溢流阀

摘 要 ......................................................... 3 一 绪论 ......................................................... 5 1.1液压技术的发展历史 .......................................... 5 1.2我国液压阀技术的发展概况 .................................... 5 1.3本课题的目的及研究范围 ...................................... 7 二 溢流阀设计主体 2.1简单溢流阀的工作原理 ....................................... 7 2.2溢流阀的结构设计 ............................................ 8 2.3直动型溢流阀 ................................................ 8 2.4先导式溢流阀 .............................................. 10 三 溢流阀主要参数设计 .......................................... 11 3.1静态特性 ................................................... 12 3.2动态特性 ................................................... 13 3.3先导型溢流阀的静态特性分析 ................................ 15 四 溢流阀的基本应用 ............................ 错误！未定义书签。 五 溢流阀主要零件的加工 19 六 溢流阀常见故障原因分析及排除方法 ........................... 24 6.1噪声和振动 ................................................. 24 6.2阀芯径向卡紧 ............................... 错误！未定义书签。 6.3调压失灵 ................................... 错误！未定义书签。 6.4其它故障 ................................... 错误！未定义书签。

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 总 结 ........................................................ 23 致 谢 ........................................................ 26 参考文献 ........................................ 错误！未定义书签。

摘 要

液压传动是利用密闭系统中受压液体来传递运动和动力的一种传递方式。 其介质为油压液体，包括液压油和其他合成液体，其特点为动力大，运动平稳。但由于液压粘度大，在流动过程中阻力损失大，因而不宜做远距离传动和控制。

在液压传动系统中，液流的压力是最基本的参数之一，执行元件的输出力或输出扭矩的大小，主要由供给的液压力所决定。为了对油液压力进行控制，并实现和提高系统的稳压、保压、减压、调压等性能或利用压力变化实现执行机构的顺序动作等，根据油液压力和控制机构弹簧力相平衡的工作原理，人们设计制造了各种压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。

定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。

安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10％～20％）。

实际应用中一般有：作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。

溢流阀一般有两种结构：1、直动型溢流阀 2、先导型溢流阀

关键词：工作原理、实际应用、设计加工

Abstract

Hydraulic transmission is airtight system using liquid pressure to deliver the power of the movement and a transfer mode.

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） The medium for hydraulic liquid, including the hydraulic oil and other synthetic liquid, its characteristic is power, smooth movement. But because the hydraulic viscosity, flow in process resistance losses, and not suitable for long-distance transmission and control.

In hydraulic transmission system, the liquid flow pressure is one of the most basic parameters, the implementation of components of the output force or the size of the output torque, mainly from supplies to the hydraulic pressure. In order to control oil pressure, and realize and improving system on voltage stability, the pressure, and the reduced pressure, pressure regulating, such as performance or by using pressure change of the actuator realize order action, according to the oil pressure and control agencies balance spring force of the working principle, design and manufacture all kinds of people pressure control valves. In hydraulic equipment mainly up in the constant pressure relief effect and safety protection.

The constant pressure relief action: in quantitative pump throttling control system, the quantitative pump is a constant flow of the offer. When the system pressure increases, can make the flow demand decrease. At this time the overflow valve opens, overflow excessive flow back to fuel tank, and ensure the inlet pressure relief valve, namely pump outlet pressure constant (valve with mouth often pressure fluctuations open). Safety protection: the normal work of the system, the valve closed. Only load exceed the limit (the system pressure is more than the set pressure) open when overflow, overload protection, no longer increases the system pressure (usually make the adjustment for pressure relief valve than the highest high pressure system work 10% ~ 20%). The practical application in general have: be unloading with valve, pressure regulating valves remote, high and low voltage multilevel control valves, as order valve, used to produce back pressure (in the back of the oil). Relief valve is usually two kinds of structure: 1, straight moving type relief valve 2, the guiding relief valve

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） １ 绪 论

液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的10%~20%左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。

液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——油箱、蓄能器等。

液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。 1.1液压技术的发展历史

液压技术最早是19世纪末在西方发展起来的。我国从50年代后期开始起步。目前各国都非常重视液压技术的开发和应用。总的来看，美国在这一领域的技术、产值在世界上处于领先地位，但面临西欧和日本的激烈竞争。从行业上看，一段时间里，主机制造商倾向于外购的元件自行设计液压系统。但由于技术日益复杂，使得用从各制造商购得的元件建立具有稳定市场效益的液压系统越来越困难。设计的人物正向元件制造商转移，由专业液压厂商提供成套系统，但只有大公司才能承担这项任务。基于此，全球性的公司展开了竞争、合并。大量的资金用于技术的开发和革新，较小的公司负担不起这样的开支，其中很大一部分被挤出市场。我国经过40多年的发展，液压行业已具有一定的开发能力，能生产出一批技术先进、质量较好的元件、系统和整机，随着我国加入WTO，向国际先进技术学习、与世界著名的大公司合作的机会越来越多，液压技术在机械设备中的发展速度日新月异。

1.2我国液压阀技术的发展概况

我国的液压工业及液压阀的制造，起始于第一个五年计划（1953~1957年），期间，由于机床制造工业发展的迫切需求，50年代初期，上海机床厂、天津液压件厂仿造了苏联的各类低压泵、阀。

随后，以广州机床研究所为主，在引进消化国外中低压元件制造技术的基础上，

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 自行设计了公称压力为2.5MPa和6.3MPa的中低压液压阀系统（简称广州型），并迅速投入大批量生产

60年代初期，为适应液压工程机械从中低压向高压方向的发展，以山西榆次液压件厂为主，引进了日本油研公司的公称压力为21MPa的中高压液压阀系列，以及全部加工技术和制造、试验设备，并据此发展、设计成我国的中高压液压闪系统（简称榆次型）。

1968年，当时的一机部组织有关单位，在公称压力21MPa液压阀的基础上，设计了我国一套公称压力为31.5MPa的高压阀系列，并投入批量生产。

为使产品实现标准化、通用化、系列化，我国于1973年再次组成“液压阀联合设计组”，

在总结国产高压阀设计、生产经验的基础上，借鉴了国外同类产品的结构，性能、工艺特点，又增补了多种规格和新品种，并使国产阀的安装连接尺寸首次符合国际标准。并于1977年正式完成了公称压力为31.MPa的高压阀新系列的设计。1978年起，通过全系列图纸的审查、试制、鉴定等工作，并在全国推广使用。1982年，通过了全系列的定型工作。故上述产品简称为“82年联合设计型高压液压阀系列”。

为适应高压、大流量的液压传动要求，济南铸锻研究所、上海704研究所和北京冶金液压机械厂等单位，自1976年开始，还引进、消化和研制了二通插装阀（简称CV阀），并在80年代初期，完成了自己的系列。二通插装阀作为不同于常规阀的另一类液压阀类，也正在开拓着它的使用范围。

此外，随着组合机床在机械制造行业中的广泛应用，1975年，大连组合机床研究引进、消化、吸收和研制了叠加式液压阀。

建国以来，我国液压行业及液压阀的制造生产，从无到有，发展很快，取得了巨大的成绩。但与国外同类产品相比，品种和性能指标还有较大差距。为了提高我国液压行业的综合素质，国家机械部制定了以下调整原则：

A类重点发展产品（包括国产的电液伺服阀、比例阀和数字控制阀以及引进、消化德国力士乐公司的压力为21、35、63MPa，通径为6~32mm的三大类液压阀和我国自行开发的叠加阀、插装阀及GE系列阀等）；

B类允许保留和过渡产品（包括目前应用面广、市场需求最大，一时尚无替代产品；国内70年代、80年代开发的，现在已成为主导产品，虽然技术上达不到国际80年代水平，但需要保留一段时间的产品。）

C类发展和逐步淘汰产品。（指水平低，性能差，耗能耗材的产品，不符合标准的落后产品，不符合标准的老产品，具体指我国50、60年代设计的广州型中低压系列，及与之相仿的早期产品。）

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1.3本课题的目的及研究范围

作为工科类院校，特别是机械专业，液压技术是一门必不可少的课程，但由于学科本身内容的复杂，本课将重点对溢流阀部分进行加工与设计，主要研究对象为溢流阀。在进行加工的同时，对溢流阀部分零件进行编程。最后，针对溢流阀的理论研究进行讨论，内容包括溢流阀的工作原理、结构特点、型号说明、应用情况以及各种阀的比较等。

溢流阀工作原理：

1-1溢流阀工作原理

如图1-1所示溢流阀工作时，是利用弹簧的压力来调节、控制液压油的压力大小。从图中可以看到：当液压油的压力小于工作需要压力时，阀芯被弹簧压在液压油的流入口，当液压油的压力超过其工作允许压力即大于弹簧压力时，阀芯被液压油顶起，液压油流入，从图示方向右侧口流出，回油箱。液压油的压力越大，阀芯被液压油顶起得越髙，液压油经溢流阀流回油箱的流量越大o如过液压油的压力小于或等于弹簧压力，则阀芯落下，封住液压油进口。由于油泵输出的液压油压力固定，而工作油缸用液压油的压力总要比油泵输出液压油压力小，所以正常工作时总会有一些液压油从溢流阀处流回油箱，以保持液压油缸的工作压力平衡、正常工作。由此可见，溢流阀的作用是能够防止液压系统中的液压油压力超出额定负荷，起安全保护作用。另外，溢流阀与节流阀配合，节流阀调节液压油的流量大小，可控制活塞的移动速度。

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

２ 溢流阀的结构设计

溢流阀的基本功用是：当系统的压力达到或超过溢流阀的调定压力时，系统的油液通过阀口溢出一些，以维持系统压力近于恒定，防止系统压力过载，保障泵、阀和系统的安全，此时的溢流阀常称为安全阀或限压阀。

溢流阀的根据结构可分为直动型和先导型两种。 2.1直动型溢流阀

图1-2 直动型溢流阀结构简图

（a）锥阀式 (b)球阀式 (c)滑阀式 (d)溢流阀的基本符号

1-调压螺栓 2-弹簧 3-阀芯 4-阀体（含阀座） 锥阀式和球阀式又叫座阀式溢流阀，特点是动作灵敏，密封性能好，配合没有泄漏间隙，但导向性差，冲击性较强，阀座阀芯易损坏。滑阀式由于阀口有一段密封搭合量，稳定性较好，不易产生自激振动，但动作反应较慢。

下面以锥阀式DBD直动型溢流阀为例说时其工作原理：

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(a)P(b)P(c)P(d)OOO平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） (b)

图1-3 锥阀式DBD直动型溢流阀（插装式）

（a）结构图 （b）局部放大图 （c）简化符号 （d）详细符号

1-偏流盘 2-锥阀 3-阻尼活塞 4-调节杆 5-调压弹簧 6-阀套

7-阀座

（1）工作原理: 设弹簧预紧力为Ft,活塞底部面积为A则：

当PA < Ft时,阀口关闭。

当PA = Ft时,阀口即将打开。

PA = Ft = K X0,

P =PK(开启压力)=KX0/A

当PA > Ft时,阀口打开,P→T,稳压溢流或安全保护。

锥阀开启后,由[1]得锥阀的力平衡方程为：

PA＝K(X0+X)+G P= [K(X0+X)+G

A (d)(a)TAA-AP(c)

F

f+Fs –Fj

F

f+Fs –Fj]/A (3-1)

式中 ： K、X0分别为弹簧刚度和预压缩量（m）;G为阀芯自重（水平时不考虑）:Ff为阀芯与阀套间的摩擦力（N）；Fs为稳态液动力（N）；Fj为射流力(N)。

又 ∵Fs=0, Fj=KX(N)

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） ∴P=( KX0+G

F)/A (3-2)

f（2）调压原理：调节调压螺帽改变弹簧预压缩量,便可调节溢流阀调整压力。 （3）特点：从式（1-3）可知这种阀的进口压力P不受流量变化的影响,被力P变化很小,定压精度高。但由于Ft直接与PA平衡,若 P较高,Q较大时,K就相应地较大,不但手调困难,且Ft略有变化,p变化较大,所以一般用于低压小流量场合。 2.2先导式溢流阀

先导阀 --直动式锥阀，硬弹簧。 （1） 组成 : 带有导向圆锥面的锥阀（二级同心式）和软簧 主阀 滑阀和软弹簧。

带有多节导向圆锥面的锥阀（三级同心式）和软弹

簧

图1-4 YF型三节同心先导溢流阀（板式）

2、阀座

6、先导阀锥式阀芯 7、调压弹簧 8、调节杆 9、调压螺栓 10、手轮 11、

主阀弹簧

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出油口T符号P1

遥控口P2aK进油口P1、阀体 2、主阀座 3、主阀芯 4、阀盖（先导阀体）5、先导

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 先导型溢流阀的先导阀是一个小规格的锥阀式直动溢流阀，其弹簧用于调定主阀部分的溢流压力。主阀的弹簧不起调压作用，仅是为了克服摩擦力使主阀芯及时回位而设置。

（2）工作原理：设Ac为先导阀阀座孔面积（m2）,Fx、Kx为先导阀弹簧预紧力、刚度,Ft、G、Ff、Ky为主阀弹簧预紧力、自重、摩擦力。

当P2Ac < Fx时,导阀关闭,主阀也关闭。 当P2A c> Fx时,导阀打开,主阀两端产生压差: 当△p △p < Ft+G+Ff时,主阀关闭。

△p > Ft+G+Ff时,主阀打开稳压溢流或安全保

护。

由[1]得主阀芯和导阀的力平衡方程分别为：

P1A1P2A2Ky(y0y)GFf

P2AcKx(X0X)

由上两式可得溢流阀进口压力为：

P1A2Kx1(X0X)[Ky(y0y)GFf] （Pa） (3-3) A1AcA1（3）调压原理：调节调压螺帽,改变硬弹簧力,即可改变压力。 （4）特点: ∵ 溢流阀稳定工作时,主阀阀芯上部压力小于下部压力。

∴ 即使下部压力较大,因有上部压力,弹簧可做得较软,流量变化引起阀心位置变化时,弹簧力的变化量较小,压力变化小。 又 ∵ 调压弹簧调好后,上部压力为常数。

∴ 压力随流量变化较小,克服了直动式溢流阀的缺点。 还 ∵ 先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1%左右

∴ 先导阀阀座孔面积AC、开口量x、调压弹簧刚度KX都不必很大 ∴ 先导型溢流阀广泛用于高压、大流量场合。

３ 溢流阀主要参数设计

溢流阀工作时，随着溢流量的变化，系统压力会产生一些波动，不同的溢流阀

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 其波动程度不一同。因此一般用溢流阀稳定工作时的压力-流量特性来描述溢流阀的动、静态特性。 3.1静态特性：

（1）压力调节范围

定义：调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降最大和最小调定压力差值。

（2）启闭特性

定义：溢流阀从开启到闭合全过程的被控压力p与通过溢流阀的溢流量q之间的关系。 一般用溢流阀处于额定流量、额定压力Ps时，开始溢流的开启压力Pk和停止溢流的闭合压力PB分别与Ps的百分比来表示。

开启压力比： PK=(Pk/Ps)100% 闭合压力比： PB=( PB/Ps)100%

两者越大及越接近,溢流阀的启闭特性越好。一般规定：开启压力比应不小于90%，闭合压力比应不小于85%，其静态特性较好。

（3）卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。

（4）最大允许流量和最小稳定流量：溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声。 3.2动态特性

（1）压力超调量：最大峰值压力与调定压力的差值。

（2）响应时间：指从起始稳定压力与最终稳态压力之差的10%上升到90%的时间。(即图1-5中A、B两点的间的时间间隔)

（3）过渡过程时间：指从调定压力到最终稳态压力的时间。(即图3-4中B点到C点间的时间间隔)

（4）升压时间：指溢流阀自卸荷压力上升至稳定调定压力所需时间。（即图3-5的△t1）

（5）卸荷时间：指卸荷信号发出后由稳态压力状态到卸荷压力状态所需的时间。(即图1-6中的△t2)

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） ppnB0.95(pn-p0)1.05(pn-p0)0.1(pn-p0)0.9(pn-p0)AP00t 1p¦¤Ct

图1-5流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性

ppnBC0.1(pn-p0)0.9(pn-p0)ADP00t 1t 图1-6溢流阀升压与卸荷特性 3.3先导型溢流阀的静态特性分析：

以本次设计中绘制YF型溢流阀为例：具体尺寸见相关装配图及零件图。 （1）开启过程：

设额定排放压力pn=16MPa，开启压力pk=14MPa，先导阀弹簧刚度为Kx=42N／

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） mm、预压缩量为X0=5mm，主阀弹簧刚度Ｋy＝20N/mm、预压缩量y0=40mm额定流量qn=120L/min，主阀芯与阀孔间的摩擦力为Ff，上、下腔的液压力分别为p2和p1，而其上下有效作用面积分别为A2和A1

A2= A1=

4(402162)=1055 mm；

2

4(40217.52)=1016 mm

2

A21055=1.04 (符合在1.03~1.05 之间的条件) A11016主阀芯自重为：

G=mg=0.18×9.8=1.7N，

先导阀孔座面积为：

Ac=

44.352=14.85 mm2

稳态时的主阀开度y=0.4mm，则：

A. 当液压系统压力p1低于先导阀的开启压力pk时，先导阀保持关闭。根据

[1]

此时主阀芯受力条件为

A1 p1< A2 p1+Kyy0+G+Ff (3-4)

式中KX、Ky分别为先导阀弹簧和主阀弹簧的刚度（N/m）；X0、y0分别为先导阀弹簧和主阀弹簧的预压缩量（m）。此时阀口仍关闭。

B. 当系统压力上升到先导阀的开启压力时，先导阀处于即将开启但未开启的状态，主阀芯受力关系仍为式（1-5）

图1-7先导型溢流阀示意图

C. 当系统压力升高超过先导阀开启压力时，先导阀打开，液压油经由阻尼孔流向先导阀再流回油箱。此时主阀芯上下两腔将产生压力差，但

尚未到达足以抬升主阀芯的程度，根据[1]主阀芯的受力方程为：

A1 p1q< A2 p2q+Kyy0+G+Ff （3-5）

D. 当系统压力上升到主阀开启压力时，通过阻尼孔的流量增大，产生的压力差使主阀芯处于平衡状态：根据[1]有力平衡方程：

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Acqlq1cP2C'x2A2p1A11xqpqD1尾碟平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） A1 p1n = A2 p2n + Kyy0+G+Ff （3-6）

E. 当系统压力高于主阀开启压力时，主阀开启，根据[1]其受力为

A1p1C1D1yp1sin21= A2 p2+Ky（y0+y）+G+Ff （3-7）

式中，y 为主阀口的开度（m）；1为液体入射角，近似等于维阀半维角1=38.5（0）；D1=16为主阀座孔直径（m）; 根据[7]主阀口流量系数C1=0.77～0.8(取0.8)为。

F. 当系统压力升到调定压力时，阀内通过额定流量，根据[1]此时主阀芯受力方程为：

A1pnC1D1ypnsin21= A2 p2n+Ky（y0+y）+G+Ff （3-8） 到此，溢流阀开启完成。 （2）闭合过程：

其过程与开启过程相反，但各关键点相似，不同的是由于摩擦力方向改变，造成阀口的关闭压力比相应的开启压力要小。 （3）静态特性关系式

先导型溢流阀在稳态溢流条件下，满足下列关系式：

A. 根据[1]，主阀口出流方程式为

qC1D1ysin123

p1 （m/s） (3-9)

式中，p1为受控压力（Ｐa），油液密度=900（kg/m3）,其他参数意义同前。

B. 主阀芯受力平衡方程式：

A1p1 A2 p2＝Ky（y0+y）＋C1D1yp1sin21+GFf （N）（3-10）

式中，Ff开启时取正号，闭合时取负号；其余参数意义同前。

C. 通过主阀芯阻尼孔的流量方程式：

阻尼孔结构为细长孔，根据[3]其流量

q=C'A023

(p1p2) (m/s) (3-11)

式中阻尼孔截面积A0=

412=0.785（m2）; 根据[3]阻尼孔的流量系数C’=0.82。

D. 先导阀口出流方程式根据[1]有：

q=C2dxsin223

p2 (m/s) (3-12)

式中，根据[3]先导阀流量系数C2=0.77，先导阀阀座孔直径d=4 (mm);x为先导阀阀口的轴向开度（m）；先导阀芯的半锥角2=20（0）。

E. 先导阀芯受力平衡方程式根据[1]有：

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） Ac p2＝Kx（x0+x）＋C2dxp2sin22 （N） （3-13）

式中，各参数意义同前。 (4) 溢流阀内泄漏量：

根据[10]按偏心环状缝隙的流量公式来计算：

q=0.654式中，主阀芯直径：

D=4（cm）

主阀芯直径D与阀体间的单边配合间隙 ：

△r=0.005（cm）

公称压力：

Pg=16Mpa=16/0.09807≈163.15（kgf/cm2）

油液动力粘度：

28.81069002.592102(Ns/m2)

2.592102(kgf.s/cm2)0.026（kgf.s/cm2）

0.9807Dr3pg(LZb)(cm3/s) (3-14)

主阀芯与阀体的配合长度 ：

L=1.5（cm）

L处均压槽数 ： Z=7

均压槽宽： B=0.05（cm）

40.0053163.15则： q=0.654=1.76×10-3 (cm3/s)

0.026(1.570.05)

４ 溢流阀的基本应用

（1）稳压溢流回路：溢流阀和定量泵、节流阀并联，阀口常开。在采用定量泵的液压系统中，溢流阀与节流元件及负载并联，由于泵的供油量大于节流阀通道的需求量，液压升高。此时，溢流阀作定压阀使用，阀口打开，使多余的油液回油箱，以保持节流阀进口的系统压力基本为恒定值。因此，阀口常开并且随着节流阀的调节溢流阀的开口相应变化。使系统的压力与溢流阀弹簧的作用力保持平衡系统的工作压力基本不变由此可以看出溢流阀起这定压和溢流作用同时也起到保护系统的作用。（如图1-8所示）

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） （2）安全限压回路：溢流阀和变量泵组合，在变量泵供油系统中作安全阀用。溢流阀的调整压力一般比系统最大工作压力高5%-10%因此它在系统正常工作时是关闭的。泵输出的油量全部进入系统，泵的工作压力随负载变化而变化，仅在压力达到溢流阀的调整压力时阀口才打开油液排至油箱。这时泵的工作压力等于溢流阀的调整压力，并且不会继续升高以防止系统过载保护泵和整个系统的过载保护泵和整个系统的安全。因此，称安全阀（如图1-9所示）

图1-8稳压溢流回路 图1-9 安全限压回路

（3）远程调压回路：将先导式溢流阀的远程控制口K接远程调压阀进油口，并 p远程 < p主调（如图1-10所示）

（4）系统卸荷回路：溢流阀和二位二通阀组合（先导式）（如图1-11所示）将先导式溢流阀的遥控口K通过二位二通电磁换向阀直接与油箱连接，当换向阀的P、O口处于联通状态时，系统卸荷

（5）多级调压回路（如图3-11所示） （6）形成背压

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） OP

图1-10远程调压回路 图1-11系统卸荷回路

低压高压

图1-12多级调压回路

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 溢流阀的主要零部件及加工

先导阀芯及其加工

1. 先导阀芯加工编程:

O0003 %1

M3 S600 T0101 G0 X13 Z0 G1 Z-0.5 F100 G0 Z12 X2

G71 U1 R1 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F100 G0 X100 Z2 M3 S1500 T0101 G0 X5 Z2 G1 Z0 F100

Z-10

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） X10 G0 X100 Z100 M5 M30 O0003 %2

M3 S600 T0101 G0 X13 Z0 G1 Z-0.5 F100 G0 X12 Z2

G71 U1 R1 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F100 G0 X100 Z2 M3 S1500 T0101 G0 X0 Z2 G1 Z0 F100

X10 Z-14 X12 G0 X100 Z100 M5 M30

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 先导阀座及其加工

1. 先导阀座的加工编程: 加工角度39°，长度为2mm。 O0004 %1

M3 S600 T0101 G0 X43 Z0 G1 X10 F100 G0 X42 Z2

G71 U1 R1 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F100 G0 X100 Z2 M3 S1500 T0101 G0 X38 Z2 G1 Z0 F100

X40 Z-1 Z-20

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） X42 G0 X100 Z100 M5 M0

M3 S600 T0404 G0 X15 Z2

G71 U1 R1 P30 Q40 X0.5 Z0.1 F100 G0 Z5

M3 S1500 T0404 G0 X30 Z2 G1 Z0 F100

X16 Z-7.5006 Z-16 X15 Z2

G0 X100 Z100 M5 M30 O0005 %2

M3 S600 T0101 G0 X43 Z0

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） G1 X15 F100 G0 X38 Z2 G1 Z0 F100

X40 Z-1 G0 X100 Z100 M5 M0

M3 S600 T0404 G0 X15 Z2

G71 U1 R1 P10 Q20 X-0.5 Z0.1 F100 G0 Z5

M3 S1500 T0101 G0 X20 Z2 G1 Z0 F100

X16 Z-2 X15 G0 Z2

X100 Z100 M5 M30

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 溢流阀常见故障原因分析及排除方法:



溢流阀在使用中，常见的故障有噪声、振动、阀芯径向卡紧和调压失灵等。 （一）噪声和振动

液压装置中容易产生噪声的元件一般认为是泵和阀，阀中又以溢流阀和电磁换向阀等为主。产生噪声的因素很多。溢流阀的噪声有流速声和机械声二种。流速声中主要由油液振动、空穴以及液压冲击等原因产生的噪声。机械声中主要由阀中零件的撞击和磨擦等原因产生的噪声。

（1）压力不均匀引起的噪声

先导型溢流阀的导阀部分是一个易振部位如图3所示。在高压情况下溢流时，导阀的轴向开口很小，仅0.003～0.006厘米。过流面积很小，流速很高，可达200米/秒，易引起压力分布不均匀，使锥阀径向力不平衡而产生振动。另外锥阀和锥阀座加工时产生的椭圆度、导阀口的脏物粘住及调压弹簧变形等，也会引起锥阀的振动。所以一般认为导阀是发生噪声的振源部位。

由于有弹性元件（弹簧）和运动质量（锥阀）的存在，构成了一个产生振荡的条件，而导阀前腔又起了一个共振腔的作用，所以锥阀发生振动后易引起整个阀的共振而发出噪声，发生噪声时一般多伴随有剧烈的压力跳动。

（2）空穴产生的噪声

当由于各种原因，空气被吸入油液中，或者在油液压力低于大气压时，溶解在油液中的部分空气就会析出形成气泡，这些气泡在低压区时体积较大，当随油液流到高压区时，受到压缩，体积突然变小或气泡消失；反之，如在高压区时体积本来较小，而当流到低压区时，体积突然增大，油中气泡体积这种急速改变的现象。气泡体积的突然改变会产生噪声，又由于这一过程发生在瞬间，将引起局部液压冲击而产生振动。先导型溢流阀的导阀口和主阀口，油液流速和压力的变化很大，很容易出现空穴现象，由此而产生噪声和振动。

（3）液压冲击产生的噪声

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 先导型溢流阀在卸荷时，会因液压回路的压力急骤下降而发生压力冲击噪声。愈是高压大容量的工作条件，这种冲击噪声愈大，这是由于溢流阀的卸荷时间很短而产生液压冲击所致在卸荷时，由于油流速急剧变化，引起压力突变，造成压力波的冲击。压力波是一个小的冲击波，本身产生的噪声很小，但随油液传到系统中，如果同任何一个机械零件发生共振，就可能加大振动和增强噪声。所以在发生液压冲击噪声时，一般多伴有系统振动。

（4）机械噪声

先导型溢流阀发出的机械噪声，一般来自零件的撞击和由于加工误差等产生的零件磨擦。

在先导型溢流阀发出的噪声中，有时会有机械性的高频振动声，一般称它为自激振动声。这是主阀和导阀因高频振动而发生的声音。它的发生率与回道的配置、流量、压力、油温（粘度）等因素有关。一般情况下，管道口径小、流量少、压力高、油液粘度低，自激振动发生率就高。

减小或消除先导型溢流阀噪声和振动的措施，一般是在导阀部分加置消振元件。

消振套一般固定在导阀前腔，即共振腔内，不能自由活动。

在消振套上都设有各种阻尼孔，以增加阻尼来消除震动。另外，由于共振腔中增加了零件，使共振腔的容积减小，油液在负压时刚度增加，根据刚度大的元件不易发生共振的原理，就能减少发生共振的可能性。

消振垫一般与共振腔活动配合，能自由运动。消振垫正反面都有一条节流槽，油液在流动时能产生阻尼作用，以改变原来的流动情况。由于消振垫的加入，增加了一个振动元件，扰乱了原来的共振频率。共振腔增加了消振垫，同样减少了容积，增加了油液受压时的刚度，以减少发生共振的可能性。

在消振螺堵上设有蓄气小孔和节流边，蓄气小孔中因留有空气，空气在受压时压缩，压缩空气具有吸振作用，相当于一个微型吸振器。小孔中空气压缩时，油液充入，膨胀时，油液压出，这样就增加了一个附加流动，以改变原来的流动情况。

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 故也能减小或消除噪声和振动。

另外，如果溢流阀本身的装配或使用权用不当，也都会造成振动，产生噪声。如三节同心式溢流阀，装配时三节同心配合不当，使用时流量过大或过小，锥阀的不正常磨损等。在这种情况下，应认真检查调整，或更换零件。

（二）阀芯径向卡紧

因加工精度的影响，造成主阀芯径向卡紧，使主阀开启不上压或主阀关闭不卸压，另因污染造成径向卡紧。

（三）调压失灵

溢流阀在使用中有时会出现调压失灵现象。先导型溢流阀调压失灵现象有二种情况：一种是调节调压手轮建立不起压力，或压力达不到额定数值；另一种调节手轮压力不下降，甚至不断升压。出现调压失灵，除阀芯因种种原因造成径向卡紧外，还有下列一些原因：

第一是主阀体阻尼器堵塞，油压传递不到主阀上腔和导阀前腔，导阀就失去对主阀压力的调节作用。因主阀上腔无油压力，弹簧力又很小，所以主阀变成了一个弹簧力很小的直动型溢流阀，在进油腔压力很低的情况下，主阀就打开溢流，系统就建立不起压力。

压力达不到额定值的原因，是调压弹簧变形或选用错误，调压弹簧压缩行程不够，阀的内泄漏过大，或导阀部分锥阀过度磨损等。

第二是阻尼器堵塞，油压传递不到锥阀上，导阀就失去了支主阀压力的调节作用。阻尼器（小孔）堵塞后，在任何压力下锥阀都不会打开溢流油液，阀内始终无油液流动，主阀上下腔压力一直相等，由于主阀芯上端环形承压面积大于下端环形承压面积，所以主阀也始终关闭，不会溢流，主阀压力随负载增加而上升。当执行机构停止工作时，系统压力就会无限升高。除这些原因以外，尚需检查外控口是否堵住，锥阀安装是否良好等。

（四）其它故障

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

溢流阀在装配或使用中，由于O形密封圈、组合密封圈的损坏，或者安装螺钉、管接头的松动，都可能造成不应有的外泄漏。

如果锥阀或主阀芯磨损过大，或者密封面接触不良，还将造成内泄漏过大，甚至影响正常工作。

电磁溢流阀常见的故障有先导电磁阀工作失灵、主阀调压失灵和卸荷时的冲击噪声等。后者可通过调节加置的缓冲器来减少或消除。如不带缓冲器，则可在主阀溢流口加一背压阀。（压力一般调至5kgf/cm2左右，即0.5MPa）。

总 结

时间过的真快,转眼间,两年已过。我即将走出这所院校。回想起在这两年里发生的事，还历历在目。在这两年时间里，我认真过、马虎过；我紧张过、松懈过；我为理想奋斗过、也放弃过。总觉得自己学到的知识没有用，然而在这即将离开的时候却体现出来——毕业设计。它是我们最后一次作业，而且是最不得马虎的一次作业。它不仅包括了我所学到的一部分内容，也包括没有学过的知识。在为期两个月的设计过程中，主要是对溢流阀典型结构进行了研究，成功编写了溢流阀各种零件的加工及其工具的夹紧，还介绍了卡盘的使用。虽然本次设计已经完成。但在本设仍存在不少缺点，由于时间和个人水平的，这此缺陷没能完全解决，成为本次设计的一大遗憾。在两个月的毕业设计过程中的有过面对难题时的惶恐不安，也有解决问题后的信心满怀,在攻克了道道难关之后终于完成了所有的任务，等待着最后的答辩。人间自有公道，付出总有回报，在看着手上的最终成果，这种感觉更是强烈，虽然不确定自己所做的结果是否能通过老师的检验，但此过程中我是真诚地付出过，我将问心无愧的面对任何的结果。毕业设计是大学生涯的一个句号,谁都想将它画得，但它也是漫漫人生路途中的一个逗号，我将以此次设计经验作勉，继续为理想而奋斗。

致 谢

首先，非常感谢王纲领老师在这次设计过程中给予我的悉心的指导与帮助。

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 其次，感谢同学们对我的支持在我进行资料查找时，是他们给了我许多帮助！ 从接受课题到现在完成毕业设计论文，我得到了王老师精心的指导和无微的帮助，尤其是在课题设计的前期准备工作和设计的过程中，导师提出了许许多多宝贵的设计意见，在最后的论证修改过程中老师还在百忙之中，抽出时间为我们提供了必要的指导和帮助。这使得我们能够顺利的完成毕业设计工作，在短暂的几个月的相处时间里，老师渊博的知识、敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象，这也将对我不久的工作，起到很大的鼓动作用，将使得我终身受益，谨此向老师表达我衷心的感谢和崇高的敬意！

总之，我的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的两个月里，我们合作的非常愉快，教会了大我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！

参考文献

[1] 何存兴,张铁华. 液压传动与气压传动（第二版）[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2000-8

[2] 赵应樾. 液压控制阀及其修理[M].上海：上海交通大学出版社，1999-1 [3] 成大先. 机械设计手册（第四版 第4卷）[M].北京：化学工业出版社，2002-1 [4] 沈鸿.机械工程手册（第5卷）[M].北京：机械工业出版社，1982-3 [5] 刘震北.液压元件制造工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1992-12 [6] 廖念钊,莫雨松,李硕根,杨兴骏.互换性与技术测量（第四版）[M]. 北京：中国计量出版社，2000-1

[7] 杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999.12 [8] 徐灏.机械设计手册（第二版 第3卷）[M].北京：机械工业出版社，2000-6， [9] 吴宗泽.机械设计课程设计手册（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，1999 [10] 范存德.液压技术手册[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2004-5 [11] 陆培文.实用阀门设计手册[M] .北京：机械工业出版社，2002-10 [12] 缪亮,何红玉.巧夺天工——Flash MX 素材采集与课件设计[M].天津：天津电子出版社，2003-8

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