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液压系统设计之阀块设计与计算

液压系统设计

  阀块由相互连接的各种液压阀组成。连接于阀块上的各种阀的不同状态的组合,就可以实现各种复杂的控制行为。
  液压阀块设计流程:
  1.认真审阅液压原理图
  设计阀块的目的是为了实现原理图中定义的功能,因此必须先深度理解液压原理图。
  把每一个位置的液压阀型号和接口尺寸标注在在原理图上对应的位置。
  将每一个油口的类型(压油口、回油口、卸油口)和尺寸标注在原理图上。
  将每一个管路上的最大工作压力、流量标记在原理图上。
  Fig.1 机械原理图
  2.初始设计
  理解了液压原理之后,可以现在纸上粗略的手绘阀块的结构,外形尺寸(外形尺寸不仅仅是阀块本身的尺寸,还要考虑阀体和接头伸出的部分)要根据阀块的安装空间和油口的数量粗略确定。在布置油口时尽量使阀块结构紧凑。
  阀块需设一个安装面,一般下表面为安装面,和安装面相邻周围的四个面在放置阀块时要距安装面有一定的高度,方便液压阀或接头的安装。
  主级孔道与多个插件连通时,为减小压力损失,一般应使插孔中心线与主级孔道壁相切,也可以增大孔道直径,加大的孔道直径须符合JB/T5963。主级孔道的外接油口一般应采用法兰连接,一般采用SAE法兰(SAEJ518)。
  先导孔直径应与国标GB2877保持一致,先导孔道的外接油口一般因采用螺纹连接(螺纹连接应符合GB2878)。
  工艺孔道应采用螺塞封堵,螺塞螺纹应符合国标GB2878。
  主级孔道和重要的先导口需要设定检测口,用于检测液压回路的工作参数,检测口一般安转快速连接功能的接头。
  阀块上因设置吊装用螺孔,以便于吊装搬运。
  阀块上应在醒目的位置放置铭牌。
  fig.2 JB/T5963 螺纹插装阀安装孔尺寸
  3.阀块材料选择
  工作压力低于21MPa时,液压阀块一般选用铝合金、普通碳素钢或20号钢。
  工作压力大于21MPa时,液压阀块可以选用不锈钢或35号钢或其他高强度合金钢。
  4 .孔道直径和壁厚计算
  由第一步时已经确定每个孔道的压力和所需液流流量,由此确定阀块上孔道的直径,
  Q=孔道的最大工作流量
  V=孔道允许流体流速。
  d=孔道直径
  一般对于压力孔道,孔道最大允许流速Vmax不大于6m/s;对于回油孔道,孔道最大允许流速Vmax不大于3m/s,对于吸油孔道,孔道最大允许流速Vmax不大于1.5m/s
  则孔道直径可估算为:
  计算结果应圆整至与标准中规定的孔道值一致。
  孔道直径确定之后,应根据所选材料,对各个孔道的直径进行校验。
  P=孔道最高工作压力(Mpa)
  σb=材料抗拉强度(Mpa)
  s=安全系数(对于液压管路,取s=4)
  th=孔道最小壁厚(mm)
  d=孔道直径(圆整后的值)
  则孔道最小壁厚:
  计算出的壁厚只是满足了安全要求,另外还需要考虑不同插件之间的距离以满足安装调试的要求,假如,通过计算得出两个油孔之间壁厚3mm就可以满足要求,但如果安装两个阀体这么靠近,可能安装时无法用扳手拧紧液压阀,调试重新设定阀的参数都会有问题。
  如果有用到电磁换向阀,要给电磁线圈留足够的空间,手动旋钮,手柄和90度弯头接头等也要留有足够的空间。
  5. 精确设计
  根据之前的步骤,所有的尺寸都确定了,可以利用CAD软件进行详细的设计,有条件的可以利用三维软件进行3D建模。
  每个油孔接口明确标注油孔类型代码和对应插件编号。

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