先导式减压阀的设计方案

先导式减压阀的设计方案

第一章引言

液压传动有很多机械传动没有的优势，如调节方便、反应灵敏、结构简单、传动能量大等。

我国液压元件工业兴起于1953。兴起初期，我国生产液压元件以广州机床

研究所为主要代表。通过反求工程来制造出自己的液压元件并取得了很大的成果。如减压阀、溢流阀、节流阀等都做的很成功。液压是一门新的学科，能够掌握好液压技术的，可以加强一个国家的机械的大力发展，更好的增强国力。50年代

的中国处于一个发展落后的建设时期，当时的国力很弱，所以只有机械的大力发展才能带动国家的发展。但是，大型的机械需要有很好地液压系统来支撑，所以自主研发液压阀志在必得。

我国是一个发展中国家前期的局势动荡使得国家科技十分落后，液压阀在别的国家发展的都比较早。所以我国的液压元件的制造业经历了一个从无到有的过程。因为发展的晚所以必定会有差距，但我国的液压阀制造发展的十分迅速。如今我过的液压阀制造技术已经十分成熟，并针对液压阀的技术参数形成了系列化和标准化。

在国外。液压技术十分纯熟。外国设计制造的液压阀性能良好。与我国的同类液压阀进行对比，国外的液压阀传递能量更大，尺寸结构更简单，反应速度更快、更准、更稳。液压技术现在已经应用到各个领域，工业、民用、军工等所有机械涉及到的都用到了液压系统。如：工程机械、汽车、机床、船舶、农林机械、医疗器械、飞机、坦克、导弹等。

正因为液压系统的应用如此广泛，所以对减压阀的设计和研究十分有必要。本课题针对先导式减压阀的结构设计进行研究。对其结构参数和特点进行改良，

并做出三维造型。

第二章

2.1液压技术

液压技术是利用液体的液动力来进行能量传递，将液体的能量转化为机械能，从而带动机械运动，液压传递的能量大、精确度高，所以在机械领域内应用很广泛。无论是民用还是军工，液压的使用无处不在。传递液动力是需要一个良好的密闭环境，一丝的泄露都可能导致传动的误差，因此液压元件密封性和耐磨损度要求很高。利用滚压工艺加工液压元件可以很好地解决密封性和耐久度的问题。

2.1.1液压技术应用

由于液压系统的有点十分突出，所以在机械领域内，无论是高精度还是高能量传动等都能得到广泛的应用。具体应用如下表：

2.1.2、液压技术的发展

自帕斯卡在17世纪中叶提出静压传动原理，世界第一台水压机于18世纪在英国制造出来算起，液压传动已有百年的历史了。由于早期的液压技术的不成熟和当时社会的生产力低下，所以液压传动技术应用并不广泛。

由于19世纪是有工业的迅猛发展，带动了液压传动技术的大力发展和步入成熟。自20世纪50年代中国开始自主研发制造液压阀至今，中国的液压技术有了一个质的飞跃。中国历经一个从无到有的过程。到现在中国液压阀已经发展到了有自己的系列和标准。短短的几十年的时间，液压技术发展到这个程度，最重要的原因就是需求。没有需求就没有存在的意义。在机械行业里，很多的机器都离开了液压都将不能很好地完成工作。如汽车，如果没有液压系统制动系统将无法变得像现在这么灵敏。如重型工程机械，如果没有液压系统，哪来那么大的扭矩来提供动力？如果没有液压系统，数控机床的精密性将大打折扣。就是因为有需求，才使得液压阀发展的如此迅速。就是因为有需求才使得液压阀的发展前景一片光明而且会使液压阀向更精确、更大功率、更高效、更节能、集成度更高和功能复合化发展。现如今，电液比减压阀、数字阀、电液伺服液压缸的使用越来越多，这将成为液压阀发展的新趋势。

2.2减压阀

减压阀是其出油口压力低于进油口压力且使压力达到一定的值时使压力保持一定的平衡关系的装置。减压阀的使用场合是需要减压的液压系统的支路上。

按调节要求的不同，有保证出口压力恒定的定值减压阀、保证进出口压力差恒定的定差减压阀和保证进出口压力成一定比例的定比减压阀。如无特变指明，所说的减压阀就是指定值减压阀。减压阀有两种形式的，但液压系统只基本都是用先导式减压阀，直动式减压阀运用较少。

由于减压阀能使出口压力低于进口压力且维持恒定，不受入口压力和通过流量大小等的影响，因此在液压传动中先导式减压阀主要用于某一支路压力需要比主系统压力低且稳定的工作压力场合。当系统中的某一支路需要一个比系统压力低的压力时，我们可以在其支路上串联一个先导式减压阀。

2.2.1、先导式定值减压阀

图2-1

如图所示，该阀由上方的溢流阀进行先导调压，然后再由主阀减压。

压力油从进油口进入阀内，产生压力P

1

，然后压力油经过减压口减压后从

出油口出来压力由P

1减为P

2

。这就是减压过程。

出口压力油通过阀体6与阀盖8上的油孔进入阀盖8上与主阀7连接的孔中的下腔。通过锥阀阀座4中的阻尼孔进入锥阀阀座的内油管作用在锥阀阀芯3上。当油液的压力低于低于设定值时，则液压油的油压无法将锥阀阀芯顶开，主阀阻尼孔9中没有能够流动的液压油，因此主阀上下腔无法产生压力差，所以无法达到减压效果。

当油液的压力高于先导阀弹簧的弹力时，则液压油将锥阀阀芯顶开，液压油从先导阀的泄油孔回油箱，由于油液的损失，使得主阀上下端产生压力差，液压油作用在主阀底部的压力高于阀芯上端的压力使主阀向上提

升，从而减压口面积减小，达到减压效果。降压后的出口压力会稳定在调定的范围内。

设：主阀和先导阀有效作用面积分别为A 、Ac ；两簧刚度分别为K X 、K Y ；先导阀弹簧预压缩量X 0，先导阀开口量X ；主阀弹簧预压缩量Y 0、主阀开口

量Y 和主阀最大开口量Ymax 则：

当：P 3 Ac

差。

当：P 3 Ac>Ft 时，油液压力大于先导阀弹簧的弹力，锥阀阀口打开，

液压油从鞋油口流回油箱，起减压作用。

图中P 3是那一处的压力值；Ft 为设定压力值；

压力平衡关系：

P 3A c =Kx （X 0+X ） （2-1）

)(max 032Y Y Y K A P A P y -++= （2-2）

所以，出口压力：

P2=

又∵ X<<0X ，Y X 0+Ymax ，K y 很小

∴ ≈C（常数）

∴ P2=

（2-3）

减压阀是通过将出口压力作为控制元素，将出口压力值反馈给先导阀的阀芯，使阀芯运动来改变阀的作用面积从而达到一个先导调压并使主阀减压然后达到一个稳定的压力值的范围。

A Y Y Y K A X X K y c x )()(max 00++++)(max 0Y Y Y K y -+C A X K c x +0

2.2.2定差减压阀

P2

图2-2 定差减压阀

工作原理：定差减压阀在阀内设定了一个回油口，当阀工作时，由于弹簧力的作用推动阀芯，一部分的液压油就通过回油口回油箱，另一部分进入下个工作区，由于弹簧压力一定，所以无论进口压力多大，工作部分的压力油压力一定，多余的全部回油箱。

当阀接通进油口的压力油时，在液压油的作用下，液压油在阀芯的凸台上产

生一个压力值为P

1=p

1

向左的力使阀芯左移产生一段空隙从而达到减压的效果。

阀芯移动后中间就会与油液相通，油液作用在里面也会产生一个向右的压力

P 2=p

2

，于是压力在P

1

、P

2

和弹簧力的作用下处于一个平衡的状态。所以