辽宁工程技术大学课程设计题目：液控单向阀设计作者：指引教师：专业：机械工程及自动化(液压传动与控制) 时间：二零一五年一月摘要为了控制流液流动、压力和方向及工程机械中应用，使其可以较好地运用液压系统来控制机械稳定工作，需要掌握更多流体力学知识来研究液压油液及有压流动对液压阀而产生影响，从而设计双向液控单向阀实现实践根据，本文重要简介双向液控单向阀详细设计、理论计算及研究办法。
核心词：液控单向阀设计Abstract：In order to control the flow of fluid flow,pressure and direction and application of engineering machinery，which can work stably to good use hydraulic system to control the machine.Need to master more knowledge of fluid mechanics to study the hydraulic oil and pressure flow effects produced on hydraulic valve，so as the basis of design double hydraulic control check valve to be practiced.This paper mainly introduces the detailed design of double hydraulic control check valve,theoretical calculation and research methods.Keywords：hydraulic control check valve design目录1 液控单向阀基本状况 (1)1.1 液控单向阀类型及应用： (1)1.2 液控单向阀工作原理 (3)1.3 液压阀详细工作状况 (5)2. 液控单向阀初步设计 (7)2.1 总体设计方案 (7)2.2 液控单向阀设计规定 (7)2.3 液控单向阀构造设计 (8)3. 重要零件基本尺寸拟定 (10)3.1 阀前孔面积计算设定 (10)3.2 实际流速设定 (11)3.3 控制活塞与单向阀面积之比 (11)3.4 弹簧最小工作负荷1t F和最大工作负荷2t F (12)4. 弹簧设计计算 (13)4.1 弹簧参数设定 (14)4.2 弹簧材料选取 (14)4.3 弹簧变形量和节距 (15)4.4 弹簧线径 (15)4.5 弹簧所需刚度和圈数 (15)4.6 弹簧刚度、变形量和负荷校核 (16)4.7 实验负荷和实验负荷下高度和变形量 (16)4.8 特性校核： (16)4.9 构造参数 (17)4.10 弹簧工作图及技术规定 (17)4.11 弹簧数据 (18)5 阀体及活塞顶杆厚度与校核 (19)5.1 阀体壁厚计算校核 (19)5.2 活塞顶杆稳定性验算 (19)道谢 (20)参照文献 (21)1 液控单向阀基本状况1.1 液控单向阀类型及应用：液控单向阀有普通型和带卸荷阀芯型两种。
每种液控单向阀又按其控制活塞泄油腔连接方式分为内泄式和外泄式两种。
液控单向阀在液压系统中可作为普通单向阀使用，也可通过先导控制压力油，使控制活塞推开单向阀芯实现油液反向流动，在系统中实现保压、液压缸锁紧、大流量排油等功能。
液控单向阀因泄漏量少、闭锁性能好、工作可靠而运用广泛。
液控单向阀详细应用场合如下：1)保压持力。
滑阀式换向阀有一种间隙泄漏现象,压力保持只有一种短时间。
(2)液压缸“支持”。
在垂直液压缸,阀门和管道泄漏,活塞和活塞杆严重性,也许导致活塞和活塞杆。
(3)液压缸锁。
当换向阀在中间,两个液压控制止回阀关闭,可以紧闭液压缸两腔油,当活塞由于外力不能移动。
(5)对石油天然气阀门。
液压控制单向阀用于填充油阀,完毕补油功能。
1.2 液控单向阀工作原理液压控制止回阀是由一种普通止回阀和微观控制液压缸底部液压控制止回阀口K控制石油,控制油口不通压力油时,阀门作用同样普通止回阀,油会是积极、扭转不通。
控制石油K访问控制压力油时,将控制活塞顶,和开阀核心力量,使油可以在两个方向上自由流动。
图1-1 液控单向阀原理图液压控制止回阀泄漏不同办法,可以分为内部排水和泄漏两种类型。
控制活塞导致石油进口压力高背压较大,可以使用单独泄漏口,回油箱,减少油压力控制。
液压控制单向阀没有一种排水洞,称为内部泄漏类型液压控制单向阀,惯用回水管路上没有背压。
由于液压控制止回阀在一种方向上具备良好密封性能,广泛应用在液压系统中,惯用时间执行组件控股锁,等等,也用于防止垂直液压缸停止自动滑快换接头。
在循环等系统设计和使用中需要注意问题:(1)电路和管道设计,采用内部泄漏液压控制单向阀,必要保证当前出口方面不能影响高压控制活塞动作,否则控制活塞反向行动能力。
如果你不能避免这种高压力、泄漏类型液压控制止回阀应当采用;落回座位(2)止回阀核心,控制石油成为控制活塞返回排水打开,因此迅速回到考虑,使用O(如图1 - 2所示)换向阀,很难迅速返回,应当而不是Y型阀(如图1 - 2所示b)。
但愿更快地返回,可以使用泄漏类型液压控制单向阀、压力油泄漏,强制控制活塞返回(如图1 - 3所示);(a)误（b）正图1-2 背压阀图1-3 外泄式液控单向阀(3)在图1- 4 中所示闭锁回路中，当周边温度变化较大时，由于液压油热膨胀，处在封闭状态回路（油缸至两液控单向阀之间）中压力会异常升高，有破坏管路系统或液压元件危险。
在这种状况下，应在紧靠油缸管路处设立安全阀，起保护作用。
但安全阀应选用泄漏量少，否则液压锁锁紧作用将削弱；图1-3 锁闭回路(4) 作充液阀使用时，应选用启动压力尽量小而通径足够大阀。
这样吸油阻力小，此外尽量升高供应充液阀油液油箱液面，装在设备较高位置处 (如图1- 5)；图1-5 充液阀(5)由于液控单向阀启动，压力从高压骤然减少而发生冲击状况下，应考虑带释压机构液控单向阀。
或者在控制管路中装设截流阀使活塞动作减慢，慢慢推开阀芯(如图1-6)；图1-6 释压机构液控单向阀（7）液控单向阀既有普通阀功能，并且只要在远程控制卡通以一定压力控制油液，液流反向也能通过。
在工程应用中惯用两个液控单向阀构成液压锁。
图1-7 双向液控单向阀1.3 液压阀详细工作状况这里只简介液控单向阀工作原理，并做必要阐明。
图1-9为液控单向阀工作原理图，其中a）为内泄式，b）为外泄式。
在无控制压力状况下，来自进油口只要能克服弹簧力及单向阀芯自重，便能推开单向阀芯而流向出口，但反向油液却不能通过。
如从控制口引入控制压力油，则只要控制压力作用在控制活塞承压面上所导致向上液压力能克服向下各种力，控制活塞便能推开单向阀芯而实现油液反向流动。
图1-9 两种控制回路液压止回阀控制是必要如下细节:（1）作用在液控单向阀控制活塞上所需控制压力高低，与反向进口和反向出油液压力关于，也与控制活塞处泄油形式（即内泄式和外泄式）关于。
这里咱们列出单向阀芯受力方程为：2111()k k k p A p p A p A F >-++ 式(1-1)式中 k p —控制压力；k A —控制活塞承压面积； 2p —反向进口压力； 1p —反向出口压力；1A —单向阀芯承压面积，即阀座内孔面积；F —其她阻力之和，如弹力、单向阀芯摩擦阻力、控制活塞液压卡紧阻力、 单向阀芯和控制活塞自重。
由式1可得内泄式液控单向阀必要控制压力为：2111k k Kp p Fp A p A A ->++ 式(1-2） 外泄式状况，单向阀芯受力方程为：()2111k k k p A p p A p F >-+∂+ 式(1-3） 式中 k ∂—控制活塞承压面积，其她符号含义与式1相似。
由式3可得外泄式液控单向阀必要控制压力为：()2111k k kkkp p p Fp A A A A -∂>++式(1-4） 比较式1-2和式1-4：在式1-2中，随着反向出口压力力高，所需控制压力也将不久提高，如果反向出口值很高，会无法实现反向流动；在式1-4中，由于控制活塞杆承压面积比控制活塞承压面积小得多，因此虽然反向出口压力很高，所需控制压力也提高不多。
显然，内泄式液控单向阀值合用于反向出口压力较低场合，当反向出口压力较高时宜采用外泄式液控单向阀。
（2）液控单向阀惯用于高压封闭回路释压场合。
当控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路内油液受压后所储存压缩能将突然释放，这时会产生很大冲击，并随着很响释压声。
为避免这种状况，可以在单向阀芯内装个小阀芯（即卸荷阀），以推开卸荷阀芯，使高压封闭回路释压一某些，接着再推开单向阀芯，使高压封闭回路完全释压，这是一种分级释压过称。
（3）如果把带有卸荷阀芯液控单向阀用于反向进油口作用者一定压力，控制活塞推开单向阀芯后要使反向通过流量为公称流量场合，那么所需最低控制压力和释压状况不能真实地反映带有卸荷阀芯液控单向阀所需最低控制压力；这种液控单向阀，只有用在封闭回路释压中才干对控制压力和缓和冲击有良好效果2. 液控单向阀初步设计2.1 总体设计方案依照假定流速拟定阀口尺寸大小，依照阀口尺寸大小拟定大概阀前孔面积，然后计算校核精确正反向流液流速，依照所给规定参数，拟定控制活塞与单向阀面积比，同步进行弹簧设计计算，画出各个零件图，并加以校核，最后要对重要零件强度、刚度校核，最后进行装配图设计绘制。
整个过程要保持科学严谨学习态度。
2.2 液控单向阀设计规定（1）公称压力p；（2）公称流量Q；（3）低启动压力[]1kp；（4）高启动压力[]2kp；（5）低启动压力下，当通过公称流量时压力损失[]1p∆；（6）高启动压力下，当通过公称流量时压力损失[]2p∆；（7）反向出口无背压时推卸荷阀所需最低控制压力[]minkp；（8）反向出口无背压时推单向阀芯所需最低控制压力[]minkp；（9）控制活塞处泄漏量容许值[]kq；2.3 液控单向阀构造设计单向阀芯由锥阀和球阀两种。
球阀流体阻力小，全通径球阀基本没有流阻。
构造简朴、体积小、重量轻。
紧密可靠。
它有两个密封面，并且球阀密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。
操作以便，开闭迅速，便于远距离控制。
维修以便，球阀构造简朴，密封圈普通都是活动，拆卸更换都比较以便。
在全开或全闭时，球体和阀座密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面侵蚀。
合用范畴广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。
本课题双向液控单向阀，由于通径小，故选用球阀式。
图2-1 单向阀图2-2 固定式球阀（2）阀座图2-3单向阀、阀座配合在止回阀口线接触,经常有诸多接触应力,因此当身体材料是铸铁,将增长钢座位。