（知识点）4.2减压阀的设计步骤

4.2减压阀的设计方法4.2.1主要结构规格的初步确定[7]（1）减压阀的进出口半径D0（单位为m）(2-9)方程中：qs-阀的公称流量；[Vs]-进出油口处油液的许用流速，通常取[Vs]=6m/s。因此，取进出口半径D0=48mm（2）主轴套大半径D及后边小半径D1。适当减小主轴套大半径D，可以提升阀的灵敏度，减少压力超调量；可以减少开启压力，保证阀的压力稳定。不过，D值过大时必将使阀的结构规格和气阀品质加强、主阀上腔体积提高，造成动态过渡时间延长。从硬度考虑：D1≥D/2(cm)通过主衬套与阀门间环型通道的流量公式为：，上式中流量Q以公称流量Qq代入，环型通道中油液流速V≤6m/s，取d1=D/2,则：（2-48）方程中：Qq—公称流量（L/min）,按照已知条件Qq=500L/min,估算得出：D≥49.19mm。因此，取D=50mm，D1=25mm（3）尼小孔半径d0及厚度L0,设计时通常依据经验选用：d0=（0.08～0.12）×减压阀，L0=（7～19）×d0（2-50）d0与L0的确定是非常重要的：假如d0太大或L0太紧，则起不到减振作用，这除了影响到出口压力的稳定性，并且还能使通过导阀的外泄露量减小；反之，假如d0太小或则L0太长，则会影响减压阀的动态功耗，比如会使出口压力超调量加强。

因此，取d0=1.2mm,L0=23mm（4）主阀阀口最大开口量Smax。为使阀口的最大开口量Smax时，油液流经阀口不形成扩散损失，应使开口面积max不小于主衬套与主阀门间环型截面面积即（2-51）上式中，取D1=D/2，则Smax≤0.187D=0.187×50=9.35mm因此，取Smax=10mm。（5）阀门的槽宽腔B1和B2。槽宽腔B1和B2可以按照结构的布置确定（6）主衬套与先导阀盖的宽度L2L2≥Smax（cm）（2-52）式中Smax—主阀阀口最大开口量（cm）。（7）先导锥阀角2的选取。适当降低先导阀锥角2，不仅可以降低先导阀的液动力挠度、提高先导阀的稳定性外，还可以减小衬套与垫圈接触的支反力R，增加密封功耗，以免在外界液压发生变化时，因为密封功耗不良，造成先导阀震动，如图所示。虽然先导阀锥角2也不易取得过小。由于锥角过小，一方面影响阀的溢流功耗，另一方面造成支反力R过大。通常取2=40°，较新的减压阀可以取2=24°。如图4-14.2.2主阀弹簧的设计主阀弹簧的作用是在主衬套上升时作为复位力，使得主阀弹簧挠度较小，所以又称为弱性弹簧。降低主阀弹簧的挠度K1，有促使增加减压阀的压力稳定性，而且，K1值过小会使减压阀动态过渡时间延长，增加阀的动态功耗。

因此，合理的选择主阀弹簧的挠度K1很是重要。按照已有的功耗良好的减压阀资料统计[3]，主阀弹簧的预压紧力Pt可以根据以下范围来选定：对于工作压力为21～31.5Mpa的减压阀，额定流量大于250L/min时，主阀弹簧的预压紧力Pt=19.6～45N；额定流量q=250L/min～500L/min时，主阀弹簧的预压紧力Pt=58.8～78.4N；额定流量q>1000L/min时，主阀弹簧预压紧力Pt=196～294N。主阀弹簧的预压缩量Y推荐按下述估算公式估算得：Y=（2～5）×S(9-53)式中的系数，在大流量时取最大值，反之取小值。S—主阀开口量（cm）。因此，取Y=20mm。减压阀经过减振孔后的压力损失经验为:2～3bar（即0.2～0.3Mpa）依照估算公式得：(9-54)方程中，Pmin=0.2Mpa，Pmax=0.3Mpa，r—阀芯低面槽的直径（cm）减压阀，Y—主阀弹簧的预压缩量(cm)，Smax—阀口最大开口量（cm）。估算得出:k1=3140N/m。在主阀弹簧的挠度K1和预压缩量Y选取以后，估算出主阀弹簧的预压紧力Pt，有公式K1=Pt/Y得，Pt=62.8N。Pt在额定流量q=250L/min～500L/min时，主阀弹簧的预压紧力Pt=58.8～78.4N范围内，因此符合要求。

目前已知条件：主阀弹簧的最大荷载F=K1×（Smax+Y）=3140×(0.01+0.02)=94.2N，变量为30mm,估算出弹簧的主要规格。按照工作要求确定弹簧的结构、材料和许用蠕变，要求中需滑阀动作灵敏、可靠；因此这些弹簧材料为碳素弹簧应当列为第Ⅰ组类首先初选弹簧的半径为d=2mm，选择弹簧的指数C，有表12-6[2]李振清，彭荣济，崔国泰合编，《机械零件》，上海工业大学出版社.1987]，C=10这儿也考虑到了直径为20mm左右。估算弹簧丝的半径，有公式得：弯度系数=1.145(12-3)有表12-1[2]查得，弹簧材料在d=2mm时，碳素弹簧钢丝的拉伸硬度极限=，查表12-3得，=0.4×2000=。最大工作荷载为F，其硬度公式为：再依照设计公式：=1.86mm(12-5)式中—弹簧材料的许用扭转挠度（Mpa）；F—轴向挠度（N）；d—弹簧丝的半径（mm）；C—弹簧指数，又称为旋绕比，C=，为弹簧的中径；K—曲度系数，又称挠度修正系数。d

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