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1、前言液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。溢流阀作为液压元件之一，在实际生产中得到广泛的应用。本设计重点讲述了液压件的分类，工作原理以及在实际当中的应用，并进行溢流阀的设计以及对其性能做简单的分析
2、。由于时间和水平有限，书中难免处在缺点和错误，请老师批评指正。1绪论液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件液压泵；执行元件液压缸和液压马达；控制元件各种液
3、压阀；辅助元件油箱、蓄能器等。液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。1.1 液压技术的发展历史液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡 提 出的液体静压力传 动 原 理 而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的 重要 标志。 1795 年英国约瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749 - 1814) ，在伦敦用水作为工作介质 , 以水压机的形式将其应用于工业上 , 诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作
4、 介质水改为油,又进一步得到改善。 第一次世界大战 (1914 - 1918) 后液压传动广泛应用 , 特别是 1920 年以后 , 发展更为 迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间 , 才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯 (F.Vikers) 发明了压力平衡式叶片泵 , 为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (G Constantimsco) 对能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910 年对液力传动 ( 液力联轴节、液力变矩器等 ) 方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战 (1941 -
5、 1945) 期间 , 在美国机床中有 30% 应用了液压传动。 应该指出 , 日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了 “ 液压工业会 ” 。近 2030 年间，日本液压传动发展之快，届世界领先地位。1.2 我国液压阀技术的发展概况我国的液压工业及液压阀的制造，起始于第一个五年计划（19531957年），期间，由于机床制造工业发展的迫切需求，50年代初期，上海机床厂、天津液压件厂仿造了苏联的各类低压泵、阀。随后，以广州机床研究所为主，在引进消化国外中低压元件制造技术的基础上，自行设计了公称压力为2.5MPa和6.3
6、MPa的中低压液压阀系统（简称广州型），并迅速投入大批量生产。60年代初期，为适应液压工程机械从中低压向高压方向的发展，以山西榆次液压件厂为主，引进了日本油研公司的公称压力为21MPa的中高压液压阀系列，以及全部加工技术和制造、试验设备，并据此发展、设计成我国的中高压液压闪系统（简称榆次型）。1968年，当时的一机部组织有关单位，在公称压力21MPa液压阀的基础上，设计了我国一套公称压力为31.5MPa的高压阀系列，并投入批量生产。为使产品实现标准化、通用化、系列化，我国于1973年再次组成“液压阀联合设计组”，在总结国产高压阀设计、生产经验的基础上，借鉴了国外同类产品的结构，性能、工艺特点，
7、又增补了多种规格和新品种，并使国产阀的安装连接尺寸首次符合国际标准。并于1977年正式完成了公称压力为31.MPa的高压阀新系列的设计。1978年起，通过全系列图纸的审查、试制、鉴定等工作，并在全国推广使用。1982年，通过了全系列的定型工作。故上述产品简称为“82年联合设计型高压液压阀系列”。为适应高压、大流量的液压传动要求，济南铸锻研究所、上海704研究所和北京冶金液压机械厂等单位，自1976年开始，还引进、消化和研制了二通插装阀（简称CV阀），并在80年代初期，完成了自己的系列。二通插装阀作为不同于常规阀的另一类液压阀类，也正在开拓着它的使用范围。此外，随着组合机床在机械制造行业中的广泛
8、应用，1975年，大连组合机床研究引进、消化、吸收和研制了叠加式液压阀。建国以来，我国液压行业及液压阀的制造生产，从无到有，发展很快，取得了巨大的成绩。但与国外同类产品相比，品种和性能指标还有较大差距。为了提高我国液压行业的综合素质，国家机械部制定了以下调整原则：A类重点发展产品（包括国产的电液伺服阀、比例阀和数字控制阀以及引进、消化德国力士乐公司的压力为21、35、63MPa，通径为的三大类液压阀和我国自行开发的叠加阀、插装阀及GE系列阀等）；B类允许保留和过渡产品（包括目前应用面广、市场需求最大，一时尚无替代产品；国内70年代、80年代开发的，现在已成为主导产品，虽然技术上达不到国际80年
9、代水平，但需要保留一段时间的产品。）C类限制发展和逐步淘汰产品。（指水平低，性能差，耗能耗材的产品，不符合标准的落后产品，不符合标准的老产品，具体指我国50、60年代设计的广州型中低压系列，及与之相仿的早期产品。）1.3 本设计的目的及范围 作为工科类院校，特别是机械专业，液压技术是一门必不可少的课程。本课将重点对溢流阀部分设计及分析，主要研究对象为溢流阀，对溢流阀部分进行设计。最后，针对溢流阀的理论研究进行讨论，内容包括溢流阀的工作原理、结构特点、以及静态性能的分析等。2压力控制阀的分类与型号 液压系统中，用来控制系统的压力、流量和液流方向的元件均称为液压控制阀，简称液压阀。液压阀品种繁多，
10、规格复杂，按工作原理可划分为以下几种： 通断式控制元件（即开关或定值控制阀）：这是常用的一类液压阀，又称普通液压阀。 伺服式控制元件：压力伺服阀、流量伺服阀等。 比例式控制元件：比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀等。 在液压传动系统中，液流的压力是最基本的参数之一，执行元件的输出力或输出扭矩的大小，主要由供给的液压力所决定。为了对油液压力进行控制，并实现和提高系统的稳压、保压、减压、调压等性能或利用压力变化实现执行机构的顺序动作等，根据油液压力和控制机构弹簧力相平衡的工作原理，人们设计制造了各种压力控制阀。常见种类如下：图2-1压力控制阀的分类Fig.2-1 The classificatio
11、n of the pressure control valve3溢流阀3.1溢流阀的分类溢流阀的基本功用是：当系统的压力达到或超过溢流阀的调定压力时，系统的油液通过阀口溢出一些，以维持系统压力近于恒定，防止系统压力过载，保障泵、阀和系统的安全，此时的溢流阀常称为安全阀或限压阀。溢流阀的根据结构可分为直动型和先导型两种。3.1.1直动型溢流阀图3-1 直动型溢流阀结构简图Fig.3-1 Direct action-type relief valve structure diagram （a）锥阀式 (b)球阀式 (c)滑阀式 (d)溢流阀的基本符号 1-调压螺栓 2-弹簧 3-阀芯 4-阀体（含
12、阀座） 锥阀式和球阀式又叫座阀式溢流阀，特点是动作灵敏，密封性能好，配合没有泄漏间隙，但导向性差，冲击性较强，阀座阀芯易损坏。滑阀式由于阀口有一段密封搭合量，稳定性较好，不易产生自激振动，但动作反应较慢。下面以锥阀式DBD直动型溢流阀为例说时其工作原理：图3-2 锥阀式DBD直动型溢流阀（插装式）Fig.3-2 Valve cone straight DBD-type relief valve (cartridge type)（a）结构图 （b）局部放大图 （c）简化符号 （d）详细符号1-偏流盘 2-锥阀 3-阻尼活塞 4-调节杆 5-调压弹簧 6-阀套 7-阀座（1）工作原理: 设弹簧预紧
13、力为,活塞底部面积为A则：当时,阀口关闭。当时,阀口即将打开,此时, , (开启压力)当时,阀口打开,稳压溢流或安全保护。 锥阀开启后,由1得锥阀的力平衡方程为： 即： (3-1)式中 ： 、分别为弹簧刚度和预压缩量（）;为阀芯自重（水平时不考虑）; 为阀芯与阀套间的摩擦力（）；为稳态液动力（）；为射流力()。此处 , (3-2)（2） 调压原理：调节调压螺帽改变弹簧预压缩量,便可调节溢流阀调整压力。（3） 特点：从式（3-2）可知这种阀的进口压力不受流量变化的影响,被控力变化很小,定压精度高。但由于直接与平衡,若较高,较大时,就相应地较大,不但手调困难,且略有变化,变化较大,所以一般用于低压
14、小流量场合。3.1.2先导式溢流阀 先导阀 -直动式锥阀，硬弹簧。（1）组成 : 带有导向圆锥面的锥阀（二级同心式）和软弹簧 主阀 滑阀和软弹簧。 带有多节导向圆锥面的锥阀（三级同心式）和软弹簧图3-3 YF型三节同心先导溢流阀（板式）Fig.3-3 YF 3-type pilot relief valve concentric (plate)1、阀体 2、主阀座 3、主阀芯 4、先导阀盖5、先导阀座 6、先导阀锥式阀芯 7、调压弹簧 8、调节杆 9、调压螺栓 10、手轮 11、主阀弹簧先导型溢流阀的先导阀是一个小规格的锥阀式直动溢流阀，其弹簧用于调定主阀部分的溢流压力。主阀的弹簧不起调压作用
15、，仅是为了克服摩擦力使主阀芯及时回位而设置。(2) 工作原理：设为先导阀阀座孔面积（）,、为先导阀弹簧预紧力、刚度,、为主阀弹簧预紧力、自重、摩擦力。当时,导阀关闭,主阀也关闭。当时,导阀打开,主阀两端产生压差:当 时,主阀关闭。时,主阀打开稳压溢流或安全保护。得主阀芯和导阀的力平衡方程分别为：由上两式可得溢流阀进口压力为： （）(3-3)调压原理：调节调压螺帽,改变硬弹簧力,即可改变压力。特点: 溢流阀稳定工作时,主阀阀芯上部压力小于下部压力。 即使下部压力较大,因有上部压力,弹簧可做得较软,流量变化引起阀心位置变化时,弹簧力的变化量较小,压力变化小。 又 调压弹簧调好后,上部压力为常数。
16、压力随流量变化较小,克服了直动式溢流阀的缺点。 还 先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1%左右 先导阀阀座孔的面积、开口量、调压弹簧刚度都不必很大 先导型溢流阀广泛用于高压、大流量场合。3.2溢流阀的主要性能3.2.1静态特性：（1）压力调节范围定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降最大和最小调定压力差值。（2）启闭特性定义：溢流阀从开启到闭合全过程的被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。 一般用溢流阀处于额定流量、额定压力时，开始溢流的开启压力和停止溢流的闭合压力分别与的百分比来表示。开启压力比： 闭合压力比： 两者越大及越接近,溢流阀的启闭特性越好
17、。一般规定：开启压力比应不小于，闭合压力比应不小于，其静态特性较好。(3) 卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。(4) 最大允许流量和最小稳定流量：溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声。(5) 静态特性关系式先导型溢流阀在稳态溢流条件下，满足下列关系式：A.主阀口出流方程式为（） (3-1)式中，为受控压力（），油液密度（）,其他参数意义同前。B.主阀芯受力平衡方程式： （） （3-2）式中，开启时取正号，闭合时取负号；其余参数意义同前。C. 通过主阀芯阻尼孔的流量方程式：阻尼孔结构为细长孔，其流量 () (3-3)式中阻尼孔截面积（）;阻尼
18、孔的流量系数。D. 先导阀口出流方程式： () (3-4)式中，先导阀流量系数，先导阀阀座孔直径();为先导阀阀口的轴向开度（）；先导阀芯的半锥角。E. 先导阀芯受力平衡方程式： （） （3-5）式中，各参数意义同前。3.2.2动态特性（1）压力超调量：最大峰值压力与调定压力的差值。（2）响应时间：指从起始稳定压力与最终稳态压力之差的上升到的时间。(即图3-4中、两点的间的时间间隔)（3）过渡过程时间：指从调定压力到最终稳态压力的时间。(即图3-4中点到点间的时间间隔)（4）升压时间：指溢流阀自卸荷压力上升至稳定调定压力所需时间。（即图3-5的）（5）卸荷时间：指卸荷信号发出后由稳态压力状态到
19、卸荷压力状态所需的时间。(即图3-5中的)图3-4流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性Fig. 3-4 Step changes in the flow of imports of the pressure relief valve response characteristics图3-5溢流阀升压与卸荷特性Fig. 3-5 boost relief valve and unloading Features4溢流阀的工作过程4.1开启过程（1）当液压系统压力低于先导阀的开启压力时，先导阀保持关闭。此时主阀芯受力条件为 (4-1)式中、分别为先导阀弹簧和主阀弹簧的刚度（）；、分别为先导阀弹簧和
20、主阀弹簧的预压缩量（）。此时阀口仍关闭。（2）当系统压力上升到先导阀的开启压力时，先导阀处于即将开启但未开启的状态，主阀芯受力关系仍为式（4-1）（3）当系统压力升高超过先导阀开启压力时， 图4-1溢流阀示意图先导阀打开，液压油经由阻尼孔流向先导阀再流回油箱。 Figure 4-1 Schematic Relief此时主阀芯上下两腔将产生压力差，但尚未到达足以抬升主阀芯的程度，主阀芯的受力方程为： （4-2）（4）当系统压力上升到主阀开启压力时，通过阻尼孔的流量增大，产生的压力差使主阀芯处于平衡状态：f （4-3） （5）当系统压力高于主阀开启压力时，主阀开启，其受力为 （4-4） 式中， 为
21、主阀口的开度（）；为液体入射角，近似等于维阀半维角（）；为主阀座孔直径（）；主阀口流量系数(取)。（6）当系统压力升到调定压力时，阀内通过额定流量，此时主阀芯受力方程为： （4-5）到此，溢流阀开启完成。4.2 闭合过程：其过程与开启过程相反，但各关键点相似，不同的是由于摩擦力方向改变，造成阀口的关闭压力比相应的开启压力要小。5溢流阀设计溢流阀的设计，通常式根据其工作所要求的压力和流量选择阀的基本结构形式，根据最大流量并按经验确定阀的各部分尺寸，根据静态特性要求确定弹簧系数，然后计算静态特性。下面我们对先导溢流阀进行设计。以下为尺寸示意图：图4-4 阀结构尺寸示意图Fig.4-4 measur
22、ement of valve structural representation5.1设计要求一般提出以下设计要求：(1) 额定压力 (2) 额定流量(3) 调压范围(4) 调成最高调成压力时，导阀的开启压力(5) 调成最高调成压力时，主阀的开启压力；此时的溢流量(6) 调成最高调成压力时，主阀的闭合压力；此时的溢流量(7) 卸荷压力MPa5.2主要的结构尺寸的初步确定(1) 进油口尺寸确定按照额定流量和允许流速来决定则： （5-1）式中一般取;额定流量，将已知量带入可得：(2) 主阀芯直径 按经验取 （5-2）(3) 主阀芯活塞直径 （5-3）对阀的静态特性影响很大。按上式选取时，对额定流量
23、小的阀选较大的值。(4) 主阀芯上段直径按经验取主阀芯活塞下边面积与上边面积之比为：根据上式子可得： （5-4） 活塞下边面积稍小于上边面积，主阀关闭时的压紧力主要靠这个面积差形成液压力作用在主阀芯上。主阀弹簧只是在低压和无压力时使主阀关闭，因此主阀弹簧刚度可以很小。(5) 主阀芯半锥角，扩散角按经验取：(6) 尾碟（消振尾）直径、长度、过度直径尾碟的作用是消除液动力引起的振动。其尺寸、可参考已定型阀的尺寸选取。无尾碟时，作用在主阀芯上的液动力方向向上；有了尾碟时，液动力方向向下。本设计中选取 (7) 节流孔直径、长度按经验取: （5-5） （5-6） 节流孔的尺寸和对溢流阀性能有重要影响。如
24、果节流孔太大或太短，则节流作用不够，将使阀的启闭特性变差，而且工作中会出现较大的压力振摆；反之，如果节流孔太小或太长，则阀的动作会不稳定，压力超调量液会加大。按上式取和时，对额定流量小的阀选较小的值。要求通过节流孔的流量小于或等于额定流量的1时所造成的压降足以使主阀开始打开。因此，要通过静态特性计算对选定的和进行适当的调整。(8) 导阀芯的半锥角按经验取 ： 取得小一些，密封性能较好但太小使阀芯与阀座得接触应力加大，影响使用寿命。(9) 导阀座孔的孔径和按经验取 （5-7） （5-8）取得大则导阀弹簧要硬，使尺寸加大；取得太小又影响阀的稳定性能。不能取的太大，否则容易发生尖叫和振动。(10)
25、主阀芯溢流口的直径和长度和可根据结构来确定。不要太小，以免产生的压差太大，不利于主阀的开启。(11) 主阀座的孔径按经验取 （5-9）(12) 阀体沉割直径、沉割宽度按经验取 （5-10）按结构确定，应保证进油口直径的要求。本设计中取 （5-11）(13) 主阀芯与阀盖的间距应保证主阀芯的位移要求，即是主阀的最大开度，的大小见静态特性计算。(14) 导阀弹簧的装配长度 （5-12）式中的为弹簧的自由长度。为了使溢流阀能够卸荷，调节手轮全松开时应使导阀弹簧恢复其自由长度，留有的间隙.的数值要在导阀弹簧设计后才确定。(15) 主阀弹簧的装配长度 （5-13） 式中 主阀弹簧的自由长度； 主阀弹簧的
26、预压缩量,的数值要在弹簧设计后才能确定.5.3静态特性计算(1) 基本方程式先导式溢流阀的静态特性决定于导阀、主阀和节流口结构参数。因此，计算静态特性时要列写流量方程式和力平衡方程式，作为计算静态特性的基础。如图所示主口示意图：图4-5 主阀口示意图Fig.4-5 mostly valve port representation a.主阀阀口节流方程式 (5-14)式中 通过主阀的流量； 主阀流量系数； 主阀节流面积。将式子整理得： b.主阀芯受力平衡方程式 主阀芯轴线方向所受的作用力包括弹簧力、重力、摩擦力、主阀芯溢流孔压降引起的作用力、A腔和B腔压力的作用力、阀口溢流时产生的液动力。如主阀
27、芯等速上升，则可列出受力平衡方程式为: (5-15)式中 主阀弹簧刚度；主阀弹簧预压缩量； 主阀芯重量；主阀芯所受的摩擦力；主阀芯溢流孔压降引起的作用力；主阀芯所受的液动力；根据图所示液流情况，可按下式计算: (5-16)式中 阀口流速；尾碟处液体流出速度的轴向分量。因为尾碟附近过流面积远大于阀口截面积，而且尾碟与主阀芯轴线垂直。所以，尾碟附近流速的轴向分量接近于零，即0。阀口流速可按下式计算： (5-17)在局部阻力系数时，流速系数。因此可得：由式可知，的作用方向于相同。计算出来的稳态液动力略为偏大一些。若尾碟过大，出口通道过小，即尾碟附近截流面积减小，则加大。这样，实际液动力会比计算出来的
28、小，若主阀开度较大则使得过小过大则稳态液动力可能出现零值甚至反向。所以，设计尾碟和选取半锥角时要加以注意。将上式联立可得主阀芯平衡方程式： (5-18)c.节流孔流量方程当截流孔中流动为层流时，流过节流孔的流量与节流孔前后压差（）成正比；当节流口中的流动为紊流时，流量与成比例。实际上节流孔中的流动多处于从流层到紊流的过渡状态，所以与成比例。可按下述经验公式计算，式中的单位必须是米、千克、秒制。 (5-19)式中 通过节流孔的流量； 节流孔截面积； 油的运动粘度； 油的重度。d.导阀阀口节流方程式由式(5-18)得： (5-20)式中 -通过导阀得流量； -导阀流量系数； -导阀节流面积； (5
29、-21)式中 导阀得开度。将看成近似等于零，则： (5-22)f.导阀芯受力平衡方程导阀芯轴线方向所受得作用力有弹簧力、液动力、导阀前腔C中压力得作用力等。受力平衡方程为： (5-23)式中 -导阀座孔径处的截面积 导阀弹簧刚度； 导阀弹簧预压缩量；导阀芯所受的液动力。液动力的求法与相似，得： (5-24)式(5-23)中的流量系数、是难以精确确定的。严格的说，在阀的不同工作情况下，流量系数又不同的数值。通常将流量系数看成常数，带来的误差并不大，却可以大大地减化计算。主阀与导阀的阀口处的流量系数可分别取为：静态特性计算的目的，一方面是根据对静态特性设计要求，求出主阀弹簧和导阀弹簧的刚度和预压缩
30、量，作为进行弹簧设计的依据；另一方面是校核上面所确定的主要结构尺寸，看能否满足对静态特性的要求,并进行必要的调整与复算，直到特性满足要求为止。(2)弹簧刚度和预压缩量计算主阀弹簧刚度和预压缩量由式子（5-18），可得当主阀刚要打开，还未打开时可得： (5-25) 利用上式可求出和，但必须先做以下工作：(3)主阀刚要打开，还未打开，为主阀的开启压力取为最高调定压力下的开启压力，即： (5-26)，此时候流量为： (4)由（5-19）节流孔流量方程式求取节流孔流量，得: (5-27)将已知量带入：可得： (5-28)(5)主阀芯摩擦力包括主阀芯上段直径处和活塞直径处得摩擦力，可表示为: (5-29
31、)式中 -摩擦系数；-处的侧压力； -处的侧压力。侧压力与缝隙两端压力差、缝隙长度、圆柱直径成正比。将其他因数用系数表示，并取摩擦系数，则可表示为： (5-30)将压力看成近似等于零，则: (5-31) 式中为系数，直径小、接触长度短时取大值。(6)求主阀芯溢流孔压降引起的作用力溢流孔压降由沿程阻力和进口、出口处的局部阻力所组成。可表示为： (5-32)式中 进口处局部阻力系数； 出口处局部阻力系数； 沿程阻力系数。通过主阀芯溢流孔的流量等于通过导阀的流量，取近似。于是，主阀芯溢流孔流速为： (5-33)雷诺数的表示式为：由于很小，很小，主阀芯溢流孔内流动为层流，可以，。于是，由压降引起的作用
32、力为： (5-34) (7)在最高调定压力下主阀芯的开口量 3.8 在最高调定压力下，其开口量为3.8（8）求出主阀最大开度在卸荷情况下（通过额定流量）主阀由最大开度，由此可得： (5-35) 6.9式中为卸荷压力。然后按经验取： (5-36)将上式子带入主方程可得： 所以： 主阀弹簧的选择：自由长度为60，其弹性刚度为(9) 主阀芯重量主阀芯可以做简单的估计，主阀芯质量大约： 所以其重量为 由已知初选结构尺寸计算，活塞面积和之比按经验取为。在做好以上准备工作之后，即可求出主阀弹簧刚度。而主阀弹簧预压缩量已经定出选取时，额定流量小的阀选小的值。和是以乘积的形式出现在静态特性方程中的这给计算带来
33、了苦难。因此上面我们先根据公式来假定的值，然后再带入方程求出k1的值。这样的出与值还需要反复进行比较验算。如果出现矛盾，就要对静态特性方程式中的一些可变因素进行调整。主阀弹簧的结构参数，既要保证弹簧给主阀芯以足够的复位力和密封力，又能保证阀的灵敏性。因此，刚度要小，预压缩量要大，即弹簧要软而长。这给主弹簧的设计带来难度。但是的影响远不如的影响来得大，尤其当F4较大时候更是这样。就是说的取值范围很宽的。这就把相互制约的设计要求给主阀弹簧的设计带来的困难，转化为正确的选取主阀活塞两侧面积比的问题这正是这种结构溢流阀的一个优点。由此可见，面积比是个影响静态的重要因素。（10）导阀弹簧刚度和预压缩量由
34、公式可知：当导阀要打开，还未打开时， (5-37)此时为导阀的开启压力。取为最高调定压力下的开启压力，在前面已经算出为15.194因此得：y为开启压力下的弹簧开度由（5-15）式求出的代入式子并取，即得出导阀弹簧在开启压力为时的导阀开度。（11）系统压力为开启压力是导阀的开口量y (5-38)将已知量带入(5-39)中得： 所以有： （12）最高调定压力是的主阀闭合压力一般来说，在闭合过程中，如果把通过的溢流阀量为公称流量的1%时的溢流阀进口压力视为闭合压力，那么，这时主阀芯的位置是难以确定，所以闭合压力可用经验公式 （5-39）（13）最高调定压力时导阀的性能 A导阀前油腔压力 （5-40）
35、= B.通过导阀的溢流量 （5-41）C.导阀的开口量 （5-42）（14）进口压力的调节范围的调定是靠改变调压弹簧的预压缩量来实现的，的变化将引起导阀前腔压力的变化从而引起的变化。 （5-43）所以是在最高调定压力下主阀芯的额定开口量是在最高调定压力下导阀的开口量（15）最低调定压力最低调定压力时时将调压手轮全松，使调压弹簧的预压缩量=0，主阀的开口量达到卸荷时的开口量，设导阀油腔的压力 （5-44）（16）最小溢流量所谓最小溢流量是指在某一调定压力时，溢流阀所能通过的最小稳定流量。最小溢流量主要取决于主阀的最小允许开口量。 （5-45）将式中的换成和，即可分别求出和时的最小溢流量。当压力为
36、时，最小溢流量为当压力为时，最小溢流量为（17）溢流溢流阀内泄漏量：按偏心环状缝隙的流量公式来计算： () (5- 46)式中，主阀芯直径（）主阀芯直径与阀体间的单边配合间隙 （）公称压力 （）油液动力粘度 （）（）主阀芯与阀体的配合长度 （）处均压槽数 均压槽宽（）则： = ()6溢流阀的组成部分三级同心式和二级同心式溢流阀总体结构均由主阀和先导阀两部分组成。6.1主阀部分主阀由阀体、阀芯、阀座等主要零件组成。6.1.1阀体阀体是主阀的主要零件，为了使流体流过阀体通道时尽可能缩小涡流区并减轻流速场的激变，以减小压力损失，故阀体内部孔道的集合形状较复杂，以铸造成形为宜。铸件的外形应随内孔的形状
37、而变化，使铸件的壁厚得以均匀过渡，保证铸件具有良好的铸造性能。阀体在结构设计时，除必须保证足够的强度以外，还必须是阀体具有良好的刚度，使阀在总装后和长期使用中保证阀芯动作灵活可靠而不至于由于阀体在外力作用下变形太大而卡住。图6-1主阀体Fig.6-1 Main Body6.1.2主阀芯控制型溢流阀主阀芯上下侧面积差的大小直接影响到阀的性能，应通过计算确定。上下侧面积差可才有那个隔着那个方式达到，设计着那个主阀芯有三个配合面，因此同轴度要求较高，这不仅提高了加工精度的要求，且装配时较困难。特别是住阀芯的小端和阀盖之间有配合要求，若加工和配合稍不注意，甚至由于安装阀盖螺钉的缘故，都有使阀芯被卡死的
38、可能。另外设计中的主阀芯带有消振尾碟，几何形状比较复杂。图6-2主阀芯Fig. 6-2, the main spool6.1.3主阀座阀座是用来支承主阀芯，主阀芯与阀座接触时必须基本保证线接触，从而使阀口具有可靠的密封性能。阀芯和阀座在阀口处的形状和锥角大小，对主阀芯的受力大小和动作的平稳性有关系。因为油液流动情况的复杂性，所以往往要通过反复试验，才能确定最佳的锥阀口形状和锥角的大小。本设计中阀座在阀口处为锥角的一个圆锥面，扩散角度数为。图6-3主阀座Fig. 6-3, the main valve seat6.2先导阀部分 先导阀由阀芯、阀座、调压弹簧、弹簧座、调压装置等零件组成。在压力控制阀中通常有先导阀，因此在设计时必须保证通用性。先导阀的结构一般分为直动式和差动式两种。6.2.1先导阀芯直动式的阀芯常用的有两种结构如图6-4.图中为锥阀结构，为球阀结构。对于球阀的结构，根据阀芯的组成可分为两种：一
