夏立超+++張文康

摘 要：結(jié)合水介質(zhì)的特性，分析了水壓溢流閥和其二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在的關(guān)鍵技術(shù)難題，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥。針對關(guān)鍵技術(shù)難題，在結(jié)構(gòu)上主要采取了如下措施：閥芯分為兩部分，分別以彈簧力壓緊與閥座上面，確保了二級節(jié)流口的密封性；流體同時作用于閥芯后端，抵消了部分液壓力，從而減小了彈簧預(yù)壓縮力，提高了動態(tài)性能和調(diào)壓范圍。

關(guān)鍵詞：水液壓；溢流閥；二級節(jié)流

前言

水液壓溢流閥作為水液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其研究具有重要意義。目前國內(nèi)外主要是對先導(dǎo)式水壓溢流閥進(jìn)行研究[1-2]，主要是當(dāng)溢流閥在高壓大流量情況下工作時，采用直動式溢流閥結(jié)構(gòu)，會使調(diào)壓彈簧力很大，使調(diào)壓性能和動態(tài)性能變差。另外水壓溢流閥的二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在同時密封的問題。為克服以上直動式溢流閥的缺點以及水介質(zhì)帶來的一系列技術(shù)難題，設(shè)計了一種水液壓溢流閥。

1 溢流閥的設(shè)計

1.1 水介質(zhì)對溢流閥帶來的技術(shù)難題

由于水介質(zhì)不同于液壓油的性質(zhì)，水液壓溢流閥一般被設(shè)計成串聯(lián)式二級節(jié)流閥口形式。但要求兩級節(jié)流口同時密封，因此造成了過大的加工難度。并且使用一段時間后閥口的磨損和侵蝕，使兩級節(jié)流口更加難以同時密封，影響了溢流閥的可靠性和穩(wěn)定性[3-4]。

直動式溢流閥相對于先導(dǎo)式溢流，具有結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小、密封控制容易、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。但他的彈簧剛度太大，在高壓、大流量情況下，使調(diào)壓性能變差，靈敏度降低，影響了其動態(tài)特性。

由于水的密度和彈性模量大于液壓油，使水更容易通過壓力沖擊形成水錘現(xiàn)象。而水的低粘度、低阻尼和汽蝕影響，使的水液壓溢流閥的震動、噪聲和穩(wěn)定性的問題較油壓閥更加突出。

1.2 結(jié)構(gòu)工作原理

為解決上述難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥[5]，如圖1所示。

圖1 溢流閥結(jié)構(gòu)

注：1、手輪，2、后彈簧，3、后閥芯，4、后端蓋， 5、前彈簧， 6、前閥芯，7、阻尼塞，8、閥座，9、后端蓋，10、閥體，11、前彈簧閥座，12、后彈簧閥座。

工作時，高壓水從進(jìn)水口P進(jìn)入到閥體10，再通過阻尼塞7進(jìn)入后閥芯3的前后兩側(cè)，并通過前閥芯6與后閥芯3之間的環(huán)形縫隙進(jìn)入第二級節(jié)流口上游，此時各處壓力相同。隨著壓力的增加，由于后閥芯3前側(cè)面積稍微大于后側(cè)面積，因此前后兩側(cè)所受的壓力不同，在壓力差的作用下，克服后彈簧2預(yù)壓縮力，使后閥芯開啟。接著有液體流出出口T，在阻尼塞7和環(huán)形縫隙兩側(cè)形成了壓力降，于是前閥芯6在壓力差的作用下，克服前彈簧5預(yù)壓縮力快速開啟，形成了二級節(jié)流閥口溢流結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 結(jié)構(gòu)特點

閥座的臺階結(jié)構(gòu)部分分別與閥芯的兩個錐面接觸，使得閥芯與閥座形成二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。閥芯分為前閥芯和后閥芯兩部分，可以使兩閥芯同時壓緊與閥座上面，避免了整體結(jié)構(gòu)中加工精度導(dǎo)致的間隙存在，以及后期使用時磨損和侵蝕造成的不能同時密封，因此可以減低其氣蝕和泄露的危害，提高了溢流閥的可靠性。

流體通過小孔進(jìn)入后閥芯后端，產(chǎn)生壓力抵消一部分前端流體產(chǎn)生的壓力。通過前后兩側(cè)的面積差，使得彈簧剛度大大降低。彈簧剛度降低，有利于提高閥芯運動的靈敏度，減小動態(tài)響應(yīng)時間，且增大了閥的調(diào)壓范圍。

后閥芯的兩側(cè)通過小孔連通，在其后端形成了阻尼活塞的結(jié)構(gòu)，使閥芯在移動時受到液壓油的阻尼作用，使之靈活而又平穩(wěn)的移動，壓力的平穩(wěn)性增加，且降低了振動和噪聲的影響。

而本設(shè)計由于后閥芯前后兩側(cè)作用液壓力，以及彈簧剛度減小，因此當(dāng)在后閥芯后端接卸荷孔時，只需克服較小彈簧力，就能使閥芯有很大開度，實現(xiàn)卸荷功能。

2 結(jié)束語

文章根據(jù)已有溢流閥的優(yōu)缺點，結(jié)合水介質(zhì)對溢流閥的關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥，為下一步的樣機(jī)制造與實驗提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]弓永軍.純水液壓控制閥關(guān)鍵技術(shù)研究[C].浙江大學(xué)，2005.

[3]謝偉，周華，等.先導(dǎo)式純水溢流閥的研究[J].液壓氣動與密封，2004（4）：14-16.

[4]張鐵華，楊友勝，李壯云.二級節(jié)流式閥口的設(shè)計及實驗研究.液壓與氣動，2001（11）：12～15.

[5]宋鴻堯，丁忠堯，等.液壓閥設(shè)計與計算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：夏立超（1988-），男，漢族，山東臨沂人，畢業(yè)于中國海洋大學(xué)工程學(xué)院，研究方向：液壓元器件的設(shè)計研究。endprint

摘 要：結(jié)合水介質(zhì)的特性，分析了水壓溢流閥和其二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在的關(guān)鍵技術(shù)難題，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥。針對關(guān)鍵技術(shù)難題，在結(jié)構(gòu)上主要采取了如下措施：閥芯分為兩部分，分別以彈簧力壓緊與閥座上面，確保了二級節(jié)流口的密封性；流體同時作用于閥芯后端，抵消了部分液壓力，從而減小了彈簧預(yù)壓縮力，提高了動態(tài)性能和調(diào)壓范圍。

關(guān)鍵詞：水液壓；溢流閥；二級節(jié)流

前言

水液壓溢流閥作為水液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其研究具有重要意義。目前國內(nèi)外主要是對先導(dǎo)式水壓溢流閥進(jìn)行研究[1-2]，主要是當(dāng)溢流閥在高壓大流量情況下工作時，采用直動式溢流閥結(jié)構(gòu)，會使調(diào)壓彈簧力很大，使調(diào)壓性能和動態(tài)性能變差。另外水壓溢流閥的二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在同時密封的問題。為克服以上直動式溢流閥的缺點以及水介質(zhì)帶來的一系列技術(shù)難題，設(shè)計了一種水液壓溢流閥。

1 溢流閥的設(shè)計

1.1 水介質(zhì)對溢流閥帶來的技術(shù)難題

由于水介質(zhì)不同于液壓油的性質(zhì)，水液壓溢流閥一般被設(shè)計成串聯(lián)式二級節(jié)流閥口形式。但要求兩級節(jié)流口同時密封，因此造成了過大的加工難度。并且使用一段時間后閥口的磨損和侵蝕，使兩級節(jié)流口更加難以同時密封，影響了溢流閥的可靠性和穩(wěn)定性[3-4]。

直動式溢流閥相對于先導(dǎo)式溢流，具有結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小、密封控制容易、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。但他的彈簧剛度太大，在高壓、大流量情況下，使調(diào)壓性能變差，靈敏度降低，影響了其動態(tài)特性。

由于水的密度和彈性模量大于液壓油，使水更容易通過壓力沖擊形成水錘現(xiàn)象。而水的低粘度、低阻尼和汽蝕影響，使的水液壓溢流閥的震動、噪聲和穩(wěn)定性的問題較油壓閥更加突出。

1.2 結(jié)構(gòu)工作原理

為解決上述難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥[5]，如圖1所示。

圖1 溢流閥結(jié)構(gòu)

注：1、手輪，2、后彈簧，3、后閥芯，4、后端蓋， 5、前彈簧， 6、前閥芯，7、阻尼塞，8、閥座，9、后端蓋，10、閥體，11、前彈簧閥座，12、后彈簧閥座。

工作時，高壓水從進(jìn)水口P進(jìn)入到閥體10，再通過阻尼塞7進(jìn)入后閥芯3的前后兩側(cè)，并通過前閥芯6與后閥芯3之間的環(huán)形縫隙進(jìn)入第二級節(jié)流口上游，此時各處壓力相同。隨著壓力的增加，由于后閥芯3前側(cè)面積稍微大于后側(cè)面積，因此前后兩側(cè)所受的壓力不同，在壓力差的作用下，克服后彈簧2預(yù)壓縮力，使后閥芯開啟。接著有液體流出出口T，在阻尼塞7和環(huán)形縫隙兩側(cè)形成了壓力降，于是前閥芯6在壓力差的作用下，克服前彈簧5預(yù)壓縮力快速開啟，形成了二級節(jié)流閥口溢流結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 結(jié)構(gòu)特點

閥座的臺階結(jié)構(gòu)部分分別與閥芯的兩個錐面接觸，使得閥芯與閥座形成二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。閥芯分為前閥芯和后閥芯兩部分，可以使兩閥芯同時壓緊與閥座上面，避免了整體結(jié)構(gòu)中加工精度導(dǎo)致的間隙存在，以及后期使用時磨損和侵蝕造成的不能同時密封，因此可以減低其氣蝕和泄露的危害，提高了溢流閥的可靠性。

流體通過小孔進(jìn)入后閥芯后端，產(chǎn)生壓力抵消一部分前端流體產(chǎn)生的壓力。通過前后兩側(cè)的面積差，使得彈簧剛度大大降低。彈簧剛度降低，有利于提高閥芯運動的靈敏度，減小動態(tài)響應(yīng)時間，且增大了閥的調(diào)壓范圍。

后閥芯的兩側(cè)通過小孔連通，在其后端形成了阻尼活塞的結(jié)構(gòu)，使閥芯在移動時受到液壓油的阻尼作用，使之靈活而又平穩(wěn)的移動，壓力的平穩(wěn)性增加，且降低了振動和噪聲的影響。

而本設(shè)計由于后閥芯前后兩側(cè)作用液壓力，以及彈簧剛度減小，因此當(dāng)在后閥芯后端接卸荷孔時，只需克服較小彈簧力，就能使閥芯有很大開度，實現(xiàn)卸荷功能。

2 結(jié)束語

文章根據(jù)已有溢流閥的優(yōu)缺點，結(jié)合水介質(zhì)對溢流閥的關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥，為下一步的樣機(jī)制造與實驗提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]弓永軍.純水液壓控制閥關(guān)鍵技術(shù)研究[C].浙江大學(xué)，2005.

[3]謝偉，周華，等.先導(dǎo)式純水溢流閥的研究[J].液壓氣動與密封，2004（4）：14-16.

[4]張鐵華，楊友勝，李壯云.二級節(jié)流式閥口的設(shè)計及實驗研究.液壓與氣動，2001（11）：12～15.

[5]宋鴻堯，丁忠堯，等.液壓閥設(shè)計與計算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：夏立超（1988-），男，漢族，山東臨沂人，畢業(yè)于中國海洋大學(xué)工程學(xué)院，研究方向：液壓元器件的設(shè)計研究。endprint

摘 要：結(jié)合水介質(zhì)的特性，分析了水壓溢流閥和其二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在的關(guān)鍵技術(shù)難題，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥。針對關(guān)鍵技術(shù)難題，在結(jié)構(gòu)上主要采取了如下措施：閥芯分為兩部分，分別以彈簧力壓緊與閥座上面，確保了二級節(jié)流口的密封性；流體同時作用于閥芯后端，抵消了部分液壓力，從而減小了彈簧預(yù)壓縮力，提高了動態(tài)性能和調(diào)壓范圍。

關(guān)鍵詞：水液壓；溢流閥；二級節(jié)流

前言

水液壓溢流閥作為水液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其研究具有重要意義。目前國內(nèi)外主要是對先導(dǎo)式水壓溢流閥進(jìn)行研究[1-2]，主要是當(dāng)溢流閥在高壓大流量情況下工作時，采用直動式溢流閥結(jié)構(gòu)，會使調(diào)壓彈簧力很大，使調(diào)壓性能和動態(tài)性能變差。另外水壓溢流閥的二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)存在同時密封的問題。為克服以上直動式溢流閥的缺點以及水介質(zhì)帶來的一系列技術(shù)難題，設(shè)計了一種水液壓溢流閥。

1 溢流閥的設(shè)計

1.1 水介質(zhì)對溢流閥帶來的技術(shù)難題

由于水介質(zhì)不同于液壓油的性質(zhì)，水液壓溢流閥一般被設(shè)計成串聯(lián)式二級節(jié)流閥口形式。但要求兩級節(jié)流口同時密封，因此造成了過大的加工難度。并且使用一段時間后閥口的磨損和侵蝕，使兩級節(jié)流口更加難以同時密封，影響了溢流閥的可靠性和穩(wěn)定性[3-4]。

直動式溢流閥相對于先導(dǎo)式溢流，具有結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小、密封控制容易、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。但他的彈簧剛度太大，在高壓、大流量情況下，使調(diào)壓性能變差，靈敏度降低，影響了其動態(tài)特性。

由于水的密度和彈性模量大于液壓油，使水更容易通過壓力沖擊形成水錘現(xiàn)象。而水的低粘度、低阻尼和汽蝕影響，使的水液壓溢流閥的震動、噪聲和穩(wěn)定性的問題較油壓閥更加突出。

1.2 結(jié)構(gòu)工作原理

為解決上述難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥[5]，如圖1所示。

圖1 溢流閥結(jié)構(gòu)

注：1、手輪，2、后彈簧，3、后閥芯，4、后端蓋， 5、前彈簧， 6、前閥芯，7、阻尼塞，8、閥座，9、后端蓋，10、閥體，11、前彈簧閥座，12、后彈簧閥座。

工作時，高壓水從進(jìn)水口P進(jìn)入到閥體10，再通過阻尼塞7進(jìn)入后閥芯3的前后兩側(cè)，并通過前閥芯6與后閥芯3之間的環(huán)形縫隙進(jìn)入第二級節(jié)流口上游，此時各處壓力相同。隨著壓力的增加，由于后閥芯3前側(cè)面積稍微大于后側(cè)面積，因此前后兩側(cè)所受的壓力不同，在壓力差的作用下，克服后彈簧2預(yù)壓縮力，使后閥芯開啟。接著有液體流出出口T，在阻尼塞7和環(huán)形縫隙兩側(cè)形成了壓力降，于是前閥芯6在壓力差的作用下，克服前彈簧5預(yù)壓縮力快速開啟，形成了二級節(jié)流閥口溢流結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 結(jié)構(gòu)特點

閥座的臺階結(jié)構(gòu)部分分別與閥芯的兩個錐面接觸，使得閥芯與閥座形成二級節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。閥芯分為前閥芯和后閥芯兩部分，可以使兩閥芯同時壓緊與閥座上面，避免了整體結(jié)構(gòu)中加工精度導(dǎo)致的間隙存在，以及后期使用時磨損和侵蝕造成的不能同時密封，因此可以減低其氣蝕和泄露的危害，提高了溢流閥的可靠性。

流體通過小孔進(jìn)入后閥芯后端，產(chǎn)生壓力抵消一部分前端流體產(chǎn)生的壓力。通過前后兩側(cè)的面積差，使得彈簧剛度大大降低。彈簧剛度降低，有利于提高閥芯運動的靈敏度，減小動態(tài)響應(yīng)時間，且增大了閥的調(diào)壓范圍。

后閥芯的兩側(cè)通過小孔連通，在其后端形成了阻尼活塞的結(jié)構(gòu)，使閥芯在移動時受到液壓油的阻尼作用，使之靈活而又平穩(wěn)的移動，壓力的平穩(wěn)性增加，且降低了振動和噪聲的影響。

而本設(shè)計由于后閥芯前后兩側(cè)作用液壓力，以及彈簧剛度減小，因此當(dāng)在后閥芯后端接卸荷孔時，只需克服較小彈簧力，就能使閥芯有很大開度，實現(xiàn)卸荷功能。

2 結(jié)束語

文章根據(jù)已有溢流閥的優(yōu)缺點，結(jié)合水介質(zhì)對溢流閥的關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)計了一種新型的水液壓溢流閥，為下一步的樣機(jī)制造與實驗提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]弓永軍.純水液壓控制閥關(guān)鍵技術(shù)研究[C].浙江大學(xué)，2005.

[3]謝偉，周華，等.先導(dǎo)式純水溢流閥的研究[J].液壓氣動與密封，2004（4）：14-16.

[4]張鐵華，楊友勝，李壯云.二級節(jié)流式閥口的設(shè)計及實驗研究.液壓與氣動，2001（11）：12～15.

[5]宋鴻堯，丁忠堯，等.液壓閥設(shè)計與計算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：夏立超（1988-），男，漢族，山東臨沂人，畢業(yè)于中國海洋大學(xué)工程學(xué)院，研究方向：液壓元器件的設(shè)計研究。endprint