1、摘 要換向閥在液壓回路控制屮起著更改油液線路的重要作用。在現代工業屮，液壓傳動的應 用所以能得到的迅速的發展，是由于它存在著工作平穩、動作靈敏、不少的優點。木課 題的設計任務是手動三位叫通換向閥的設計，研究背景中介紹了課題的來源，研究的目 的和期望達到的結果。通過查閱相關的各種資料，據此熟習了設計的內容，合理的安排 設計任務的進度。關鍵詞換向閥，工作腔，閥心，閥體，三位四通目錄1 弓 iw31.1 課題來源及意義31.2 對換向閥注意的兒個問題32 換向閥和零件的結構工藝性分析92.1 換向閥設計的基本要求92.2 換向閥設計的構造與工作原理92.3 換向閥的滑閥機能（圖2.3） 132.4

2、作用在滑閥閥芯上的力153 總體方案設計及選擇254 換向閥的設計和校核304.1 確定進出油孔直徑304.2 閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑304.3 密封與潤滑324.4 主要設計計算32/j 屬352醐34銷艾獻34無錫職業技術學院畢業設計說明書(論文)1引言1.1課題來源及意義液壓傳動技術最早是19世紀末在兩方發展起來的，我國從50年代后期開始 起步。它是一門古老又新興的學科，近丙年冇長足的發展。由于它冇不少的優點 所以各w都非常重視液壓技術的幵發應用，液壓技術的采用日益增多，采用液壓 傳動和控制的機床在整個機床產品中的比重已越來越大。六十年代以后，世界各 w在機床上都較普遍地采用了液壓技

3、術，諸如，機床液壓、礦山機械、石油、化 工、冶煉技術以及宇航、航空方面，特別是在高效率自動和半自動機床、組合機 床、程序控制機床以及自動換刀數控機床上，應用得更為廣泛，它已成為機床發 展的一個重耍的方而。采用液壓傳動和控制的機床在整個機床產品屮的比重已越 來越大。還有電氣和液壓相結合，達到更完美的配合。可以說液壓傳動技術的發 展，密切的關系著國計民生的許多方面。液壓傳動的應用所以能得到的迅速的發展，是由于它存在不少的優點：1 液壓傳動裝置運行平穩、反映快、慣性小、能高速啟動、制動和換向。2 在同等功率情況下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、結構緊湊。3 液壓傳動裝置能在運行屮方便的實現無級調速，且

4、調速范圍最大可達1: 20004 操作簡單、方便，便于實現自動化，特別是電液聯合應用時，能夠充分發揮 w者的優點，易于實現復雜的自動工作循環。5 液壓傳動笏于實現過載保護，相對運動表而間能自行潤滑，故壽命較長。6 液壓元件易于實現系列化、標準化、通用化，便于設計、制造和推廣使用。使用換向閥的最根本目的是獲得各種的冋油路。所以設計換向閥也和其它技 術工作一樣，不僅是一個技術問題，而且是個經濟問題。每當設計一個換向閥之 前，都要進行必要的技術經濟分析，使所沒計的換向閥獲得最佳的經濟效果。對設計換句閥進行經濟技術分析時，應從精度設計和結構設計w方面考慮。1.2設計換向閥應注意的幾個問題下面指出兒個在

5、換向閥結構設計屮帶有共性的問題，在審核圖時應特別注意.設計換向閥必須滿足工藝要求，結構性能可靠，使用安全，操作方便，有 利于實現優質、低耗，改善勞動條件，提高標準化、通用化、系列化水肀。.換向閥應具有良好的工藝性、應便于制造、操作、維修。.換句閥的結構應合理。穩定可靠，由足夠的強度和剛度。所設計的換向閥應具冇合理的結構否則會影響液壓系統的工作性能，或者甚 至會給液壓系統的油路帶來負面的影響。.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，對于保證換向閥工作可靠性，延長使用 壽命以及對操作，維修均有重要影響，設計時應加以注意。.換向閥結構應具有良好的裝配工藝性。結構設計要具有良

6、好的裝配工藝性，便于安裝和操作。.換向閥的易損件應便于更換與檢驗問題。換向閥結構設計應考慮到易損零件的更換和修理。對于磨損塊，受力大的易損部分，應盡量設計成組合式結構，降低成本。通常稱為液壓控制閥，可分為三大類:、方向控制元件控制液壓系統中液流的方向。冇但想法和各種換向閥。壓力控制元件控制液壓系統屮液體的壓力。有溢流閥、減壓閥、順序 閥、壓力繼電器。流量控制元件控制液壓系統屮液體的流量。有節流閥、調速閥、分流 閥等。各種液壓控制閥都是由閥體、閥芯和操縱機構組成。操縱機構的形式很多, 有手動、機動、液動、電動、電液動等操縱機構。為了簡化機構和使用方便，可將幾個閥組合在一個閥體屮，構成組合閥。如

7、雄向減壓閥、雄向節流閥、電磁溢流閥等。方向控制元件分類普通單向閥(簡稱)單向閥 單向閥 液控單向閥機控單向閥f二通閥按通油路數j三通閥四通閥"二位閥力向控制元件按閥芯停留位置數三位閥 多位閥換向閥按構造形式按操縱方式j轉閥型轉閥i滑閥型滑閥(圓柱滑閥/平板滑閥) '手動閥 機動閥 液動閥電動(電磁)閥 電液動閥4.常見三位四通手動換向閥的數據參數序號產品名稱產品型號對應同類產 品型號公稱通徑(mm)有效截 面積 (mmj)最低控制力(n)工作壓力 范圍 (mpa)工作行程(mm)泄漏量(ml/m in)1三位四通手動換向閥34p8-l8q34sr287. 5彡0.890

8、76;2三位四通手動換向閥34p8-l10q34sr21020<0.890°334p8-l15q34sr21555一彡0.890°4三位四通手動換向閥34pa8-l8k34r8q34r8qf34r88203000. 810<1505三位四通手動換川閥34pa8-l10k34r8q34r8qf34r810403000. 825<1506三位四通手動換向閥34pa8-l15k34r8q34r8qe34r81560300 0.8251507三位四通手動換向閥34p8-62r3460 1.08三位四通手動換向閥341)8-82r3480-1.09三位四通手動換向閥

9、34p8-102r34100-1.0一一10三位四通手動換向閥34p8-152r34150 1.011三位四通手動換向閥34p8-202r34200 0.812三位四通手動換向閥34p8-252r34250 0.813三位四通手動換向閥34p8-l634zr8fr1242800. 814三位叫通手動換向閥34pa8-l434ar8414115三位四通手動換川閥34pa8-l634ar86一181一一16三位四通手動換向閥34pb8-l634zr8fr0242k34zr86一一0 0.8一17三位四通手動換向閥34pb8-l834zr8fr0242k34zr880 0.818三位四通手動換向閥3

10、4pc8-l6xq34066161. 6n m0-1.019三位四 通手動 換m閥34pc8-l12xq34066112一3. 0n m0 1.0一一20三位四通手動換向閥34r6-l10q35sr510彡24<1200 0.8一21三位四通手動換向閥34r6-l15q35sr515彡40<1600 0.822三位四通手動換向閥34ra6-l4xq3504604彡70 1.023三位四通手動換向閥34ra6-l6xq3506606100 1.024三位四通手動換向閥34ra6-l8xq3508608彡70 1.025三位四通手動換向閥34ra6-l10xq35106010彡70 1

11、.026三位四通手動換向閥34ra6-l12xq35156012100 1. 0換向閥按期結構可以分為滑閥型和轉閥型兩大類。轉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 的系統中。滑閥型換向閥應用最為廣泛，其優點是由于其閥芯上的液壓徑向力已 與平衡。因此，操縱省力；對污染不太敏感；易于實現多種機能；工作可靠；工 藝性好。（1）按閥芯再在閥體內停留的工作位置數可分為二位和三位閥。（2）按其與外部連接的油路數可分為二通、三通、四通、五通等。（3）按操縱機構的型式可分為手動、機動、液動、電動、電液動 等。按閥芯在初始位置吋各通油u之間的連通情況形成具

12、奮各種滑閥機能的閥（見圖 2.3 ）換向閥用來改變液壓系統巾液流的方向或控制液流的通與斷。如用來控制執 行機構的汕路，可實現執行機構的正向或反向運動。2換向閥和零件的結構工藝性分析2.1換向閥沒計的基本要求 對換向閥的性能主要要求是：1）工作可靠準確而迅速的換向和復位。2）壓力損失小要求結構沒計合理，以使結構緊湊而壓力損失盡量小。3）內外密封性好內部漏油要小于允許值，外部不允許漏油本換向閥設計的耍求和任務1）能夠達到換向的目的，并且能有很好的操作性能。2）為了實現自動的恢復到原來的位置，彈簧力要能克服各種的附力恢復到恰當 位置。3）要注意各種配合良好，安裝無誤，不能出現漏油現象，或者不能復位的

13、現象。2.2換向閥設計的構造與工作原理換向閥足利用閥芯對閥體的相對運動，使油路接通，關斷或變換油流的方向 三位四通閥的閥芯在閥體內有三個位置。當閥芯處于中問位置時，油腔p、a、b、0均不和同。當閥芯處于左邊位置時，進油腔p和油腔b相通，而油腔a與 回汕腔0相通。當閥芯處于右邊位置時，進汕腔p和汕腔a相通，油腔b通過 環梢和冋油腔0和通。二位叫通閥的位和通路符4拇閥型換向閥由閥體、圓柱形閥芯和操縱機構組成，如圖所示。它利用圓柱形閥 芯在閥體孔內的滑動并停留在不同的位置上來改變液流的通路，而閥芯的滑動是 由各種不同的操縱機構來實現的。圓柱形閥芯為臺肩形，一般奮2-5個臺肩。臺肩直徑與閥提上的閥孔精

14、密配合，既可使閥芯在閥孔內滑動，又可對油液起密封作用。閥孔內幵有3-5個沉割槽。換向閥通向外部的通油口一般與沉割槽連通，這樣，當閥芯在閥孔內停留在不同的位置上，即可改變液流的通路。如圖所示：0 0 00 0 b p a(c)1 一閥體3手柄6閥芯圖3-1三位四通手動換向閥工作原理示意圖2.2. 1換向閥的工作原理t閣所示：當閥芯向右移動一定的距離時，由液壓泵輸出的壓力油從閥的p口經 a 口輸句液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經b 口流向油箱，液壓缸活塞向右運動； 反之，若閥芯向左移動一距離吋，液流反向，活塞向左運動。下圖屮當閥芯向左 運動吋，表示該換向閥左位工作，也就是p與a、b與t2相通；反之，與

15、t1相 通。手動換向閥手動閥是手動杠桿操縱的換向閥，由于一般液壓傳動系統中以控制油流的方 向，從而實現液壓執行元件及其驅動機構的啟動、停止或變換運動方向。實現油路的換向、順序動作，卸荷等。本設計是三位四通的手動換向閥（自 動復位型），用手操縱杠桿式手柄可推動閥芯的運動。閥芯在閥體內的定位方式 有兩種：一種是彈簧鋼珠定位，可使閥芯在左、中、右三個位置上定位；另一種 是彈簧自動復位，它只能使閥芯自動處于中心位置，而左、右兩個位置必須通過 用于手扶住手柄才能保持。p為進油口，0為出油口，a、b至油缸左、右二腔，l為泄油口。p 0自動復位式p 0彈贄鋼珠定位式ih關hjh1-手柄2-閥芯3鉀街外形及安

16、裝尺寸模板如下圖a3外形及安裝尺寸模板2.3換向閥的滑閥機能（圖2.3）j) hixp0參#*hipoa nnzstnlpc圖2.3各種的操縱方式的三位換向閥，都可以根據不同的使用要求，使其在中問位 置時各通油u之間省各種不同的連通方式，這種連通方式稱為滑閥機能。三位四通換向閥常用的滑閥機能示于圖3-21。圖巾所両的是滑閥處于巾問位 置時的圖形和符號。實際上三位滑閥的具體結構有多種型式，圖中所畫的三位滑 閥只是作為一個例了，用來說明怎樣利用閥芯形狀和尺十的變化來得到各種滑閥 機能的基本原理。三位換向閥除了在屮間位置有各種滑閥機能外，冇時也將閥芯在某一端位置的各通油口連通情況沒計成特殊的機能，這

17、時就用兩個字母來分別表示滑芯在屮問位置和一端位置的滑閥機能，常用的有0p型和mp型等猾閥（見圖3-21）。具有0p型和mp型滑閥機能的換向閥主耍用丁差動電路，以便得到快速行程。 二位四通換向閥，也可以設計成初始位置沙鍋內有不同的滑閥機能，如0、h、y、p、j、c、k、x、m、n型滑閥機能等。除次之外，各種換向閥還可根 據某種需要設計一些通路性質更為特殊的滑閥機能。2.4作用在滑閥閥芯上的力滑閥工作時，液體作用與閥芯上宥芥種力，這些力宥時可能很大，成為損害閥 本身工作或液壓系統工作的主要原因.兇此，在閥體設計吋必須要知道這些力的來 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

18、及彈簧力即可。但 實踐證明，處于壓力油作用下的閥芯，移動它所需的力在某些情況下與壓力油作 用情況相比可能要人幾百倍。這不但要求有較人的閥芯操縱力，而且討能出現閥 芯卡死現象。因此不但耍研究滑閥閥芯上的液體作用力，還耍設法消除或減輕這 些作用力。研究表明，液體作用于閥芯上的力主要有三種：側壓摩擦力，穩態液動力， 暫態液動力。側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在其中造成壓力分介 不對稱，將會形成側壓摩擦力。宥流體力學理論得知，壓力分介隨間隙變化規律 而變。在間隙變化對軸線對稱的情況下，間隙pj的壓力分布是對稱的，因而作用 于閥芯的側壓力是零。在間隙變化對軸線不對稱的情況下，

19、間隙內的壓力分布也 不對稱（平行縫隙出外），而壓力分介不對稱就會在閥芯上出現側壓力。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吋間隙不 對稱都會引起側壓力。如果側壓力作用使閥芯進一步偏心，間隙更加不對稱，則 嚴重時引起閥芯與閥體間隙內的油膜被擠壞，形成半干摩擦，造成閥芯摩擦力大 大增加，即出現所謂液壓卡緊。為了減小側壓摩擦力，可在閥芯臺肩上開卸荷槽（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，側壓力正比于壓力分介曲線 ab、cd與坐標軸包圍面積之差。開卸荷槽后，側壓力正比于陰影部分面積。可 見開了卸荷槽以沿側壓力明敁變小。實踐表明，開一

20、條卸荷槽討減小起動摩擦力 37%,開三條卸荷槽可減小70%,槽數太多則泄漏劇增，反而不利了。實踐還表 明，開一條卸荷槽的位置，應在臺肩軸h'd 22.555%處（高壓端為起點），對減穩態液動力穩態液動力是當滑閥開u定（穩定流動）時，由于流經閥腔和閥u的液流 截面積及方向的改變，導致液流動量的變化而產生的液動力。由圖2-4-2可見， 液流流進或流出閥口，其方向均與軸線成e角，因此穩態液動力可分解為軸向分 力與側向分力。由于滑閥開u在岡周上是對稱的分布的，因此側向分力互相抵消, 只有軸向穩態液動力對閥芯去作用。2-4-2閥口不變時液流流經滑閥的情況穩態液動力可根據動量定理來計算，對圖2-4

21、-2 (a)lflj言，有pyu - pu = -pq(v2 cos <9 - v, ) « -pqv2 cos 3'與v2方向相反。對閣2-4-2 (b)而言，有pyu = -pu = -pq(y2 - v, cos 0) « -pqy cos 3與k方向相同。可見對液流流出和流進閥i而言，作用在閥芯上的穩態 液動力方向都是使閥口關小。因此，可以用同一個式子表示(3-11)pyu = fiqvcosd式屮c作用于液體上的軸向外力;pyu液體作用于閥芯上的軸向穩態液動力;pq平位吋間內流過閥口液體的質量; v閥1_1液流速度；e閥門液流速度方句與軸線的夾角。引

22、用以下表示閥口流速與流量的公式:(3-12)(3-13)式屮p速度系數 c流量系數 x滑閥窗口開度 w滑閥窗u寬度 滑閥窗口前后壓力差將式(3-11)、(3-12)、(3-13)，得軸向穩態液動力計算公式為(3-14)pyu = 2(pcwxap cos 0影響角度0人小的因素冇：閥芯閥孔之間的徑m間隙，閥口工作邊的圓角半徑，滑閥窗口幵度大小，閥口兩邊對軸線是否垂直等。對比較理想的滑閥而言， 角度沒90°，cos沒可看成常數。若取識= o.98，c = o.62，cos0 = cos69o=o.36up、u = 0.43wxa/?穩態液動力正比于閥芯位移x，故稱彈性力對閥芯起液壓彈簧

23、的作用。為了減小滑閥的操縱力，對以對穩態液動力進行補惜.常見的補償方法有以下兒種.3. 利用壓力降補償穩態液動力圖2-4-3所示的滑閥，閥芯的兩端頸部的直徑+加大，使環形通道面積減小。因此，液流流經環形通道吋將會出現壓力降。此壓力降作用于臺肩上形成的液壓 力與液動力方向相反，起到補償液動力的作用。根據試驗確定，當八心-心 吋，能夠補償穩態液動力的50%.這種補償方法比較簡單， 但只在人流量吋方冇效。4. 利用負力窗口補償穩態液動力圖2-4-4所示的滑閥，改變了回油路上滑閥腔的形狀，使其產生的軸a液動 力與進汕路上滑閥腔產生的軸向液動力方向相反，及其方內是耍使窗口幵大，丁是整個閥芯上所受軸向液動

24、力得到補償但是滑閥腔的特殊形狀無法從理論上求 取，只能由試驗確定，而且制造也比較難。5. 利用分布小孔式的閥口補償穩態液動力所謂分布小孔式的閥u是在閥套上開一系列小孔來代替校制窗u,如圖3-26(a)所示。小孔沿圓周方向對稱分布，它們在軸向位置上依次錯開但有搭接。 閥芯在中立位置時臺肩將小孔全部蓋住。當閥芯移動時小孔將依次露出，露出的 小孔與半露fli的小孔同時起節流窗u的作用，但是兩者形成的液動力卻不一樣。 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 形成對閥芯的軸向液動力。引起軸向液動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

25、液動力可大大減小。另外通過 適當安排小孔位置的方法，可使液動力大小在全行程上比較均勻，如圖3-26(b) 所示。<q><b>2-4-5分布小孔式的閥口及其穩態液動力暫態液動力暫態液動力是當滑閥開口變化（非穩定流動）吋，由于流經閥口的液流速度 改變，異致閥腔環形通道屮液流動量變化而產生的液動力。暫態液動力可通過對 閥腔中液流喁喁動量定理來計算（見圖2-4-5）.p- = mdvdtpfld+dtpl式屮c作用于閥腔屮液體上的軸向外力；m閥腔中液體質量；f一閥腔環形截面積；l滑閥進出汕口之間沿軸向的距離；q一閥腔屮液體流量。的反作用力就是液流作用于閥芯的暫態液動力，它的方向

26、恒于閥腔中液 體加速度方向相反。因此暫態液動力可表示為=-pldqdt(3-15)dq式中負號表示&與力方向相反。將式（3-13）代入式（3-15）得(3-16)k, = lcw2papdq匕與也成比例，可見暫態液動力是一種阻尼力。&成為阻尼系數，而l 稱為阻尼長度。式（3-16）屮取消了右邊的負號，這是因為暫態液動力方向不但與滑閥移動 dx的方向（即力的正負）冇關，而且與液流流經滑閥的方向有關。閣3-27 （c）為 dx液流流出閥口，若閥口開大（i為正），則閥腔液流向右加速，產生的哲態液動 力使閥口關小，這對于閥芯運動來說相當于正阻尼作用。圖3-27 （b）為液流流dx進閥口

27、，若閥口開大（力為正），則閥腔液流向左加速，則閥腔液流向左加速， 產生的暫態液動力使閥口更開大，這對于閥芯運動來說相當于負阻尼作用。2-4-6閥口變化時液流流過滑閥的情況我們稱液流流出閥口（閣3-27 （a）情況的i = 為正阻尼長度，稱液流流進閥口（圖3-27 （b）情況的£ = £2為負阻尼長度。在同一個閥上，如果結構上能保證成對的閥u中正阻尼長度&大于負阻尼長度,則閥芯運動時暫態液動 力起正阻尼作用，不致造成閥的不穩定。滑閥易產生的故障及解決方法。滑閥易產生的故障為著閥芯卡緊現象。其中有液壓卡緊，也有機械卡緊。為 解決液壓卡緊，w內外都在設計中采用閥芯外工作表

28、面加工若干個平衡槽的辦 法，其效果很好。對于機械卡緊也都制定了一些相應的技術規范來限制其配合間 隙和偏心量等主要影響因素。但盡管這樣，卡緊現象仍時有發生，下面就卡緊產 生的原因和解決辦法作詳細討論。（1） 產生卡緊的原因液冚卡緊來自滑閥副兒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 高壓下通過偏心環狀錐形間隙，并且沿液體流動方向縫隙是逐漸擴大的，這時就 會產生通常所說的液壓卡緊現象。1）閥芯因加工誤差而帶有倒錐（錐體大端朝向高壓腔），在閥芯與閥孔屮心 線平行且不重合時，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 越大，直到兩者表而接觸而發生卡緊現象。此時，徑向不乎衡力達到

29、最大值。2）閥芯無兒何形狀誤差，但是由于裝配誤差使閥芯在閥孔屮歪斜放置，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，產生很大 的徑向不y衡力及轉矩。3）在加工或工序間轉移過程中，將閥芯碰傷，有局部凸起及殘留毛刺。這 時凸起部分竹后的液壓流將造成較大的壓降，產生一個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）設計時為防lh徑向不平衡力的產生，杜絕液壓卡緊，在閥芯上開若干個 環形梢，以均衡閥芯受到的徑向壓力，一般稱為平衡槽。但在加工中有時環形槽 與閥芯不同心；或由于淬火變形，造成磨削后環形槽深淺不一，這樣亦會產生徑 向不平衡力導致液壓卡緊。機械卡緊換向閥在使用屮

30、除發生液壓卡緊外，有時還會發生機械卡緊，機械卡緊一般 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）對于手動換向閥，由于其結構上的原因，閥芯、閥孔都較1<:,因而存在 著直線度誤差。又由于殘余應力的存在，冇時會使閥芯在使用中產生彎曲，嚴重 時閥芯與閥孔間會產生較大的接觸壓力，閥芯運動時產生摩擦，造成閥芯運動阻 滯，產生機械卡緊。同時，由于彎曲會導致某些臺肩的偏置，這些偏置的臺肩在 高壓油的作用下，乂很容易產生液壓卡緊。4）對于組合式多路換向閥，由于其結合而的平而度誤差，或結合而有凸起 的磕傷，以及組合螺栓預緊力過

31、大等原因也容易造成閥孔變形而導致卡緊。5）無論是組合式還是整體式多路換句閥都設計有上、下蓋或是定位套等定 位件。由于這些組成件的偏心也容笏引起閥芯的偏置，因而導致運動阻滯，造成 卡緊。（2）避免卡緊現象的措施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 統設計屮都冇避免卡緊的措施，嚴格控制閥芯、閥孔的制造精度，一般，閥芯和 閥孔的圓柱度允差為0.3 um,表面粗糙度：閥芯為7fe0.2，閥孔為7fe0.4，兩 者配合問隙為0.60.12 pm,并在閥芯的適當位置（靠近高壓區側）上開設環 形槽，寬0.51畫，深約0. 5 mm，且環形槽要與外圓保證同心。2）閥芯的精度允許時

32、，可以磨順錐（即小端朝向高壓區），結構允許的情況 下，可以采用錐形臺肩，臺肩小端朝向高壓區，有利于閥桿徑向對中。3）仔細清除芯上各臺肩及閥孔沉割槽邊上的毛刺。仔細清除熱處理件的氧 化皮，且在轉序時利用工位器具防lh零件磕碰。4）裝配過程中要防止零件磕碰，要注意清潔，各螺栓的預緊力要適當，以 防閥孔變形。5）要保證液壓系統的清潔度，防出油液被污染。6）提高閥體的鑄造質量，減少閥芯的熱處理殘余應力，防止彎曲變形。7）對于組合式換向閥，為了消除閥片間結合而平而度對卡緊的影響，可使 其屮一個面的屮間部分低12 um，這既可減少閥孔的變形，乂不致影響結合 面的密封。其示意圖如圖a。h(m>2a消除

33、結合面平面度對卡緊影響的示意圖在手動換向閥中，全部內腔和油道都是由機械加工而成，沒宥鑄造腔室。這 樣既可避免由于鑄造閥腔粘砂而導致的系統污染，又具有工藝簡單、制造成本低 的特點。在該閥屮，卸荷閥的控制油路受換向閥芯控制。換向閥芯處在屮立位置, 卸荷閥處卸載狀態。當換向閥芯卜行至其臺肩全部擋住卸載孔時，切斷了控制口 的卸載通道。卸荷閥關閉，系統處工作狀態，此吋換向閥芯處于“提升”位置。 換向閥芯上的3個均布小孔與卸載控制通道相通由于小孔外端而積大于通道的 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受力而產生 的卡緊，效果很好。無錫職業技術學院畢業設計說明書(論文)3總體方案設計

34、及選擇3.1零件工藝性分析閥體鑄造的工藝性，是指鑄造件對鑄造工藝的適應性。一般情況下，對鑄造 件工藝性影響最大的是制件的結構形狀、形位公差及技術耍求等。鑄造件的工藝 性合理與否，影響到鑄造件的質量、材料消耗、生產率等，設計屮應盡對能提高 其工藝性。結構工藝性鑄造件的形狀應盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，在 許可的情況下，把鑄造件設計成結構緊湊合理而乂方便的形狀，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，嚴禁尖角。除在少、無廢料 排樣或采用鑲拼模結構時，都應用適當的圓角相連。鑄造件凸出或門入部分不能 太窄，盡可

35、能避免過k的懸臂和窄枘。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生變形。3.2零件結構分析閥體為鑄造件，閥體類鑄件是鑄造生產屮具有代表性的典型件，迪然尺寸規 格有很多種，但其結構形式基本相似，現僅將080閥體采用消失模鑄造工藝介 紹說明如下。(1) 鑄件情況設計的閥體是手動換向閥系統屮的部件之一，鑄件材質為45鋼，零件的形狀 和尺寸。采用消失模鑄造生產，可一次成型，無分型面并省去制芯工序，同時尺 寸精度和生產效率也得以提高。如閣3-1所示。(2) 工藝性設計及澆注系統設計鑄件的工藝性設計按鑄鐵件常規工藝設計考慮，收縮率為10 %。；加工余量按 不同位置

36、分別選取為48mm;鑄件的澆注位置應考慮閥休內腔填砂容易，按 消失模澆注系統設計的基本原則確定為開放式。考慮到生產現場的砂箱尺寸規格 和數量，采用兩件組合澆注，在此基礎上進行澆注系統的設計。4439圖3u模具的結構形式及設計步驟（3）施涂料、造型和抽真空 涂料選用鑄鐵件ii號并以噴涂方式施涂。按組合后的最大輪廓尺寸，在保證周圍吃砂量不低于80mm的情況不選用適 宜的砂箱（消失模鑄造專用砂筘）。固定好組合模樣u逐m填入石英砂（每m填 砂量控制在100120mm范圍），特別是閥體內腔轉角處可適當用手工輔助緊 實。完成造型后即可拙真空，真空度為0.040.05mpa左右即可。（4）澆注澆注溫度定為1

37、45ctc，澆注吋間為14秒。澆注12秒后即可掀去塑料薄膜， 隨即斷開真空泵，1小時后翻箱落砂。3.3閥芯零件結構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閥芯是巾車削和鉆削而成的零件，其設計的結構應該適應車削的各種操作。 在加工閥芯的時候，要注意的是：1 .行為公差要達到要求，表面粗造度的要求也是比較高。表米那粗造度不能達到的話，就容易產生泄漏。從而 引起換向閥不能達到要求。解決的方法是：使用特殊的夾具，在鉆閥芯的孔時。在閥芯的四周用四支經 過加工的弧形頂板，固定住閥芯，這樣就不容易引起跳動。閥芯組件：20cr,調質后表血淬火，心部保持較高的綜合機械性能，而表血 則具宥較

38、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hro55。經驗 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。閥芯的維護方法：1）拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護閥 芯上的密封圈不致損壞，并清洗、編號。1. 檢測用千分尺測量閥芯外徑的實際尺寸；用內徑千分表測得閥孔的實際 尺寸，陶眼觀察發現孔內有局部拉毛現象。(1)拆卸零件卸下閥芯端蓋處的螺釘，按順序依次取下各零件，注意保護閥芯 上的密封圈不致損壞，并清洗、編號。(2)檢測用千分尺測景閥芯外徑的實際尺寸；用內徑千分表測得閥孔的實際尺 寸，陶

39、眼觀察發現孔內有局部拉毛現象。6. 研磨修復根據閥孔的實測尺寸用鑄鐵精加工二根研磨棒，尺寸分別為(p28.03mm和(p28. 04mm,并在棒的正反向加丁.槽寬和糟深均為1 1. 5 mm的螺紋槽， 另外精磨一根外徑<p28. 05 (+0. 02，+0. 04) mm的光棒作最終檢測用。將 煤油浸人待研磨的閥孔屮約lh，然后將q)28.03 mm的工藝研磨棒的螺紋槽屮涂滿氧化鋁研磨劑，插人間孔屮正反向抽動及轉動，大約1. 5h后停止，抽出研 磨棒，清洗并檢測棒和孔的尺寸；用直徑28. 04 mm的研磨棒按上述方法再次研 磨約lh。經清洗閥孔后，檢測閥孔尺寸未出現尺寸變大的現象。最后用

40、q>28. 05 mni的檢測棒并輔以煤油潤游，插人閥孔屮抽動；如手感有吸力和阻滯現象，表 明研配情況較好。7. 根據閥芯外徑的情況，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,以研磨好的閥孔實際尺寸為基準，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 面未發現有明顯的下降現象。閥組經重新裝車試驗，各項壓力指標恢復正常，故 障現象消失。閥體：鑄鐵ht30-54,最后要進行時效處理；手柄桿：45鋼具體位置如下閣所示.手柄球：膠木；螺母

41、：q235；端蓋：ht150；左右閥蓋：ht200；手柄桿、銷、螺釘等：45鋼；彈簧：60si2mn,熱乳彈簧鋼，有較高的疲勞 強度，廣泛用于各種機械、交通工具等。自動送料機構的設計4換向閥的設計和校核首先要按通路的要求確定閥體上沉割槽數h和閥芯上臺肩數目以及它們之 問的和互位置，保證確實可操縱換向。其次決定其主要尺寸。選定尺寸的原則是 使液流在閥內產生的損失不耍太大，即應限制閥內的液體流速。但流速也不要太 小，以免閥的尺寸、重量過大。然后設計或選擇其他組成元件（彈黃、電磁鐵等）。前面對滑閥的側壓力和軸向液動力進行了分析。此外，為了使作用在閥芯上 的力側向t衡，在閥套或閥體上開通油孔時應彼此徑

42、向成對，或幵內環槽（沉 割梢）以形成整個圓周通油，再從內環梢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，所以密封部分應有同樣大小的直徑。這些基本要 求都要在結構設計時實現。4.1確定進出汕孔直徑確定進岀油孔直徑按所通過的最大流量q及允許的流速v。來計算，即33.4mm設定最人流量為3.5l/s,允許流速-般為rf() = 33.4mm 所一定 取 34mm4.2閥芯外徑閥桿直徑和中心直徑閥的內泄露按下面的環狀縫隙流量公式計算，各處內泄露流量的總和應不大 于閥的內泄瀬允許值。d=兀d8、p （1 +1.552） = 32mm12"/ （3-17）式中d閥芯直徑；閥芯

43、與閥體孔的半徑1x1隙；間隙兩端的壓力差；1密封長度；偏心比閥芯對閥孔的偏心量 汕液動力粘度。在d和d形成的環形通道內液體流速為qqd2)7td2l(d、24jd_425可取為i i, v可取為v。的22.5倍以減小閥的尺寸和重量，即取v=68/八對非航空用閥可取v=vo, 丁是可巾上式計算得出d和d,然后將d和d圓整為標準值。若閥芯有屮心孔，可將其直徑+取為進油孔直徑 軸向尺寸-沉割枬寬度b取決于cv4e ,按經驗如取4, c=0.570.65,則閥的壓力損失不會超過工作壓力的2%。也可以取沉割槽寬度以便從沉割槽向外開進出油孔。遮蓋量a取決于密封要求，對d小于10mm的情況取a=l2mm,超

44、過10mm 時 a=23mm。閥芯臺肩寬度為l=z? + 2"。閥芯從屮立位置向一側移動距離(行程)不應該大于b+a。沉割槽之間的距離&應保證閥芯句左或句右移動后，通過執行機構的工作油口不被蓋住。因此l=/7 + /。其他設計要點(1) 徑向間隙。閥芯臺肩與閥空之1x1的間隙，當直徑為10mm吋可取 0.0050.009mm。橢關度，錐度等不應超過0.0020.003mm。(2) 卸荷槽。一般在閥芯臺肩寬度超過8mm時都應開卸荷槽。槽的尺、?深和寬 一*般力0.51mm。(3) 閥的操縱力應大于軸向穩態液動力，側壓摩擦力，復位彈簧力之和。復位 彈簧力應大于側壓摩擦力。(4)

45、在保證換向速度的前提t,有時為了防止導管lalie力突增，在閥芯臺肩邊 緣上開小槽以緩和液壓撞擊現象。4.3密封與潤滑機械裝置的密封有兩個主要作用：阻止液體、氣體工作介質，潤滑劑泄漏等。防止灰塵，水分進入潤滑部位。閥內吋能冇泄油的密封腔，應使其通回油路，以免油液積蓄起來影響閥的工 作性能。換向閥是用于液壓系統的元件，所以可以a己為a己潤滑。4.4主要設計計算閥體：閥體為鑄造件，取長為142 mm、寬為105 mm、兩口之間的間5l保持44 mm.閥芯：閥芯按4.2的設計步驟取得 20cr,調質后表面淬火閥心直校d = 32 mm、兩孔之間間距可取172mm、深割槽覺取4mm、 槽頂間跑為6mm

46、。徑向間隙。閥芯臺肩與閥空之間的間隙，當直徑為 10mm時可取0.0050.009mm。橢圓度，錐度等不應超過0.0020.003mm。 卸荷槽。般在閥芯臺肩寬度超過8mm吋都應開卸荷槽。槽的尺、深和 覺一般為0.51mm。密封與緊固零件螺釘、圓柱銷：參照gb7085, gb11986選取。密封圈：0型密封圈20 x 2.65,gb3452.1-82； 2-0型密封圈56x3.55, gb3452.1-82擋圈：擋圈 20，gb894.2-86.銷：a5x16,gb119-86.設計小結w個月的畢業設計就快結束，冋想一下這w個月來，fi己真是收獲頗多. 首先是熟悉工作環境，了解其它有關部門的一些生產流程。再對公句本身設計規范要求作一些了解.剛開始，感覺對產品一竅不通，公司的一些產品圖看都看不 懂，壓力很大，有種力不從心的感覺.后來在指導老師的幫助下，我開始從看圖做起， 慢慢的開始適應，并丌始了解一些結構的作用和設計中的注意事項，現在，我已經了 解了換向i詢的結構并且能繪出一些零件圖,并能對圖面進行一些處理了，雖然有時 還會有錯，但我會繼續努力改進，爭取讓錯誤越