液壓控制閥的理論研究與設計【溢流閥、減壓閥及順序閥】
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液壓控制閥的理論研究與設計
目 錄
中文摘要 1
Abstract 2
第1章 緒論 3
1.1 液壓技術的發(fā)展歷史 3
1.2 我國液壓閥技術的發(fā)展概況 3
1.3 本課題的目的及研究范圍 4
第2章 壓力控制閥的分類與型號 5
2.1 壓力控制閥的分類： 5
2.2 我國常用的壓力控制閥型號及意義表示 6
第3章 溢流閥 9
3.1 溢流閥的結構和工作原理 9
3.2 溢流閥的主要性能 12
3.3 溢流閥的基本應用 15
第4章 減壓閥 18
4.1 減壓閥和結構及工作原理 18
4.2 減壓閥的主要性能 22
4.3 減壓閥的基本應用：減壓或穩(wěn)壓 22
第5章 順序閥 24
5.1 順序閥的結構和工作原理 24
5.2 順序閥的基本應用 26
第6章 實體設計與動畫制作 28
6.1 軟件簡介 28
6.2 二維圖紙 28
6.3 三維實體 28
6.4 動畫 30
6.5 課件的制作 31
總結 34
鳴謝 35
參考文獻 36
附件 37
中文摘要
本次畢業(yè)設計是液壓控制閥的理論研究與設計，重點對溢流閥、減壓閥及順序閥工作原理、結構特點、型號說明、應用情況進行闡述，繪制三維實體動畫及制作相關課件服務于教學。本設計繪制了溢流閥的二維圖紙，使用CAXA制作各閥三維實體用于形象演示壓力控制閥的結構，制作 Flash動畫用于生動演示壓力控制閥的工作過程。
關鍵詞：溢流閥 ；減壓閥；順序閥
Abstract
The topic of this graduation project is the theoretical research and design of the hydraulic-control valve. The point is to expatiate on the operation principle and function and type and use situation of overflow valve and pressure-reducing valve as well as sequence valve. Make three-dimensional animation for teaching is the focal point too. In the graduation project ,the detailed drawing of overflow valve has been drawn by AutoCAD. Use CAXA to make the three-dimensional entity of every valve for demonstrate the structure of pressure control valve. Making Flash cartoon to demonstrating the operational principle of pressure control valve .
Key words：overflow valve；pressure-reducing valve；sequence valve
1
第1章 緒論
液壓技術作為一門新興應用學科，雖然歷史較短，發(fā)展的速度卻非常驚人。液壓設備能傳遞很大的力或力矩，單位功率重量輕，結構尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸僅為直流電機的10%~20%左右；反應速度快、準、穩(wěn)；又能在大范圍內方便地實現無級變速；易實現功率放大；易進行過載保護；能自動潤滑，壽命長，制造成本較低。因此，世界各國均已廣泛地應用在鍛壓機械、工程機械、機床工業(yè)、汽車工業(yè)、冶金工業(yè)、農業(yè)機械、船舶交通、鐵道車輛和飛機、坦克、導彈、火箭、雷達等國防工業(yè)中。
液壓傳動設備一般由四大元件組成，即動力元件——液壓泵；執(zhí)行元件——液壓缸和液壓馬達；控制元件——各種液壓閥；輔助元件——油箱、蓄能器等。
液壓閥的功用是控制液壓傳動系統的油流方向，壓力和流量；實現執(zhí)行元件的設計動作以控制、實施整個液壓系統及設備的全部工作功能。
1.1 液壓技術的發(fā)展歷史
液壓傳動理論和液壓技術發(fā)展的歷史可追溯17世紀，當時的荷蘭人史蒂文斯（Strvinus）研究指出，液體靜壓力隨液體的深度變化，與容器的形狀無關。之后托里塞勒(Torricelli)也對流體的運動進行研究。17世紀末，牛頓對液體的粘度以及浸入運動流動體中的物體所受的阻力進行了研究。18世紀中葉，伯努利提出的流束傳遞能量理論及帕斯卡提出的靜壓傳遞原理，使液壓理論有了關鍵性的進展。1795年英國倫敦的約瑟夫.布拉默(Joseph Bramah 1749~1814)創(chuàng)造了世界上第一臺水壓機——棉花、羊毛液壓打包機。1905年，詹尼（Janney）設計了一臺帶軸向柱塞泵的油壓傳動與控制裝置，并于1906年成功地應用在弗吉尼亞號戰(zhàn)艦的炮塔俯仰、轉動機構中。1936年，哈里.威克斯（Harry Vikers）提出了包括先導式溢流閥在內的些液壓控制元件有力地推動了液壓技術的進步。1958年美國麻薩諸塞州理工學院的布萊克本（Blackburn）、李詩穎創(chuàng)造了電液伺服閥，并于1960年發(fā)表了對液壓技術有杰出貢獻的論著——《流體動力控制》。
現在由于微型計算機與液壓技術日益密切的結合，對液壓控制閥提出了更高、更新的要求，液壓控制已開始形成了一個分支學科，繼續(xù)不斷不斷地向高、精、尖的方向發(fā)展。
1.2 我國液壓閥技術的發(fā)展概況
我國的液壓工業(yè)及液壓閥的制造，起始于第一個五年計劃（1953~1957年），期間，由于機床制造工業(yè)發(fā)展的迫切需求，50年代初期，上海機床廠、天津液壓件廠仿造了蘇聯的各類低壓泵、閥。
隨后，以廣州機床研究所為主，在引進消化國外中低壓元件制造技術的基礎上，自行設計了公稱壓力為2.5MPa和6.3MPa的中低壓液壓閥系統（簡稱廣州型），并迅速投入大批量生產。
60年代初期，為適應液壓工程機械從中低壓向高壓方向的發(fā)展，以山西榆次液壓件廠為主，引進了日本油研公司的公稱壓力為21MPa的中高壓液壓閥系列，以及全部加工技術和制造、試驗設備，并據此發(fā)展、設計成我國的中高壓液壓閃系統（簡稱榆次型）。
1968年，當時的一機部組織有關單位，在公稱壓力21MPa液壓閥的基礎上，設計了我國一套公稱壓力為31.5MPa的高壓閥系列，并投入批量生產。
為使產品實現標準化、通用化、系列化，我國于1973年再次組成“液壓閥聯合設計組”，
在總結國產高壓閥設計、生產經驗的基礎上，借鑒了國外同類產品的結構，性能、工藝特點，又增補了多種規(guī)格和新品種，并使國產閥的安裝連接尺寸首次符合國際標準。并于1977年正式完成了公稱壓力為31.MPa的高壓閥新系列的設計。1978年起，通過全系列圖紙的審查、試制、鑒定等工作，并在全國推廣使用。1982年，通過了全系列的定型工作。故上述產品簡稱為“82年聯合設計型高壓液壓閥系列”。
為適應高壓、大流量的液壓傳動要求，濟南鑄鍛研究所、上海704研究所和北京冶金液壓機械廠等單位，自1976年開始，還引進、消化和研制了二通插裝閥（簡稱CV閥），并在80年代初期，完成了自己的系列。二通插裝閥作為不同于常規(guī)閥的另一類液壓閥類，也正在開拓著它的使用范圍。
此外，隨著組合機床在機械制造行業(yè)中的廣泛應用，1975年，大連組合機床研究引進、消化、吸收和研制了疊加式液壓閥。
建國以來，我國液壓行業(yè)及液壓閥的制造生產，從無到有，發(fā)展很快，取得了巨大的成績。但與國外同類產品相比，品種和性能指標還有較大差距。為了提高我國液壓行業(yè)的綜合素質，國家機械部制定了以下調整原則：
A類重點發(fā)展產品（包括國產的電液伺服閥、比例閥和數字控制閥以及引進、消化德國力士樂公司的壓力為21、35、63MPa，通徑為6~32mm的三大類液壓閥和我國自行開發(fā)的疊加閥、插裝閥及GE系列閥等）；
B類允許保留和過渡產品（包括目前應用面廣、市場需求最大，一時尚無替代產品；國內70年代、80年代開發(fā)的，現在已成為主導產品，雖然技術上達不到國際80年代水平，但需要保留一段時間的產品。）
C類限制發(fā)展和逐步淘汰產品。（指水平低，性能差，耗能耗材的產品，不符合標準的落后產品，不符合標準的老產品，具體指我國50、60年代設計的廣州型中低壓系列，及與之相仿的早期產品。）
1.3 本課題的目的及研究范圍
作為工科類院校，特別是機械專業(yè)，液壓技術是一門必不可少的課程，但由于學科本身內容的復雜程度和教學條件的限制，不能輕易地使教師講得清楚，學生聽得明白。有監(jiān)于此，本課將重點對液壓控制閥部分進行理論研究，主要研究對象為溢流閥、減壓閥和順序閥。在進行理論研究的同時，使用CAXA實體設計分別制作溢流閥、減壓閥及順序閥的三維結構圖及其裝配動畫，并且將上述液壓控制閥的工作原理用FLASH動畫的形式加以演示。最后，將使用EBOOK(電子書)制作軟件制作一份可供教學使用的電子教案，內容包括溢流閥、減壓閥和順序閥的工作原理、結構特點、型號說明、應用情況以及各種閥的比較等，此電子教案內容將采用大家熟悉的網頁形式，并且集成了本課題的幾乎所有成果，內容既有傳統的文字敘述和二維插圖又有直觀的三維立體及動態(tài)工作過程FLASH。另外本課題使用電子書形式的電子教案最終格式是一個可以獨立運行的EXE文件，具有體積小、功能齊全、運行方便的特點。
第2章 壓力控制閥的分類與型號
液壓系統中，用來控制系統的壓力、流量和液流方向的元件均稱為液壓控制閥，簡稱液壓閥。液壓閥品種繁多，規(guī)格復雜，按工作原理可劃分為以下幾種：
通斷式控制元件（即開關或定值控制閥）：這是常用的一類液壓閥，又稱普通液壓閥。
伺服式控制元件：壓力伺服閥、流量伺服閥等。
比例式控制元件：比例壓力閥、比例流量閥和比例方向閥等。
本章及后續(xù)幾章將就常用壓力控制閥進行詳細論述。
2.1 壓力控制閥的分類：
在液壓傳動系統中，液流的壓力是最基本的參數之一，執(zhí)行元件的輸出力或輸出扭矩的大小，主要由供給的液壓力所決定。為了對油液壓力進行控制，并實現和提高系統的穩(wěn)壓、保壓、減壓、調壓等性能或利用壓力變化實現執(zhí)行機構的順序動作等，根據油液壓力和控制機構彈簧力相平衡的工作原理，人們設計制造了各種壓力控制閥。常見種類如下：
2.2 我國常用的壓力控制閥型號及意義表示
2.2.1 6.3MPa以下中低壓系列（廣州型）
2.2.2 中高壓系列（榆次型）
2.2.3 高壓系列（聯合設計組）
2.2.4 我國引進的德國力士樂公司壓力閥系列:
（1）溢流閥
（2） 減壓閥
（3） 順序閥
第3章 溢流閥
3.1 溢流閥的結構和工作原理
溢流閥的基本功用是：當系統的壓力達到或超過溢流閥的調定壓力時，系統的油液通過閥口溢出一些，以維持系統壓力近于恒定，防止系統壓力過載，保障泵、閥和系統的安全，此時的溢流閥常稱為安全閥或限壓閥。
溢流閥的根據結構可分為直動型和先導型兩種。
3.1.1 直動型溢流閥
圖3-1 直動型溢流閥結構簡圖
（a）錐閥式 (b)球閥式 (c)滑閥式 (d)溢流閥的基本符號
1-調壓螺栓 2-彈簧 3-閥芯 4-閥體（含閥座）
錐閥式和球閥式又叫座閥式溢流閥，特點是動作靈敏，密封性能好，配合沒有泄漏間隙，但導向性差，沖擊性較強，閥座閥芯易損壞?；y式由于閥口有一段密封搭合量，穩(wěn)定性較好，不易產生自激振動，但動作反應較慢。
下面以錐閥式DBD直動型溢流閥為例說時其工作原理：
圖3-2 錐閥式DBD直動型溢流閥（插裝式）
（a）結構圖 （b）局部放大圖 （c）簡化符號 （d）詳細符號
1-偏流盤 2-錐閥 3-阻尼活塞 4-調節(jié)桿 5-調壓彈簧 6-閥套 7-閥座
（1）工作原理: 設彈簧預緊力為Ft,活塞底部面積為A則：
當PA < Ft時,閥口關閉。
當PA = Ft時,閥口即將打開,此時,PA = F = K X0,
P =PK(開啟壓力)=KX0/A
當PA > Ft時,閥口打開,P→T,穩(wěn)壓溢流或安全保護。
錐閥開啟后,由[1]得錐閥的力平衡方程為：
PA＝K(+)+G F+Fs –Fj
即： P= [K(+)+G F+Fs –Fj]/A (3-1)
式中 ： K、分別為彈簧剛度和預壓縮量（m）;G為閥芯自重（水平時不考慮）:F為閥芯與閥套間的摩擦力（N）；Fs為穩(wěn)態(tài)液動力（N）；Fj為射流力(N)。
此處 ∵Fs=0, Fj=KX(N)
∴P=( K+G F)/A (3-2)
（2） 調壓原理：調節(jié)調壓螺帽改變彈簧預壓縮量,便可調節(jié)溢流閥調整壓力。
（3） 特點：從式（3-2）可知這種閥的進口壓力P不受流量變化的影響,被控力P變化很小,定壓精度高。但由于Ft直接與PA平衡,若 P較高,Q較大時,K就相應地較大,不但手調困難,且Ft略有變化,p變化較大,所以一般用于低壓小流量場合。
3.1.2 先導式溢流閥
先導閥 --直動式錐閥，硬彈簧。
（1）組成 : 帶有導向圓錐面的錐閥（二級同心式）和軟彈簧
主閥 滑閥和軟彈簧。
帶有多節(jié)導向圓錐面的錐閥（三級同心式）和軟彈簧
圖3-3 YF型三節(jié)同心先導溢流閥（板式）
1、閥體 2、主閥座 3、主閥芯 4、閥蓋（先導閥體）5、先導閥座
6、先導閥錐式閥芯 7、調壓彈簧 8、調節(jié)桿 9、調壓螺栓 10、手輪
11、主閥彈簧
先導型溢流閥的先導閥是一個小規(guī)格的錐閥式直動溢流閥，其彈簧用于調定主閥部分的溢流壓力。主閥的彈簧不起調壓作用，僅是為了克服摩擦力使主閥芯及時回位而設置。
(2) 工作原理：設Ac為先導閥閥座孔面積（m）,Fx、Kx為先導閥彈簧預緊力、剛度,Ft、G、Ff、Ky為主閥彈簧預緊力、自重、摩擦力。
當P2Ac < Fx時,導閥關閉,主閥也關閉。
當P2A c> Fx時,導閥打開,主閥兩端產生壓差:△p
當 △p < Ft+G+F時,主閥關閉。
△p > Ft+G+F時,主閥打開穩(wěn)壓溢流或安全 [1]得主閥芯和導閥的力平衡方程分別為：
由上兩式可得溢流閥進口壓力為：
（Pa） (3-3)
調壓原理：調節(jié)調壓螺帽,改變硬彈簧力,即可改變壓力。
特點: ∵ 溢流閥穩(wěn)定工作時,主閥閥芯上部壓力小于下部壓力。
∴ 即使下部壓力較大,因有上部壓力,彈簧可做得較軟,流量變化引起閥心位置變化時,彈簧力的變化量較小,壓力變化小。
又∵ 調壓彈簧調好后,上部壓力為常數。
∴ 壓力隨流量變化較小,克服了直動式溢流閥的缺點。
還∵ 先導閥的溢流量僅為主閥額定流量的1%左右
∴ 先導閥閥座孔的面積AC、開口量x、調壓彈簧剛度KX都不必很大
∴ 先導型溢流閥廣泛用于高壓、大流量場合。
3.2 溢流閥的主要性能
3.2.1 靜態(tài)特性：
(1) 壓力調節(jié)范圍
定義：調壓彈簧在規(guī)定范圍內調節(jié)時，系統壓力平穩(wěn)（壓力無突跳及遲滯現象）上升或下降最大和最小調定壓力差值。
（2）啟閉特性
定義：溢流閥從開啟到閉合全過程的被控壓力p與通過溢流閥的溢流量q之間的關系。 一般用溢流閥處于額定流量、額定壓力Ps時，開始溢流的開啟壓力Pk和停止溢流的閉合壓力P分別與Ps的百分比來表示。
開啟壓力比： =(Pk/Ps)100%
閉合壓力比： =( P/Ps)100%
兩者越大及越接近,溢流閥的啟閉特性越好。一般規(guī)定：開啟壓力比應不小于90%，閉合壓力比應不小于85%，其靜態(tài)特性較好。
(3) 卸荷壓力：當溢流閥作卸荷閥用時，額定流量下進、出油口的壓力差稱為卸荷壓力。
(4) 最大允許流量和最小穩(wěn)定流量：溢流閥在最大允許流量（即額定流量）下工作時應無噪聲。
3.2.2 動態(tài)特性
（1）壓力超調量：最大峰值壓力與調定壓力的差值。
（2）響應時間：指從起始穩(wěn)定壓力與最終穩(wěn)態(tài)壓力之差的10%上升到90%的時間。
（3）過渡過程時間：指從調定壓力到最終穩(wěn)態(tài)壓力的時間。
（4）升壓時間：指溢流閥自卸荷壓力上升至穩(wěn)定調定壓力所需時間。
（5）卸荷時間：指卸荷信號發(fā)出后由穩(wěn)態(tài)壓力狀態(tài)到卸荷壓力狀態(tài)所需的時間。
3.2.3 先導型溢流閥的靜態(tài)特性分析：
以本次設計中繪制ＹＦ型溢流閥為例：具體尺寸見相關裝配圖及零件圖。
（1）開啟過程：
設額定排放壓力pn=16MPa，開啟壓力pk=14MPa，先導閥彈簧剛度為Kx=４2Ｎ／mm、預壓縮量為X0=５mm，主閥彈簧剛度Ｋy＝20N/mm、預壓縮量y0=40mm額定流量qn=120L/min，主閥芯與閥孔間的摩擦力為Ff，上、下腔的液壓力分別為p2和p1，而其上下有效作用面積分別為A2和A1
A2==1055 mm2； A1==1016 mm2
=1.04 (符合在1.03~1.05 之間的條件)
主閥芯自重為：
G=mg=0.18×9.8=1.764N，
先導閥孔座面積為：
穩(wěn)態(tài)時的主閥開度y=0.4mm，則：
A. 當液壓系統壓力p1低于先導閥的開啟壓力pk時，先導閥保持關閉。根據[1]此時主閥芯受力條件為
A1 p1< A2 p1+Kyy0+G+Ff (3-4)
式中KX、Ky分別為先導閥彈簧和主閥彈簧的剛度（N/m）；X0、y0分別為先導閥彈簧和主閥彈簧的預壓縮量（m）。
此時閥口仍關閉。
B. 當系統壓力上升到先導閥的開啟壓力時，先導閥處于即將開啟但未開啟的狀態(tài)，主閥芯受力關系仍為式（3-4）
C. 當系統壓力升高超過先導閥開啟壓力時，先導閥打開，液壓油經由阻尼孔流向先導閥再流回油箱。此時主閥芯上下兩腔將產生壓力差，但尚未到達足以抬升主閥芯的程度，根據[1]主閥芯的受力方程為：
A1 p1q< A2 p2q+Kyy0+G+Ff （3-5）
D. 當系統壓力上升到主閥開啟壓力時，通過阻尼孔的流量增大，產生的壓力差使主閥芯處于平衡狀態(tài)：根據[1]有力平衡方程：
A1 p1n = A2 p2n + Kyy0+G+Ff （3-6）
圖3-6 先導型溢流閥示意圖
E. 當系統壓力高于主閥開啟壓力時，主閥開啟，根據[1]其受力為
= A2 p2+Ky（y0+y）+G+Ff （3-7）
式中，y 為主閥口的開度（m）；為液體入射角，近似等于維閥半維角=38.5（0）；D1=16為主閥座孔直徑（m）; 根據[7]主閥口流量系數C1=0.77～０.8(取０.8)為。
F. 當系統壓力升到調定壓力時，閥內通過額定流量，根據[1]此時主閥芯受力方程為：
= A2 p2n+Ky（y0+y）+G+Ff （3-8）
到此，溢流閥開啟完成。
(2) 閉合過程：
其過程與開啟過程相反，但各關鍵點相似，不同的是由于摩擦力方向改變，造成閥口的關閉壓力比相應的開啟壓力要小。
(3) 靜態(tài)特性關系式
先導型溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流條件下，滿足下列關系式：
A. 根據[1]，主閥口出流方程式為
（m3/s） (3-9)
式中，p1為受控壓力（Ｐa），油液密度=900（kg/m3）,其他參數意義同前。
Ｂ. 主閥芯受力平衡方程式：
A2 p2＝Ky（y0+y）＋+GFf （Ｎ）（3-10）
式中，Ff開啟時取正號，閉合時取負號；其余參數意義同前。
C. 通過主閥芯阻尼孔的流量方程式：
阻尼孔結構為細長孔，根據[3]其流量
q= (m3/s) (3-11)
式中阻尼孔截面積A0==0.785（m2）; 根據[3]阻尼孔的流量系數C’=0.82。
D. 先導閥口出流方程式根據[1]有：
q=(m3/s) (3-12)
式中，根據[3]先導閥流量系數C2=0.77，先導閥閥座孔直徑d=4 (mm);x為先導閥閥口的軸向開度（m）；先導閥芯的半錐角=20（0）。
E. 先導閥芯受力平衡方程式根據[1]有：
Ac p2＝Kx（x0+x）＋?。ǎ危? （3-13）
式中，各參數意義同前。
(4) 溢流閥內泄漏量：
根據[10]按偏心環(huán)狀縫隙的流量公式來計算：
q= (cm3/s) (3-14)
式中，主閥芯直徑 D=4（cm）
主閥芯直徑Ｄ與閥體間的單邊配合間隙 △r=0.005（cm）
公稱壓力 Pg=16Mpa=16/0.09807≈163.15（kgf/cm2）
油液動力粘度
（kgf.s/cm2）
主閥芯與閥體的配合長度 Ｌ=1.5（cm）
Ｌ處均壓槽數 Z=7
均壓槽寬 B=0.05（cm）
則： q==1.76×10-3 (cm3/s)
3.3 溢流閥的基本應用
（1） 穩(wěn)壓溢流回路：溢流閥和定量泵、節(jié)流閥并聯，閥口常開。（如圖3-7所示）
在采用定量泵的液壓系統中，溢流閥與節(jié)流元件及負載并聯，泵的供油量大于節(jié)流閥通道的需求量，此時，溢流閥作定壓閥使用，閥口常開，使多余的油液回油箱，以保持節(jié)流閥進口的系統壓力基本為恒定值。
（2） 安全限壓回路：溢流閥和變量泵組合，正常工作時閥口關閉,過載時打開壓力油經閥口回油箱，油壓不再升高,起安全保護作用,故又稱安全閥。（如圖3-8所示）
圖3-7穩(wěn)壓溢流回路 圖3-8 安全限壓回路
（3）遠程調壓回路：將先導式溢流閥的遠程控制口K接遠程調壓閥進油口，并 p遠程 < p主調
（4）系統卸荷回路：溢流閥和二位二通閥組合（先導式）（如圖3-9所示）將先導式溢流閥的遙控口K通過二位二通電磁換向閥直接與油箱連接，當換向閥的P、O口處于聯通狀態(tài)時，系統卸荷
（5）多級調壓回路（如圖3-10所示）
（6）形成背壓
圖3-9系統卸荷回路
圖3-10多級調壓回路
第4章 減壓閥
減壓閥是一種將出口壓力調節(jié)到低于進口壓力的控制閥。用于減低系統中某一分支液壓油路的壓力，以滿足液壓設備執(zhí)行元件的需要，常見于各種液壓控制系統、夾緊系統、輔助系統及潤滑系統中。根據減壓閥的工作特點，可分為：定壓輸出減壓閥、定差減壓閥、定值減壓閥。
4.1 減壓閥和結構及工作原理
4.1.1 定壓輸出減壓閥
減壓原理：利用油液在某個地方的壓力損失，使出口壓力低于進口壓力，并保持 恒定，故稱定值減壓閥。
(1) 出口壓力控制式先導型定壓輸出減壓閥
結構如下：圖
4-1 定壓輸出減壓閥
(a)結構 ；（b）先導型定壓輸出減壓閥符號； （c）一般符號
1-調壓手輪；2-調節(jié)螺釘；3-錐閥；5-閥蓋；6-閥體；7-主閥；
8-端蓋9-阻尼孔； 10-主閥彈簧； 11-高壓彈簧
工作原理：
液壓油由進口P1經減壓口變?yōu)镻2，再經通道進入主閥7下腔，再經阻尼孔9進入主閥上腔和先導閥前腔，然后通過錐閥座4中的阻尼孔后作用在錐閥3上。
設A、Ac分別為主閥和先導閥有效作用面積（）；Kx、Ky分別為先導閥和主閥 彈簧剛度(N/m)；X0 、X分別為先導閥彈簧預壓縮量和開口量（m）；Y0、Y、Ymax分別為主閥彈簧預壓縮量、主閥開口量和最大開口量(m),則：
當： P3Ac Ft, 閥口打開，下一個執(zhí)行元件動作。
調節(jié)調壓螺釘，改變彈簧力，即可改變開啟壓力。
特點： 閥出口通壓力油，外泄漏量很大，必須專門設置一泄漏油口以使其正常工作。
如圖5-2所示的是DZ型順序閥，此閥的特點是壓力油直接作用于滑閥式先導閥，并且泄漏油不流向泄油口L而是流向出油口P2，主閥上腔油壓與先導滑閥所調壓力無關，故出口壓力近似等于進口壓力。所以DZ型順序閥的泄漏量和功率損失較小。
圖5-2 DZ型順序閥
1-阻尼孔； 2-主閥芯； 3-先導滑閥
表5-1 順序閥的職能符號
5.2 順序閥的基本應用
5.2.1平衡回路
組成：如圖5-3所示
工作原理：系統中順序閥的壓力油進口與液壓缸下腔相通，通過調壓彈簧的調定，使腔內的油液形成一個正好與活塞活動部分重量相平衡的背壓力，從而防止活塞組件因自重而下滑。
5.2.2 順序動作回路
組成：如圖5-4所示
工作原理：
手動換向閥左位 ------壓力油首先進入缸I下腔，下腔回油，活塞上行---（缸I外負載使壓力升高，到達左邊順序閥調定壓力）------左邊順序閥動作，壓力油通過順序閥進入缸II下腔，缸II上腔回油經右邊單向閥部分流回油箱，活塞上行。
手動換向閥右位-----壓力油進入缸I上腔，下腔回油，活塞下行，----（缸I外負載使壓力升高，到達右邊順序閥調定壓力）-----右邊順序閥動作，壓力油經右這順序閥進入缸II上腔，下腔回油通過左邊單向閥部分流回油箱，活塞下行。這樣就完成了液壓缸I和液壓缸II的上下先后順序動作的控制。
圖5-3用順序組成的平衡回路 圖5-4單向順序閥控制的順序動作回路
5.2.3 卸荷回路
工作原理：若將外控式順序閥的出油口接通油箱，并將外泄改為內泄，再調定到合適的壓力后即可成為溢流閥。在液壓系統中起卸荷閥或背壓閥的作用。
第6章 實體設計與動畫制作
6.1 軟件簡介
（1）AutoCAD2004 中文版
AutoCAD2004中文版是Autodesk公司推出的CAD設計軟件，由于其符合人性的設計界面、操作方式，最大限度地滿足了用戶的需要，在各行各業(yè)中有著廣泛的應用。
官方網站：http://www.autodesk.com.cn
（2）CAXA實體設計XP
CAXA實體設計XP是我國北航海爾公司開發(fā)的專注于產品創(chuàng)新工程的三維創(chuàng)新設計CAD平臺，支持各種概念設計、總體設計、詳細設計、工程設計、分析仿真、數控加工的應用需求，已成為企業(yè)加快產品上市與更新速度、贏取國際化市場先機的核心生產工具。
官方網站：http://www.caxa.com
（3）Adobe Photoshop 8.0 CS中文版
Adobe Photoshop 8.0 CS是Adobe 公司推出的最新圖形圖像處理軟件，其功能強大，作為專業(yè)的圖像編輯標準，可幫助用戶提高工作效率，嘗試新的創(chuàng)作方式，以及制作適用于打印、Web?和其他任何用途的最佳品質的圖像，一直為廣大從事圖形圖象處理工作的用戶所青睞。
官方網站：http://www.chinese-s.adobe.com
（4）Macromedia Flash MX 2004 中文版
Macromedia Flash MX 2004 是 Macromedia 公司開發(fā)的Macromedia Flash最新版本，是行業(yè)中成功制作具有豐富內容及應用程序的標準工具。它包含Macromedia Flash 的所有特點及功能，另外還有很多高端特點，比如數據源綜合功能、支持專業(yè)視頻、制作更神奇的應用程序及互動內容。官方網站：http://www.macromedia.com/cn。
（5）eBook Pack Express 1.75
eBook Pack Express 是一個電子書 (eBook) 制作工具，可以將 HTML，JavaScript，VBScript，Flash 及 ActiveX 文件轉換成可執(zhí)行的電子書。無論在功能和界面上，該程序可以說是同類軟件中的佼佼者,其強大的新特性使電子書的制作和編輯輕而易舉。
官方網站：http://www.caislabs.com
6.2 二維圖紙
本次設計過程中溢流閥、減壓閥及順序閥的結構圖、原理圖、表格等統一采用AutoCAD2004繪制。
6.3 三維實體
本設計的三維實體均采用CAXA實體設計XP繪制。其中溢流閥的詳細尺寸見相關裝配圖和零件圖，減壓閥、和順序閥的主要尺寸如下圖6-1、6-2所示：
圖6-1減壓閥
圖6-2 順序閥
6.4 動畫
溢流閥、減壓閥和順序閥的三維實體裝配動畫由CAXA實體設計XP制作完成后輸出（AVI格式），輸出參數為每英寸5000點，象素為968×581，渲染風格為光滑渲染（顯示材質），關鍵幀頻率為16，質量為最高，壓縮類型為Cinepak,顏色為24位。因輸出文件較大，不利于傳播和存儲,所以再將其導入到Flash MX2004，制作相關標題按鈕及相關控制后以體積較小，功能較多的SWF格式輸出。
各閥工作原理演示動畫的制作過程簡述如下：
（1）、采用AutoCAD2004繪制相關素材圖形并填充相應顏色，之后復制到Microsoft Office Word 2003中保存為網頁格式。
（2）、從該網頁文件夾中提取gif格式的圖片作為素材，并將素材用Photoshop CS進行描邊和調整處理后仍以gif格式保存。（如圖6-3所示）
圖6-3
（3）最后啟動Flash MX2004，新建一個640×480象素的文檔，設置幀頻為12 fps(制作各閥裝配動畫時為16 fps)并導入處理后的圖片到庫作為元件，接著根據各閥的工作原理特點創(chuàng)建各層及插入相應元件，最后調整各元件在時間軸上關鍵幀的動作及時間并調整各層的先后次序，反復調整到各項參數達到要求后點擊 [文件]——[導出]——[導出影片] 即可輸出SWF文件。制作過程中要注意保存.fla文件以備下次修改。本次設計過程中油壓力的變化采用顏色的深淺變化來表示。油的流動采用箭頭元件的移動和相關遮掩層來表示和實現。
6.5 課件的制作
本次設計的課件采用EBOOK形式的特點已在緒論中說明，在此不作重復。教案制作過程大致步驟如下：
（1）在 Microsoft Office Word 2003 中新建一個文檔，將視圖設置為Web版式，背景用信紙紋理進行填充。
（2）在word中輸入各閥工作原理及其它敘述文字，從AutoCAD2004中插入各閥的結構圖、原理圖及相關表格并調整相對位置。完成后點擊[文件]――［另存為網頁］在保存類型中選［網頁］，確定保存到設定文件夾（如C：\課件\*.html）。
（3）在文件夾下再建一個名為flash的子文件夾，并將制作完成的swf文件放置到此文件夾中。(如 C:\課件\flash )
（4）用world打開剛才的網頁，將光標停留在要插入Ｆlash的位置，點擊工具欄里的 [其它控件] 工具條，選擇 [Shockwave Flash Object]，便可在光標處便插入了一個Flash，選中此Flash，點擊右鍵——[屬性]，在彈出的對話框中點擊自定義就會彈出一個影片對話框，在影片URL[M] 中輸入動畫的地址，如：flash\*.swf (此處一定要用相對路徑)，不選 [嵌入] 選項，確定后再退出設計模式就完成了Flash的插入。將文字“全屏演示”鏈接到文件夾flash中相應的動畫文件即可實現全屏演示功能。(如圖6-4所示)
圖6-4
（5）在制作完所有網頁之后，啟動eBOOK Pack Express1.75 漢化版（電子書制作軟件），選擇e BOOk源文件夾（如C：\課件），調整目錄、eBOOK圖標、閃屏、起始頁、輸出文件名稱等參數后保存設置，再點擊編譯就可輸出一個包含以上信息的可執(zhí)行文件，到此電子教案的制作完成。(如圖6-5)
圖6-5
總結
畢業(yè)設計作為對大學本科四年教育中所學知識的一次綜合檢驗，其意義是不言而喻的。在為期兩個月的設計過程中，在指導劉金剛老師的引導下對各種壓力控制閥典型結構和原理進行了研究，成功應用CAXA實體設計XP繪制了各壓力控制閥的三維實體，并制作出了各閥的裝配動畫，同時應用Flash MX制作了各閥的工作原理動畫，最后應用電子書制作軟件完成了綜合各項成果的教學課件。雖然本次設計已經完成，但在本設仍存在不少缺點，首先是由CAXA制作的動畫質量不高，不能清晰地呈現三維圖形，其次是CAXA實體的文件無法在制作完成的電子課件中成功啟動，由于時間和個人水平的限制，這此缺陷沒能完全解決，成為本次設計的一大遺憾。在兩個月的畢業(yè)設計過程中的有過面對難題時的惶恐不安，也有解決問題后的信心滿懷,在攻克了道道難關之后終于完成了所有的任務，等待著最后的答辯。人間自有公道，付出總有回報，在看著手上的最終成果，這種感覺更是強烈，雖然不確定自己所做的結果是否能通過老師的檢驗，但此過程中我是真誠地付出過，我將問心無愧的面對任何的結果。畢業(yè)設計是大學生涯的一個句號,誰都想將它畫得圓圓滿滿，但它也是漫漫人生路途中的一個豆號，我將以此次設計經驗作勉，繼續(xù)為理想而奮斗。
鳴謝
在此次設計過程中，得到劉金剛老師的悉心指導，他嚴謹的工作態(tài)度和深厚的專業(yè)知識令我獲益良多，在此表示非常感謝。另外在此過程中也得到本宿舍室友與其他同學的支持與幫助，對此本人表示衷心感謝。
參考文獻
[1] 何存興，張鐵華. 液壓傳動與氣壓傳動（第二版）[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2000-8
[2] 趙應樾. 液壓控制閥及其修理[M]. 上海：上海交通大學出版社，1999-1
[3] 成大先. 機械設計手冊（第四版 第4卷）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002-1
[4] 沈鴻. 機械工程手冊（第5卷）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1982-3
[5] 劉震北. 液壓元件制造工藝學[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1992-12
[6] 廖念釗，莫雨松，李碩根，楊興駿. 互換性與技術測量（第四版）[M]. 北京：中國計量出版社，2000-1
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