dòng)量定理來(lái)計(jì)算,對(duì)圖 2-4-2 (a)而言,有????cos)cos(212QvvQPuy ???? 與 方向相反。對(duì)圖 2-4-2（b）而言，有2v ????cos)cos(112vvuy ???? 與 方向相同?？梢妼?duì)液流流出和流進(jìn)閥口而言，作用在閥芯上的穩(wěn)態(tài)yuP1v 液動(dòng)力方向都是使閥口關(guān)小。因此，可以用同一個(gè)式子表示 （3-11 ）??cosQvyu? 式中 ——作用于液體上的軸向外力；P ——液體作用于閥芯上的軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；yu ——單位時(shí)間內(nèi)流過閥口液體的質(zhì)量；Q? ——閥口液流速度；v ——閥口液流速度方向與軸線的夾角。? 引用以下表示閥口流速與流量的公式： （3-12） pv????2 Q=CWx （3-13） 式中 ——速度系數(shù)? C——流量系數(shù) X——滑閥窗口開度 W——滑閥窗口寬度 ——滑閥窗口前后壓力差p? 將式（3-11 ） 、 （3-12 ） 、 （3-13 ） ，得軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力計(jì)算公式為 （3-14）??cos2pCxPyu? 影響角度 大小的因素有：閥芯閥孔之間的徑向間隙，閥口工作邊的圓角 半徑，滑閥窗口開度大小，閥口兩邊對(duì)軸線是否垂直等。對(duì)比較理想的滑閥而 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 17 言，角度 ， 可看成常數(shù)。若取09???cos ，則36.09,62.,8. ???pWxPyu?430 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力正比于閥芯位移 x，故稱彈性力對(duì)閥芯起液壓彈簧的作用。 為了減小滑閥的操縱力,可以對(duì)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)償.常見的補(bǔ)償方法有以下 幾種. (1)利用壓力降補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 圖 2-4-3 所示的滑閥，閥芯的兩端頸部的直徑 加大，使環(huán)形通道面積減2d 小。因此，液流流經(jīng)環(huán)形通道時(shí)將會(huì)出現(xiàn)壓力降。此壓力降作用于臺(tái)肩上形成 的液壓力與液動(dòng)力方向相反，起到補(bǔ)償液動(dòng)力的作用。根據(jù)試驗(yàn)確定，當(dāng) 時(shí)，能夠補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的 50%.這種補(bǔ)償方法比較簡(jiǎn)單， 4)()(221??dd 但只在大流量時(shí)才有效。 圖 2-4-3 利用壓力降補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 （2）利用負(fù)力窗口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 圖 2-4-4 所示的滑閥，改變了回油路上滑閥腔的形狀，使其產(chǎn)生的軸向液 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 18 動(dòng)力與進(jìn)油路上滑閥腔產(chǎn)生的軸向液動(dòng)力方向相反，及其方向是要使窗口開大， 于是整個(gè)閥芯上所受軸向液動(dòng)力得到補(bǔ)償?shù)腔y腔的特殊形狀無(wú)法從理論上 求取，只能由試驗(yàn)確定，而且制造也比較難。 圖 2-4-4 利用負(fù)力窗口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 （3）利用分布小孔式的閥口補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 所謂分布小孔式的閥口是在閥套上開一系列小孔來(lái)代替控制窗口，如圖 3- 26(a)所示。小孔沿圓周方向?qū)ΨQ分布，它們?cè)谳S向位置上依次錯(cuò)開但有搭接。 閥芯在中立位置時(shí)臺(tái)肩將小孔全部蓋住。當(dāng)閥芯移動(dòng)時(shí)小孔將依次露出，露出 的小孔與半露出的小孔同時(shí)起節(jié)流窗口的作用，但是兩者形成的液動(dòng)力卻不一 樣。通過露出的小孔的液流方向是與該小孔軸線平行的，即垂直于閥芯曲線， 因此不形成對(duì)閥芯的軸向液動(dòng)力。引起軸向液動(dòng)力的只是那些半露的小孔所通 過的液流，但這只是全部通過液流的一小部分，所以軸向液動(dòng)力可大大減小。 另外通過適當(dāng)安排小孔位置的方法，可使液動(dòng)力大小在全行程上比較均勻，如 圖 3-26(b)所示。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 19 圖 2-4-５分布小孔式的閥口及其穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 3．暫態(tài)液動(dòng)力 暫態(tài)液動(dòng)力是當(dāng)滑閥開口變化（非穩(wěn)定流動(dòng)）時(shí)，由于流經(jīng)閥口的液流速 度改變，導(dǎo)致閥腔環(huán)形通道中液流動(dòng)量變化而產(chǎn)生的液動(dòng)力。暫態(tài)液動(dòng)力可通 過對(duì)閥腔中液流喁喁動(dòng)量定理來(lái)計(jì)算（見圖 2-4-5）.dtQLtvfdtmPxxz ??? 式中 ——作用于閥腔中液體上的軸向外力；z m——閥腔中液體質(zhì)量； f——閥腔環(huán)形截面積； L——滑閥進(jìn)出油口之間沿軸向的距離； Q——閥腔中液體流量。 的反作用力就是液流作用于閥芯的暫態(tài)液動(dòng)力，它的方向恒于閥腔中液zP 體加速度方向相反。因此暫態(tài)液動(dòng)力可表示為 （3-15）dt Lyz??? 式中負(fù)號(hào)表示 與 方向相反。將式（3-13）代入式（3-15）得yzPt Q dt xKtLCWlyz ????2（3-16） 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 20 PLCWkl ???2yzP 與 dt Q 成比例，可見暫態(tài)液動(dòng)力是一種阻尼力。 lk成為阻尼系數(shù)，而 L 稱為阻尼長(zhǎng)度。 式（3-16 ）中取消了右邊的負(fù)號(hào)，這是因?yàn)闀簯B(tài)液動(dòng)力方向不但與滑閥移 動(dòng)的方向（即 的正負(fù)）有關(guān)，而且與液流流經(jīng)滑閥的方向有關(guān)。圖 3-dt x 27（c）為液流流出閥口，若閥口開大（ 為正） ，則閥腔液流向右加速，產(chǎn)生dt x 的暫態(tài)液動(dòng)力使閥口關(guān)小，這對(duì)于閥芯運(yùn)動(dòng)來(lái)說相當(dāng)于正阻尼作用。圖 3- 27（b）為液流流進(jìn)閥口，若閥口開大（ 為正） ，則閥腔液流向左加速，則閥t 腔液流向左加速，產(chǎn)生的暫態(tài)液動(dòng)力使閥口更開大，這對(duì)于閥芯運(yùn)動(dòng)來(lái)說相當(dāng) 于負(fù)阻尼作用。 圖 2-4-６ 閥口變化時(shí)液流流過滑閥的情況 我們稱液流流出閥口（圖 3-27（a） ）情況的 1L?為正阻尼長(zhǎng)度，稱液流 流進(jìn)閥口（圖 3-27（b） ）情況的 2L?為負(fù)阻尼長(zhǎng)度。在同一個(gè)閥上，如果結(jié) 構(gòu)上能保證成對(duì)的閥口中正阻尼長(zhǎng)度 1大于負(fù)阻尼長(zhǎng)度 2，則閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)暫態(tài) 液動(dòng)力起正阻尼作用，不致造成閥的不穩(wěn)定。 4.滑閥易產(chǎn)生的故障及解決方法。 滑閥易產(chǎn)生的故障為著閥芯卡緊現(xiàn)象。其中有液壓卡緊，也有機(jī)械卡緊。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 21 為解決液壓卡緊，國(guó)內(nèi)外都在設(shè)計(jì)中采用閥芯外工作表面加工若干個(gè)平衡槽的 辦法，其效果很好。對(duì)于機(jī)械卡緊也都制定了一些相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范來(lái)限制其配 合間隙和偏心量等主要影響因素。但盡管這樣，卡緊現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，下面就 卡緊產(chǎn)生的原因和解決辦法作詳細(xì)討論。 （1） 產(chǎn)生卡緊的原因 a. 液壓卡緊 來(lái)自滑閥副幾何形狀誤差和同軸度誤差所引起的徑向不平衡壓力，即液體 在高壓下通過偏心環(huán)狀錐形間隙，并且沿液體流動(dòng)方向縫隙是逐漸擴(kuò)大的，這 時(shí)就會(huì)產(chǎn)生通常所說的液壓卡緊現(xiàn)象。 1) 閥芯因加工誤差而帶有倒錐(錐體大端朝向高壓腔)，在閥芯與閥孔中心 線平行且不重合時(shí)，閥芯受到徑向不平衡力的作用。使閥芯和閥孔的偏心矩越 來(lái)越大，直到兩者表面接觸而發(fā)生卡緊現(xiàn)象。此時(shí)，徑向不平衡力達(dá)到最大值。 2) 閥芯無(wú)幾何形狀誤差，但是由于裝配誤差使閥芯在閥孔中歪斜放置，或 者顆粒狀污染物凝聚楔入閥孔與閥芯的間隙，使閥芯在孔中偏斜放置，產(chǎn)生很 大的徑向不平衡力及轉(zhuǎn)矩。 3) 在加工或工序間轉(zhuǎn)移過程中，將閥芯碰傷，有局部凸起及殘留毛刺。這 時(shí)凸起部分背后的液壓流將造成較大的壓降，產(chǎn)生一個(gè)使凸起部分壓向閥孔的 力矩。這也是液壓卡緊的一種成因。 4) 設(shè)計(jì)時(shí)為防止徑向不平衡力的產(chǎn)生，杜絕液壓卡緊，在閥芯上開若干個(gè) 環(huán)形槽，以均衡閥芯受到的徑向壓力，一般稱為平衡槽。但在加工中有時(shí)環(huán)形 槽與閥芯不同心；或由于淬火變形，造成磨削后環(huán)形槽深淺不一，這樣亦會(huì)產(chǎn) 生徑向不平衡力導(dǎo)致液壓卡緊。 b. 機(jī)械卡緊 換向閥在使用中除發(fā)生液壓卡緊外，有時(shí)還會(huì)發(fā)生機(jī)械卡緊，機(jī)械卡緊一 般有下列原因。 1) 液壓油中的污染物(如砂粒、鐵屑、漆皮)楔入閥芯與閥孔間隙使之卡緊。 2) 閥芯與閥孔配合間隙過小造成卡緊。 3) 對(duì)于手動(dòng)換向閥，由于其結(jié)構(gòu)上的原因，閥芯、閥孔都較長(zhǎng)，因而存在 著直線度誤差。又由于殘余應(yīng)力的存在，有時(shí)會(huì)使閥芯在使用中產(chǎn)生彎曲，嚴(yán) 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 22 重時(shí)閥芯與閥孔間會(huì)產(chǎn)生較大的接觸壓力，閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦，造成閥芯運(yùn) 動(dòng)阻滯，產(chǎn)生機(jī)械卡緊。同時(shí)，由于彎曲會(huì)導(dǎo)致某些臺(tái)肩的偏置，這些偏置的 臺(tái)肩在高壓油的作用下，又很容易產(chǎn)生液壓卡緊。 4) 對(duì)于組合式多路換向閥，由于其結(jié)合面的平面度誤差，或結(jié)合面有凸起 的磕傷，以及組合螺栓預(yù)緊力過大等原因也容易造成閥孔變形而導(dǎo)致卡緊。 5) 無(wú)論是組合式還是整體式多路換向閥都設(shè)計(jì)有上、下蓋或是定位套等定 位件。由于這些組成件的偏心也容易引起閥芯的偏置，因而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)阻滯，造 成卡緊。 (2) 避免卡緊現(xiàn)象的措施 1) 滑閥的液壓卡緊是共性問題，不僅換向閥有，其他液壓閥也存在，故傳 統(tǒng)設(shè)計(jì)中都有避免卡緊的措施，嚴(yán)格控制閥芯、閥孔的制造精度，一般，閥芯 和閥孔的圓柱度允差為 0.3 μm，表面粗糙度：閥芯為 Ra0.2，閥孔為 Ra 0.4，兩者配合間隙為 0.6～ 0.12 μm，并在閥芯的適當(dāng)位置(靠近高壓區(qū)側(cè)) 上開設(shè)環(huán)形槽，寬 0.5～1 mm，深約 0.5 mm，且環(huán)形槽要與外圓保證同心。 2) 閥芯的精度允許時(shí)，可以磨順錐(即小端朝向高壓區(qū))，結(jié)構(gòu)允許的情況 下，可以采用錐形臺(tái)肩，臺(tái)肩小端朝向高壓區(qū)，有利于閥桿徑向?qū)χ小? 3) 仔細(xì)清除芯上各臺(tái)肩及閥孔沉割槽邊上的毛刺。仔細(xì)清除熱處理件的氧 化皮，且在轉(zhuǎn)序時(shí)利用工位器具防止零件磕碰。 4) 裝配過程中要防止零件磕碰，要注意清潔，各螺栓的預(yù)緊力要適當(dāng)，以 防閥孔變形。 5) 要保證液壓系統(tǒng)的清潔度，防止油液被污染。 6) 提高閥體的鑄造質(zhì)量，減少閥芯的熱處理殘余應(yīng)力，防止彎曲變形。 7) 對(duì)于組合式換向閥，為了消除閥片間結(jié)合面平面度對(duì)卡緊的影響，可使 其中一個(gè)面的中間部分低 1～2 μm，這既可減少閥孔的變形，又不致影響結(jié)合 面的密封。其示意圖如圖 A 。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 23 圖 A 消除結(jié)合面平面度對(duì)卡緊影響的示意圖 在手動(dòng)換向閥中，全部?jī)?nèi)腔和油道都是由機(jī)械加工而成，沒有鑄造腔室。 這樣既可避免由于鑄造閥腔粘砂而導(dǎo)致的系統(tǒng)污染，又具有工藝簡(jiǎn)單、制造成 本低的特點(diǎn)。在該閥中，卸荷閥的控制油路受換向閥芯控制。換向閥芯處在中 立位置，卸荷閥處卸載狀態(tài)。當(dāng)換向閥芯下行至其臺(tái)肩全部擋住卸載孔時(shí)，切 斷了控制口的卸載通道。卸荷閥關(guān)閉，系統(tǒng)處工作狀態(tài)，此時(shí)換向閥芯處于 “提升”位置。換向閥芯上的 3 個(gè)均布小孔與卸載控制通道相通由于小孔外端 面積大于通道的面積，所以高壓油的壓力均勻地作用在閥桿上，消除了閥桿由 于單側(cè)受力而產(chǎn)生的卡緊，效果很好。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 24 3 總體方案設(shè)計(jì)及選擇 3.1 零件工藝性分析 閥體鑄造的工藝性，是指鑄造件對(duì)鑄造工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對(duì)鑄 造件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、形位公差及技術(shù)要求等。鑄造件的 工藝性合理與否，影響到鑄造件的質(zhì)量、材料消耗、生產(chǎn)率等，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可 能提高其工藝性。 結(jié)構(gòu)工藝性 鑄造件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、避免復(fù)雜形狀的曲線， 在許可的情況下，把鑄造件設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)緊湊合理而又方便的形狀，以減少切削 部分的材料。各部分的連接一般要有圓弧連接和拔模斜度，以利于模具加工。 鑄造件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角。除在少、無(wú)廢 料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)用適當(dāng)?shù)膱A角相連。鑄造件凸出或凹入部分 不能太窄，盡可能避免過長(zhǎng)的懸臂和窄槽。鑄造件上孔與孔、孔與邊緣之間的 距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易產(chǎn)生變形。 3.2 零件結(jié)構(gòu)分析 閥體為鑄造件，閥體類鑄件是鑄造生產(chǎn)中具有代表性的典型件，雖然尺寸 規(guī)格有很多種，但其結(jié)構(gòu)形式基本相似，現(xiàn)僅將 Φ80 閥體采用消失模鑄造工 藝介紹說明如下。 （ 1）鑄件情況 設(shè)計(jì)的閥體是手動(dòng)換向閥系統(tǒng)中的部件之一，鑄件材質(zhì)為 45 鋼，零件的形 狀和尺寸。采用消失模鑄造生產(chǎn)，可一次成型，無(wú)分型面并省去制芯工序，同 時(shí)尺寸精度和生產(chǎn)效率也得以提高。如圖 3-1 所示。 （2）工藝性設(shè)計(jì)及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鑄件的工藝性設(shè)計(jì)按鑄鐵件常規(guī)工藝設(shè)計(jì)考慮，收縮率為 10 ‰；加工余量 按不同位置分別選取為 4～8mm；鑄件的澆注位置應(yīng)考慮閥體內(nèi)腔填砂容易， 按消失模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則確定為開放式?？紤]到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的砂箱尺 寸規(guī)格和數(shù)量，采用兩件組合澆注，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 25 圖 3-1 模具的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)步驟 （3）施涂料、造型和抽真空 涂料選用鑄鐵件Ⅱ號(hào)并以噴涂方式施涂。 按組合后的最大輪廓尺寸，在保證周圍吃砂量不低于 80mm 的情況下選用適 宜的砂箱（消失模鑄造專用砂箱） 。固定好組合模樣后逐層填入石英砂（每層填 砂量控制在 100～120mm 范圍） ，特別是閥體內(nèi)腔轉(zhuǎn)角處可適當(dāng)用手工輔助緊 實(shí)。完成造型后即可抽真空，真空度為 0.04～0.05Mpa 左右即可。 （4 ）澆注 澆注溫度定為 1450℃，澆注時(shí)間為 14 秒。澆注 12 秒后即可掀去塑料薄膜， 隨即斷開真空泵，1 小時(shí)后翻箱落砂。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 26 3.3 閥芯零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 閥芯為車削和鉆削而成的零件，如圖圖 3-2 所示 圖 3-2 閥芯是由車削和鉆削而成的零件，其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該適應(yīng)車削的各種操作。 在加工閥芯的時(shí)候，要注意的是：１．行為公差要達(dá)到要求，表面粗造 度的要求也是比較高。表米那粗造度不能達(dá)到的話，就容易產(chǎn)生泄漏。從而 引起換向閥不能達(dá)到要求。 解決的方法是：使用特殊的夾具，在鉆閥芯的孔時(shí)。在閥芯的四周用四支 經(jīng)過加工的弧形頂板，固定住閥芯，這樣就不容易引起跳動(dòng)。 閥芯組件：20Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，心部保持較高的綜合機(jī)械性能，而表 面則具有較高的硬度（>HRC50 ）和耐磨性；閥套常用與閥芯同一種 材料，以免溫度變化引起卡死。表面要滲碳，并淬硬至 HRC≥55。 經(jīng)驗(yàn)證明這種摩擦副在液壓油中摩擦力最小。閥體材料常用鑄鐵 HT30-54。 閥芯的維護(hù)方法： l）拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護(hù)閥 芯上的密封圈不致?lián)p壞，并清洗、編號(hào)。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 27 （2）檢測(cè)用千分尺測(cè)量閥芯外徑的實(shí)際尺寸；用內(nèi)徑千分表測(cè)得閥孔的實(shí)際 尺寸，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有局部拉毛現(xiàn)象。 （l）拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護(hù)閥芯 上的密封圈不致?lián)p壞，并清洗、編號(hào)。 （2）檢測(cè)用千分尺測(cè)量閥芯外徑的實(shí)際尺寸；用內(nèi)徑千分表測(cè)得閥孔的實(shí)際 尺寸，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有局部拉毛現(xiàn)象。 (4)研磨修復(fù)根據(jù)閥孔的實(shí)測(cè)尺寸用鑄鐵精加工二根研磨棒，尺寸分別為 φ28．03 mm 和 φ28．04mm，并在棒的正反向加工槽寬和糟深均為 l— 1．5 mm 的螺紋槽，另外精磨一根外徑 φ28．05（＋0．02，＋0．04）mm 的光棒作最終 檢測(cè)用。將煤油浸人待研磨的閥孔中約 lh，然后將 φ28． 03 mm 的工藝研磨 棒的螺紋槽中涂滿氧化鋁研磨劑，插人間孔中正反向抽動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，大約 1．5h 后停止，抽出研磨棒，清洗并檢測(cè)棒和孔的尺寸；用直徑 28．04 mm 的研磨棒 按上述方法再次研磨約 lh。經(jīng)清洗閥孔后，檢測(cè)閥孔尺寸未出現(xiàn)尺寸變大的現(xiàn) 象。最后用 φ28． 05 mm 的檢測(cè)棒并輔以煤油潤(rùn)滑，插人閥孔中抽動(dòng)；如手感 有吸力和阻滯現(xiàn)象，表明研配情況較好。 （5） 根據(jù)閥芯外徑的情況，將其與閥孔的配合表面在外圓磨床上精磨掉 0.1mm，按照一定的比例配制電鍍液，用電刷鍍的方式在鬧芯的表面鍍鉻，鍍層 厚度為 0.5-0.7 mm，以研磨好的閥孔實(shí)際尺寸為基準(zhǔn)，精磨閥芯，。 剛試漏、 安裝將各零件清洗后按順序裝配好，用上述注人煤油的方式試漏，約 2h 后觀 察油口液面未發(fā)現(xiàn)有明顯的下降現(xiàn)象。閥組經(jīng)重新裝車試驗(yàn)，各項(xiàng)壓力指標(biāo)恢 復(fù)正常，故障現(xiàn)象消失。 閥體：鑄鐵 HT30-54，最后要進(jìn)行時(shí)效處理； 手柄桿： 45 鋼 具體位置如下圖所示： 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 28 手柄球：膠木； 螺母：Q235； 端蓋：HT150； 左右閥蓋：HT200； 手柄桿、銷、螺釘?shù)龋?5 鋼；彈簧：60Si2Mn ，熱軋彈簧鋼，有較高的疲 勞強(qiáng)度，廣泛用于各種機(jī)械、交通工具等。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 29 4 換向閥的設(shè)計(jì)和校核 首先要按通路的要求確定閥體上沉割槽數(shù)目和閥芯上臺(tái)肩數(shù)目以及它們之 間的相互位置，保證確實(shí)可操縱換向。其次決定其主要尺寸。選定尺寸的原則 是使液流在閥內(nèi)產(chǎn)生的損失不要太大，即應(yīng)限制閥內(nèi)的液體流速。但流速也不 要太小，以免閥的尺寸、重量過大。然后設(shè)計(jì)或選擇其他組成元件（彈簧、電 磁鐵等） 。 前面對(duì)滑閥的側(cè)壓力和軸向液動(dòng)力進(jìn)行了分析。此外，為了使作用在閥芯 上的 力側(cè)向平衡，在閥套或閥體上開通油孔時(shí)應(yīng)彼此徑向成對(duì)，或開內(nèi)環(huán)槽 （沉割槽）以形成整個(gè)圓周通油，再?gòu)膬?nèi)環(huán)槽上開同油孔通至閥套外或閥體外。 為了使作用在閥芯上的力軸向平衡，所以密封部分應(yīng)有同樣大小的直徑。這些 基本要求都要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)。 4.1 確定進(jìn)出油孔直徑 確定進(jìn)出油孔直徑 0d 按所通過的最大流量 Q 及允許的流速 來(lái)計(jì)算，即0vmvd4.300?? 設(shè)定最大流量為 3.5L/s，允許流速一般為 .54~30s mv? ＝33.4mm 所一定 取 34mm0d0d 4.2 閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑 閥的內(nèi)泄露按下面的環(huán)狀縫隙流量公式計(jì)算，各處內(nèi)泄露流量的總和應(yīng)不 大于閥的內(nèi)泄漏允許值。 （3-17） mlpD32)5.1(23??????? 式中 D——閥芯直徑； ——閥芯與閥體孔的半徑間隙；? ——間隙兩端的壓力差；p? ——密封長(zhǎng)度；l ——偏心比； )(??e? 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 30 ——閥芯對(duì)閥孔的偏心量；e ——油液動(dòng)力粘度。? 在 D 和 d 形成的環(huán)形通道內(nèi)液體流速為 ????????????????22214)(4DdQv?? 可取為 ， 可取為 的 2~2.5 倍以減小閥的尺寸和重量，即取D d3~5v0 =6~8 ，對(duì)非航空用閥可取 ，于是可由上式計(jì)算得出 D 和 d，然后將vs m? D 和 d 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。若閥芯有中心孔，可將其直徑 取為進(jìn)油孔直徑 。1d0 軸向尺寸 沉割槽寬度 b 取決于 ，按經(jīng)驗(yàn)如取 =2~4，c=0.57~0.65,則閥的?Cv Qf?? 壓力損失不會(huì)超過工作壓力的 2%。 也可以取沉割槽寬度 ，以便從沉割槽向外開進(jìn)出油孔。01.d 遮蓋量 a 取決于密封要求，對(duì) D 小于 10mm 的情況取 a=1~2mm,超過 10mm 時(shí) a=2~3mm。 閥芯臺(tái)肩寬度為 。abl20?? 閥芯從中立位置向一側(cè)移動(dòng)距離（行程）不應(yīng)該大于 b+a。 沉割槽之間的距離 應(yīng)保證閥芯向左或向右移動(dòng)后，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作kl 油口不被蓋住。因此 。0b?? 其他設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）徑向間隙。閥芯臺(tái)肩與閥空之間的間隙，當(dāng)直徑為 10mm 時(shí)可取 0.005~0.009mm。橢圓度，錐度等不應(yīng)超過 0.002~0.003mm。 （2）卸荷槽。一般在閥芯臺(tái)肩寬度超過 8mm 時(shí)都應(yīng)開卸荷槽。槽的尺寸深和 寬一般為 0.5~1mm。 （3）閥的操縱力應(yīng)大于軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，側(cè)壓摩擦力，復(fù)位彈簧力之和。復(fù)位 彈簧力應(yīng)大于側(cè)壓摩擦力。 （4）在保證換向速度的前提下，有時(shí)為了防止導(dǎo)管內(nèi)壓力突增，在閥芯臺(tái)肩邊 緣上開小槽以緩和液壓撞擊現(xiàn)象。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 31 4.3 密封與潤(rùn)滑 機(jī)械裝置的密封有兩個(gè)主要作用： （1） 阻止液體、氣體工作介質(zhì)，潤(rùn)滑劑泄漏等。 （2） 防止灰塵，水分進(jìn)入潤(rùn)滑部位。 閥內(nèi)可能有泄油的密封腔，應(yīng)使其通回油路，以免油液積蓄起來(lái)影響閥的 工作性能。 換向閥是用于液壓系統(tǒng)的元件，所以可以自己為自己潤(rùn)滑。 4.4 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）閥體： 閥體為鑄造件，取長(zhǎng)為 142 mm、寬為 105 mm、兩口之間的間距保持 44 mm. （2）閥芯： 閥芯按 4.2 的設(shè)計(jì)步驟取得 20Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火 閥心直徑 D = 32 mm、兩孔之間間距可取 172mm、深割槽寬取 4mm、 槽頂間距為 6mm。徑向間隙。閥芯臺(tái)肩與閥空之間的間隙，當(dāng)直徑為 10mm 時(shí)可取 0.005~0.009mm。橢圓度，錐度等不應(yīng)超過 0.002~0.003mm。 卸荷槽。一般在閥芯臺(tái)肩寬度超過 8mm 時(shí)都應(yīng)開卸荷槽。槽的尺寸深 和寬一般為 0.5~1mm。 （3）密封與緊固零件 螺釘、圓柱銷：參照 GB70－85，GB119－86 選取。 密封圈：Ｏ型密封圈 20×2.65,GB3452.1-82；2-O 型密封圈 56×3.55，GB3452.1-82 擋圈：擋圈 20,GB894.2-86. 銷：A5×16,GB119-86. 設(shè)計(jì)小結(jié) 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 32 兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就快結(jié)束，回想一下這兩個(gè)月來(lái),自己真是收獲頗多. 首先是熟悉工作環(huán)境,了解其它有關(guān)部門的一些生產(chǎn)流程。再對(duì)公司本身 設(shè)計(jì)規(guī)范要求作一些了解.剛開始,感覺對(duì)產(chǎn)品一竅不通,公司的一些產(chǎn)品圖看都看 不懂,壓力很大,有種力不從心的感覺.后來(lái)在指導(dǎo)老師的幫助下,我開始從看圖做起， 慢慢的開始適應(yīng),并開始了解一些結(jié)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng),現(xiàn)在,我已經(jīng)了 解了換向閥的結(jié)構(gòu)并且能繪出一些零件圖,并能對(duì)圖面進(jìn)行一些處理了,雖然有時(shí) 還會(huì)有錯(cuò),但我會(huì)繼續(xù)努力改進(jìn),爭(zhēng)取讓錯(cuò)誤越來(lái)越少. 二維圖是用“AUTOCAD”軟件繪的，雖然以前曾學(xué)過，也用過，但由于長(zhǎng) 時(shí)間不用有點(diǎn)陌生，繪圖前進(jìn)行了熟悉，漸漸的就熟練起來(lái)，同時(shí)還學(xué)會(huì)了 “AUTOCAD2002”的一些特殊的命令。 翻譯的完成提高了我的詞匯量和查閱資料的能力.最后一道步驟是寫畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書，說明書是寫“你怎樣把這個(gè)設(shè)計(jì)做出來(lái)的一個(gè)過程” ，涉及面較廣， 字?jǐn)?shù)多，所涉及到的范圍十分廣泛，而且與我們以前課程設(shè)計(jì)時(shí)的說明書也有 很大的不同：它要求更嚴(yán)格，知識(shí)面更加的廣，困難的程度更高。通過寫說明 書，知道了畢業(yè)設(shè)計(jì)該怎幺做，到底該做些什幺，目的清楚，明確。 兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)既使我我了解到機(jī)械設(shè)計(jì)是從使用要求等出發(fā)，對(duì)機(jī)械 的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式、力和能量的傳遞方式，以及各個(gè)零件的材料和 形狀尺寸等問題進(jìn)行構(gòu)思、分析和決策的工作過程鞏固了在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)， 并把它們用與實(shí)踐當(dāng)中，也使我熟悉了公司的產(chǎn)品，有關(guān)行業(yè)的情況，為以后 的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 33 致謝 歷時(shí)兩個(gè)多月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，回想起來(lái)這其中充滿了苦 苦思索的痛苦，強(qiáng)剛度校核卻超過了許多材料應(yīng)力的惆悵，探索出新方法、新 方案后的興奮和自豪，更多的就是計(jì)算、校核，再計(jì)算、再校核的反復(fù)幾乎讓 人不堪折磨。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是對(duì)大學(xué)三年所學(xué)課程的一次大閱兵，也是對(duì)即 將走上工作崗位的我們一次較為正式的熱身訓(xùn)練。它需要我們把工程制圖、機(jī) 械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料和金屬工藝學(xué)等等課程聯(lián)系起來(lái)，繼而用到機(jī)械制造工 藝上，需要我們把工程制圖、機(jī)械原理、機(jī)械零件和材料力學(xué)融會(huì)貫通，在實(shí) 際運(yùn)用中操作自如。 我一直相信學(xué)習(xí)是一種艱苦而長(zhǎng)久的勞動(dòng)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我有了更為深刻 的感受。我若沒有師長(zhǎng)、同學(xué)們的幫助是無(wú)論如何都無(wú)法一步一步接近成功的。 本設(shè)計(jì)的說明書到此就算告一個(gè)段落了。在設(shè)計(jì)之前以及之中，在思路發(fā) 生偏差之時(shí)，在遇到問題和瓶頸之時(shí)，師長(zhǎng)和同學(xué)們都給予我相當(dāng)多的啟發(fā)和 幫助。 早在本設(shè)計(jì)開始之前，老師就針對(duì)本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，給予我啟發(fā)性的指導(dǎo)； 而且?guī)兔枇撕芏嗟膶I(yè)書籍；在查閱資料和進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)的過程中，他又一 直定期檢查（每個(gè)星期五中午） ，要求很是嚴(yán)格并指出其中的疏誤之處；在對(duì)我 的設(shè)計(jì)中遇到的某些難點(diǎn)提出問題時(shí)，他都毫無(wú)保留地支持和鼓勵(lì)我。設(shè)計(jì)過 程中，有時(shí)手頭資料不足，同學(xué)們總是會(huì)熱情地借給我或者會(huì)提供我相關(guān)線索， 遇到問題時(shí)他們也會(huì)提出好的意見和建議給我，使我獲益良多啊。 學(xué)校的輔導(dǎo)老師林老師和李老師在百忙之中抽出時(shí)間給我們進(jìn)行輔導(dǎo)，他 們把我們?cè)O(shè)計(jì)中所有的規(guī)范制作成電子文檔，并通過消息通知到每個(gè)同學(xué)，在 設(shè)計(jì)的過程中他們還不厭其煩的為我們校正錯(cuò)誤，給我們提供各種技術(shù)幫助使 我獲益良多。 從開始著手這個(gè)設(shè)計(jì)，到完成這一份設(shè)計(jì)說明書，集思廣益可謂我最大的 收獲！謝謝你們，沒有你們的熱情幫助，我無(wú)法順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)到現(xiàn)在這樣 的程度。在你們的幫助下，我了解了要如何做好一個(gè)設(shè)計(jì)，如何把一個(gè)設(shè)計(jì)做 得更好。當(dāng)然，由于本人水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，這個(gè)設(shè)計(jì)中的疏誤之處再所難 免，請(qǐng)師長(zhǎng)們指正為感！ 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 34 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (論 文 ) 35 參考文獻(xiàn) [1] 孫大涌．先進(jìn)制造技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [2] 周凱．實(shí)現(xiàn)基層敏捷制造的新途徑．組合機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)，1998，2 [3] 林曉新．工程制圖．北京：機(jī)械出版社，2001，7 [4] 鄭修本．機(jī)械制造工藝學(xué)（第 2 版） ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999，5 [5]倪森壽 機(jī)械制造工藝與裝備 化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 [6] 姜佩東．液壓與氣動(dòng)技術(shù)．北京：高等教育出版社，2000 [7] 徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷第二版） ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，9 [8] 王學(xué)東，武良臣．基于有向圖的敏捷夾具元件裝配序列研究．制造自動(dòng)化， 2001，7 [9] 馬玉貴．液壓元件使用與維修技術(shù)大全．北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社， 1995