3051礦壓水自排系統(tǒng)自動(dòng)換向閥設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p>　　題目 礦壓水自排系統(tǒng)自動(dòng)換向閥設(shè)計(jì)</p><p>　　院（系部） 機(jī)械與動(dòng)力工程系 </p><p>　　專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　年級(jí)班級(jí) 機(jī)制08

2、五班 </p><p>　　學(xué)生姓名 孫開元 </p><p>　　指導(dǎo)教師 鄭建新 </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　地下水有兩

3、種不同的埋葬類型，即埋葬在第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上的潛水和埋葬在上下兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的承壓水。隨著礦井開采深度的不斷增加，當(dāng)達(dá)到承壓水位置時(shí)，因受到靜水壓力的影響，則承壓水會(huì)涌入礦井，造成突水事故，其突水后水位的高度有承壓水的壓力決定。在煤礦生產(chǎn)中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴(yán)重事故。因此對(duì)礦井突水的防治就尤為重要。其中主要措施有1.地面防水，包括修筑防洪溝、河流改道或河流防滲、封填老井口；2.井下防水治水，包括采掘前鉆孔探水、阻斷水路隔

4、絕水源主要采用水閘門阻絕水源、采用水閘墻阻斷水源、采用注漿水、采用封閉水泵房；3.預(yù)先排水、疏干降壓，包括地面鉆孔疏干降壓、井下鉆孔疏干降壓、利用巷道疏干降壓。限于技術(shù)條件，目前還無法辨別突水前兆信息進(jìn)而進(jìn)行預(yù)警：因此，預(yù)先排水、疏干降壓仍是礦井防治水災(zāi)害的主要方法。目前排水設(shè)備以離心泵和潛水泵為主，但是用泵排水耗電大，成本高，且需要專人值班，手動(dòng)啟停，安全性差。礦壓水自排系統(tǒng)可以解決這一技術(shù)問題，它可以自動(dòng)的激昂承壓水排到井上，無需額

5、外的能源，也無需人工管理。本設(shè)計(jì)就是礦壓水自排系統(tǒng)中的重要部件，它承載著系統(tǒng)換向的關(guān)鍵功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 二位四通自動(dòng)換向閥 礦井承壓水排放 低能耗 自排系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In coal production，Water inrush is a serious ac

6、cident only the second to coal mine gas outburst。So the prevention of sudden water-related disasters is significantful，and The underground pre- drainage is one of the main measures of prevention and control of water inru

7、sh accident。</p><p>　　The design relates to a valve , in particular, involving a new type of mine pressurized water from the drainage system in the two four-way automatic valve，and it is an important part of

8、 the system。Now centrifugal pumps and submersible pumps is useful，but pumps water system is power consumption and high cost，and need someone on duty、 manual start and stop equipment。For this specification, the two four-w

9、ay directional control valve plays a very important role，it can be used to transfer three diffe</p><p>　　Key words two four-way automatic valve mine confined water emissions low energy consumption green

10、 emission目錄</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義1</p><p>　　1.2選題背景及意義2</p><p>　　1.3礦壓水形成的原因3</p><p>　　1.4基本原理簡(jiǎn)述5</p><p>　

11、　2二位四通換向閥的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1換向閥種類的選取7</p><p>　　2.2換向閥的基本結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.3自動(dòng)換向系統(tǒng)的工作原理12</p><p>　　3二位四通自動(dòng)換向增壓裝置的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1缸筒的設(shè)計(jì)14</p><p&

12、gt;　　3.1.1缸體的材料14</p><p>　　3.1.2缸體的技術(shù)要求14</p><p>　　3.1.3缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算15</p><p>　　3.1.4結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1.5缸筒的壁厚選取16</p><p>　　3.2缸蓋的設(shè)計(jì)16</p><p

13、>　　3.2.1缸蓋的材料16</p><p>　　3.2.2缸蓋的技術(shù)要求17</p><p>　　3.3柱塞桿的設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算17</p><p>　　3.3.1柱塞桿的作用17</p><p>　　3.3.2柱塞桿的材料17</p><p>　　3.3.3柱塞桿的技術(shù)要求18</p>

14、<p>　　3.3.4柱塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.5柱塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算19</p><p>　　3.3.6柱塞桿上密封圈的選擇19</p><p>　　3.4液壓缸油口的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.4.1管接頭的選用20</p><p>　　3.4.2進(jìn)出油口直徑計(jì)算

15、20</p><p>　　3.5蓄能器的設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算21</p><p>　　3.5.1蓄能器的作用和原理結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.5.2彈簧與限位鋼球22</p><p>　　3.6螺紋連接的選用22</p><p>　　3.7柱塞桿上密封圈的選擇23</p><p>　

16、　3.8撥叉的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.8.1撥叉的材料23</p><p>　　3.8.2撥叉的尺寸計(jì)算24</p><p>　　3.9自動(dòng)換向增壓裝置與左殼體的連接形式24</p><p>　　3.9.1埋弧自動(dòng)焊焊縫的形成過程24</p><p>　　3.9.2埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)：24</

17、p><p>　　4二位四通換向閥換向裝置的設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.1換向裝置的工作原理和基本結(jié)構(gòu)26</p><p>　　4.2換向軸的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2.1換向軸的作用和結(jié)構(gòu)27</p><p>　　4.2.2換向軸尺寸大小的選擇28</p><p>　　4.

18、3軸承的作用與選擇29</p><p>　　4.3.1推力軸承的選擇30</p><p>　　4.4左右陶瓷換向閥片的設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.4.1陶瓷換向閥片的優(yōu)勢(shì)30</p><p>　　4.4.2陶瓷閥芯的特點(diǎn)32</p><p>　　4.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33</p><p

19、>　　4.4.4陶瓷閥片的工作原理和簡(jiǎn)圖33</p><p>　　4.4.5 閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需注意的幾點(diǎn)35</p><p>　　4.4.6尺寸的簡(jiǎn)單確定36</p><p>　　4.5右端蓋的設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.5.1右端蓋的作用36</p><p>　　4.5.2右端蓋的形狀和結(jié)構(gòu)的設(shè)

20、計(jì)36</p><p>　　4.6右端蓋管接頭的選擇37</p><p>　　4.7右端蓋尺寸的計(jì)算38</p><p>　　4.8右密封墊圈的選擇38</p><p>　　4.9左密封墊圈的選擇39</p><p>　　5油液的選取和污染的控制40</p><p>　　5.1油液的

21、選取40</p><p>　　5.2污染的危害40</p><p>　　5.3污染控制的主要措施41</p><p>　　6液壓系統(tǒng)中需要重視的幾個(gè)問題43</p><p>　　6.1液壓元件的失效方式43</p><p>　　6.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能問題44</p><p>　　

22、6.2.2液壓系統(tǒng)中的能耗損失的分類44</p><p>　　6.2.3節(jié)能的主要途徑44</p><p>　　6.3液壓系統(tǒng)中的沖擊、震動(dòng)和噪聲控制45</p><p>　　6.3.1液壓沖擊：45</p><p>　　6.3.2防止液壓沖擊的措施45</p><p>　　6.3.3振動(dòng)和噪聲的污染47&

23、lt;/p><p>　　6.3.4振動(dòng)和噪聲的防治和改進(jìn)措施47</p><p><b>　　結(jié) 論49</b></p><p><b>　　致 謝51</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)52</b></p><p><b>　　

24、1緒論</b></p><p>　　1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次總的檢驗(yàn)和鞏固，是一次很好的理論聯(lián)系實(shí)際的鍛煉，是大學(xué)教學(xué)的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，相比以前的幾次課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的涉及面更加廣泛，是知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，也是對(duì)四年大學(xué)生活和學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)。做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和積累豐富的

25、經(jīng)驗(yàn) 因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)具有很重要的意義。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使達(dá)到以下幾個(gè)效果：</p><p>　?。?）鞏固、擴(kuò)大、深化學(xué)生以前所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)；</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力；</p><

26、;p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、正確熟練運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)等工具書的能力；</p><p>　　（4）鍛煉進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件、繪圖等獨(dú)立工作能力。</p><p>　　總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，從而使學(xué)生受到一次工程師的基本訓(xùn)練。</p><p>　　1.2選題背景及意義&

27、lt;/p><p>　　中國大部分礦區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)和構(gòu)造地質(zhì)中比較嚴(yán)重的突水事故，在煤礦的生產(chǎn)中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴(yán)重事故。而我國煤礦突水災(zāi)害的基本特點(diǎn)是：分布廣、發(fā)生頻次高、破壞損失嚴(yán)重。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國統(tǒng)配煤礦的624對(duì)礦井中，有272對(duì)礦井受水災(zāi)威脅。突水災(zāi)害廣泛發(fā)生在十幾個(gè)省(市、自治區(qū))的70多個(gè)煤礦。1955～2000年，全國煤礦發(fā)生較嚴(yán)重的突水災(zāi)害約1500次，造成淹井事故260多次，至

28、少造成4600多人死亡，減少出煤約1．8億t。而且還早成了很多的人員傷亡，嚴(yán)重的突水災(zāi)害，除造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失外，還破壞礦區(qū)地下水、地表系統(tǒng)，甚至引起地面塌陷，影響礦區(qū)及周圍生態(tài)壞境，因此要高度重視突水的防治。導(dǎo)致我國煤礦突水事故的原因非常復(fù)雜，除自然條件、管理水平比較低外，還有與生產(chǎn)技術(shù)和防治能力比較差有密切的關(guān)系。中國大部分礦區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)和構(gòu)造地質(zhì)中比較嚴(yán)重的突水事故，在煤礦的生產(chǎn)中，突水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴(yán)重事故。而我

29、國煤礦突水災(zāi)害的基本特點(diǎn)是：分布廣、發(fā)生頻次高、破壞損失嚴(yán)重。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國統(tǒng)配煤礦的624對(duì)礦井中，有272對(duì)礦井受水災(zāi)威脅。突水災(zāi)害廣泛發(fā)生在十幾個(gè)省(市</p><p>　　1.3礦壓水形成的原因</p><p>　　礦井水源分為地面水和地下水</p><p>　?。?）地面水引起的礦井水災(zāi)。礦井附近有江河、湖泊、池塘、水庫、溝渠等積水，以及季節(jié)性雨水時(shí)

30、，當(dāng)水位暴漲，超過礦井井口標(biāo)高而涌入井下，或由裂隙、斷層或塌陷區(qū)滲入井下造成水災(zāi)，這種水源叫地表水。受這種水危害的情況，一般有以下幾種：</p><p>　　1）位于低洼地帶的礦井，由地表水沖破礦井周圍圍堤而流入井口，或由于殲石山、爐灰等推積位置選擇不當(dāng)，被洪水或雨水長年沖刷到附近的江河當(dāng)中，使河床增高或造成河水超過堤或攔洪壩直接進(jìn)入井口。這種地表水來勢(shì)兇猛，而且伴隨許多泥沙、礫石。如防備不當(dāng)，常造成淹井事故；&

31、lt;/p><p>　　2）地表水與松軟的沙礫巖層相通，當(dāng)井筒掘進(jìn)穿透沖積層含水層時(shí)，地表水將順著砂礫巖層的裂隙涌入井下造成淹井；</p><p>　　3）地表水與煤層頂?shù)装宓暮畬酉噙B通或由斷層溝通，地表水通過含水層或斷層進(jìn)入井巷，致使發(fā)生水災(zāi)事故；</p><p>　　4）煤層采掘以后，冒落帶一旦進(jìn)入老窯或與地表水系溝通，也會(huì)發(fā)生地表水涌入礦井，造成水災(zāi)事故。<

32、;/p><p>　?。?）地下水引起的礦井水災(zāi)。地下水包括地下含水層水、溶洞、斷層水、老空水等。地下水造成水災(zāi)的情況，一般有以下幾種：</p><p>　　1）地下的礫巖層，流沙層和具有巖溶的石灰?guī)r層，都含有大量積水，稱為含水層。當(dāng)采掘工作接近或穿透這種積水區(qū)時(shí)，就會(huì)造成透水事故；</p><p>　　2）斷層及其附近的巖層均比較破碎，在這種破碎帶內(nèi)有時(shí)含水或與地表水、

33、含水層溝通，掘進(jìn)時(shí)，碰到這種情況容易造成突水事故。</p><p>　　3）已采掘的舊巷及空洞內(nèi)，常有大量積水，稱為老空水。老空水常為礦井水災(zāi)事故的主要原因。老空水特點(diǎn)是水壓大，一旦掘透，來勢(shì)兇猛，具有很大破壞性。</p><p>　　目前國內(nèi)防治突水的技術(shù)措施主要有以下幾種：</p><p>　　1、地面防水，包括修筑防洪溝、河流改道或河流防滲、封填老窿井口。&l

34、t;/p><p>　　2、井下防水治水，包括采掘前鉆孔探水、阻斷水路隔絕水源（主要采用水閘門阻絕水源、采用水閘墻阻斷水源、采用注漿堵水、采用封閉水泵房）。</p><p>　　3、預(yù)先排水、疏干降壓，包括地面鉆孔疏干降壓、井下鉆孔疏干降壓、利用巷道疏干。</p><p>　　限于技術(shù)條件，目前還無法辨識(shí)突水前兆信息進(jìn)而進(jìn)行預(yù)警；因此，預(yù)先排水、疏 干降壓仍是礦井防治水災(zāi)

35、害的主要方法。目前排水設(shè)備以離心泵和潛水泵為主，但用泵排水耗電量大，成本很高，且需專人值班，手動(dòng)起、停設(shè)備，安全性較差。而在預(yù)先排水中利用水泵排水又占有主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在的水泵排水技術(shù)已有很大的進(jìn)步，如在國外潛水泵的揚(yáng)程可達(dá)35—1000m，排水量達(dá)126—5000m3/h。值得稱道的是，國外礦井疏干工作正在逐漸采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，這使疏干技術(shù)的水平大大提高了一步。但是，由于礦井排水成本越來越高，更進(jìn)一步加劇了能源緊張問題。另一方面，礦井

36、排水一直以來都是煤礦用電的大戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國的煤炭行業(yè)中，礦井排水用電量占原煤生產(chǎn)總耗電量的18%—41%，一般為20%左右。如永榮礦務(wù)局1996年礦井原煤生產(chǎn)用電共5230萬KWh，其中主排水泵用電986萬KWh，占礦井原煤生產(chǎn)用電的18.85%。又如華豐煤礦屬大水礦井，礦井正常涌水量13m3／min。排水電耗居高不下，2006年礦井全年生產(chǎn)實(shí)耗電量4264．7124萬kwh，其中排水耗電量為2200萬kWh，占總耗電量的45％ ，

37、噸煤排水電費(fèi)7．5元左右</p><p><b>　　1.4基本原理簡(jiǎn)述</b></p><p>　　礦井承壓水自排水系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　礦井承壓水自排系統(tǒng)的工作原理為：先通過左注油單29以規(guī)定的壓力向換向閥套24左端注入壓力油，推動(dòng)換向閥芯25至右端，再通過右注油單向閥32以規(guī)定的壓力向換向閥套24右端注入壓力油（亦可通過右注

38、油單向閥32以規(guī)定的壓力向換向閥套24右端注入壓力油，推動(dòng)換向閥芯25至左端，再通過左注油單向閥29以規(guī)定的壓力向換向閥套24左端注入壓力油）。打開總開關(guān)50，礦井承壓水管道52內(nèi)的承壓水通過水管42及其上的第一單向閥34、水管43及其上的第二單向閥35進(jìn)入左缸體3和右缸體5，然后打開工作開關(guān)49，礦壓水通過進(jìn)水管48、換向閥套24上的進(jìn)水口19并經(jīng)換向閥套24上的進(jìn)出水口20、水管46進(jìn)入環(huán)形空腔11，推動(dòng)左柱塞8、中間活塞9和右柱塞

39、10—體往右運(yùn)動(dòng)，使環(huán)形空腔12內(nèi)的水經(jīng)水管47、換向閥套24上的進(jìn)出水口21和排水口23流入水倉；右柱塞10向右運(yùn)動(dòng)使右缸體4里面的水壓力升高，迫使第二單向閥35關(guān)閉、第四單向閥37打開，高壓水經(jīng)過第四單向閥37流入高壓水管道51，再經(jīng)高壓水管道51送到地面。同時(shí)第一單向閥34處于打開狀態(tài)，第三單向閥36處于關(guān)閉狀態(tài)。右柱塞10運(yùn)動(dòng)到右端，其端部的凹槽18推動(dòng)右液</p><p>　　2二位四通換向閥的設(shè)計(jì)&l

40、t;/p><p>　　2.1換向閥種類的選取</p><p>　　換向閥是利用閥芯與閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變閥體上各油路的通斷狀態(tài)，從而控制油路連通、斷開或改變液流方向，實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)械的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)換向閥性能的主要要求是：油液經(jīng)換向閥時(shí)壓力損失要??；互不相通的油口間的泄漏要?。粨Q向要平穩(wěn)、迅速且可靠。換向閥的種

41、類很多這里我們選用兩位四通的換向閥即可滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　兩位四通換向閥的職能符號(hào)如1</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　換向閥的操縱方式有機(jī)動(dòng)換向、電磁換向、液動(dòng)換向、電液換向、電液手動(dòng)換向、手動(dòng)換向等。</p><p>　　1機(jī)動(dòng)換向閥有稱行程換向閥，它依靠安裝在運(yùn)動(dòng)部件上

42、的擋塊或凸輪來迫使閥芯移動(dòng)，從而控制油液的流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)換向。</p><p>　　2 電磁換向閥簡(jiǎn)稱電磁閥，它利用電磁鐵的吸力控制閥芯動(dòng)作。</p><p>　　3 液動(dòng)換向閥是利用控制油路的壓力油推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向，由于控制壓力可以較高，因此它可以制成流量較大的換向閥。</p><p>　　4 電液換向閥是由電磁滑閥和液動(dòng)滑閥組合而成。電磁換向閥起先導(dǎo)作用，它可以

43、改變控制液流的方向，從而改變液動(dòng)滑閥閥芯的位置。</p><p>　　由于礦壓水自排系統(tǒng)中可以提供不同壓力的承壓水來控制換向閥中的壓力油的壓力方便換向，故換向閥選用液動(dòng)兩位四通換向閥。</p><p>　　2.2換向閥的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　本礦壓水自排系統(tǒng)換向閥是一種二位四通的液動(dòng)換向閥，包括閥體（2）、與閥體（2）一端可拆卸連接的閥蓋（1）、與閥體（2）

44、另一端可拆卸連接的左殼體（11）可拆卸連接的蓋板（14），閥體（2）內(nèi)設(shè)有閥芯，所述閥芯包括通過右密封墊（3）與端蓋（1）固定連接的陶瓷右閥片（4）、與陶瓷右閥片（4）端面轉(zhuǎn)動(dòng)配合的陶瓷左閥片（5），陶瓷左閥片（5）通過換向軸（10）和撥叉（13）與自動(dòng)換向增壓裝置傳動(dòng)連接；本設(shè)計(jì)用來傳輸三種不同壓力的礦井承壓水，閥片采用陶瓷材料，耐磨耐腐蝕，抗沖擊能力高：采用三級(jí)平面密封，可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的無泄漏；換向通過自動(dòng)換向增壓裝置來實(shí)現(xiàn)。</

45、p><p>　　1. 二位四通自動(dòng)換向閥，包括閥體(2)、與閥體(2)一端可拆卸連接的端蓋(1)、與閥體(2)另一端可拆卸連接的左殼體(11)、與左殼體(11)可拆卸連接的蓋板(14),閥體(2)內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯傳動(dòng)連接有自動(dòng)換向增壓裝置，其特征在于：所述閥芯包括通過右密封墊(3)與端蓋(1)固定連接的陶瓷右閥片(4)、與陶瓷右閥片(4)端面轉(zhuǎn)動(dòng)配合的陶瓷左閥片(5),陶瓷左閥片 (5)通過換向軸(10)和撥叉(13

46、)與自動(dòng)換向增壓裝置傳動(dòng)連接；所述陶瓷右閥片 (4)和右密封墊(3)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有通孔(P)、通孔(A)、通孔(B)和環(huán)形圓弧通孔(0),分別與端蓋(1)上對(duì)應(yīng)設(shè)置的圓形通孔相連通；所述陶瓷左閥片(5)右端面設(shè)有環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)；環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)分別與陶瓷右閥片(4)上的通孔(A)、環(huán)形圓弧通孔(0)和通孔(P)、通孔(B)相連通，或分別與陶瓷右閥片(4)上的通孔(P)、通孔(A)和通孔(B)、

47、環(huán)形圓弧通孔(0)相連通。</p><p>　　2.二位四通自動(dòng)換向閥的箱體，其特征在于：所述端蓋(1)與閥體(2)通過螺栓19固定連接，端蓋(1)外端分別設(shè)有與通孔(P)、通孔(A)、通孔(B)和環(huán)形圓弧通孔(0)相連通的承壓水常進(jìn)水管接頭(20)、增壓缸左腔進(jìn)出水管接頭(38)、增壓缸右腔進(jìn)出水管接頭(39)和承壓水常出水管接頭(21)。</p><p>　　3.二位四通自動(dòng)換向閥的增

48、壓裝置，其特征在于：所述自動(dòng)換向增壓裝置包括柱塞桿(24)、左路油缸(23)、左路油管接頭(22)、右路油缸(35)、右路油管接頭(37)、左蓄能器、右蓄能器、左連接套(26)、右連接套(34)；柱塞桿(24)軸線與閥芯軸線垂直，柱塞桿(24)設(shè)在左路油缸(23)和右路油缸(35)內(nèi)，柱塞桿(24)上設(shè)有與左路油缸(23)和右路油缸(35)密封配合的密封圈(27),左路油缸(23)左端與左路油管接頭(22)相連，右路油缸(35)右端與右

49、路油管接頭(37)相連；左路油缸(23)和右路油缸(35)通過螺栓(25)和(36)固定連接在左連接套(26)和右連接套(34)上；左連接套(26)和右連接套(34)焊接在左殼體(11)上；柱塞桿(24)中部設(shè)有與撥叉(13)傳動(dòng)連接的傳動(dòng)件(50)。</p><p>　　4.二位四通自動(dòng)換向閥換向裝置，其特征在于：所述換向軸(10)設(shè)在左殼體(11)內(nèi)，換向軸(10)上設(shè)有控制換向軸(10)的旋轉(zhuǎn)角度的擋銷(9

50、),擋銷(9)與左殼體(11)上的缺口配合，換向軸(10)右端設(shè)有十字凸臺(tái)，陶瓷左閥片(5)左端設(shè)有十字凹槽，換向軸(10)與陶瓷左閥片(5)通過十字凸臺(tái)和十字凹槽旋轉(zhuǎn)配合，換向軸(10)左端通過螺母(15)與撥叉(13)固定連接；換向軸(10)通過徑向安裝的密封圈 (12)與左殼體(1 1)密封配合。</p><p>　　5.二位四通自動(dòng)換向閥密封連接，其特征在于：所述左殼體(11)和閥體(2)連接處設(shè)有密封墊

51、(8),左殼體(11)通過螺栓(18)與閥體(2)固定連接；左殼體(11)右端通過設(shè)在閥體(2)內(nèi)的推力軸承(7)、左密封墊(6)與陶瓷左閥片(5)配合，推力軸承7內(nèi)圈與定位套(17)配合；左殼體(11)左端通過螺栓(16)與蓋板(14)固定連接；左殼體(1 1)左端通過焊接方式與自動(dòng)換向增壓裝置固定連接。</p><p>　　6.二位四通自動(dòng)換向閥換向左儲(chǔ)能裝置，其特征在于：所述左蓄能器包括左限位鋼球(28),

52、左彈簧(29)和左螺桿(30),左螺桿(30)通過左彈簧(29)與左限位鋼球(28)頂壓配合，柱塞桿(24)上設(shè)有四個(gè)限位鋼球槽(51),左限位鋼球(28)與左側(cè)兩個(gè)限位鋼球槽(51)配合。</p><p>　　7.二位四通自動(dòng)換向閥換向右儲(chǔ)能裝置，其特征在于：所述右蓄能器包括右限位鋼球(33),右彈簧(32)和右螺桿(31),右螺桿(31)通過右彈簀(32)與右限位鋼球(33)頂壓配合，柱塞桿(24)上設(shè)有四個(gè)

53、限位鋼球槽(51),右限位鋼球(33)與右側(cè)兩個(gè)限位鋼球槽(51)配合。</p><p>　　8.二位四通自動(dòng)換向閥中的孔，其特征在于：所述通孔(P)、通孔(A)、通孔(B)、環(huán)形圓弧通孔(0)、環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)的中心線均與閥體(2)的中心線平行且距離相等。</p><p>　　1-端蓋 2-閥體 3-右密封墊 4-陶瓷右閥片 5-陶瓷左閥片 6-左密封墊 7-推力軸

54、承 8-密封墊 9-擋銷 10-換向軸 11-左殼體 12-密封圈 13-撥叉 14-蓋板 15-螺母 16-螺釘 17-定位套 18-螺栓 19-螺栓 20-承壓水常進(jìn)水管接頭 21-承壓水常出水管接頭</p><p>　　37-右路油管接頭 36-螺栓 35-右路油缸 34-右連接套 33-右限位鋼球 32-右彈簧 31-右螺桿 11-左殼體 18-螺栓 13-撥叉 15-螺栓 30-左螺桿 29-左彈簧 2

55、8-左限位鋼球 27-密封圈 28-左連接套 25-螺栓 22-左路油管接頭 23-左路油箱 24-柱塞桿 50-傳動(dòng)件 51-限位鋼球槽</p><p>　　2.3自動(dòng)換向系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　左路油管內(nèi)的油液壓力升高，此時(shí)右路油管內(nèi)的油液壓力降低，左路壓力油經(jīng)左路油管接頭22,當(dāng)左路油缸23內(nèi)的油液壓力大于左蓄能器的限位力，油液推動(dòng)柱塞桿24向右運(yùn)動(dòng)到最右端，柱塞桿24向

56、右運(yùn)動(dòng)過程中，通過傳動(dòng)件50撥動(dòng)撥叉13進(jìn)而帶動(dòng)換向軸10旋轉(zhuǎn)，使陶瓷左閥片5上的環(huán)形圓弧槽PA與右閥片4上的通孔A和環(huán)形圓弧通孔0相連通，陶瓷左閥片5上的環(huán)形圓弧槽PB與陶瓷右閥片4上的通孔P和通孔B相連通；承壓水通過承壓水常進(jìn)水管接頭20流入，從增壓缸左腔進(jìn)出水管接頭38流出，該部分承壓水可被自動(dòng)提升排放到地面，而從增壓缸右腔進(jìn)出水管接頭39排出的釋能后的承壓水經(jīng)承壓水常出水管接頭21排出到水池。在此過程終止之前，左路油管中的油壓降

57、低而右路油管中的油壓升高，當(dāng)油壓達(dá)到設(shè)定值后，即右路油缸35內(nèi)的油液壓力大于右蓄能器的限位力，油液推動(dòng)柱塞桿24向左運(yùn)動(dòng)，通過傳動(dòng)件50撥動(dòng)撥叉13進(jìn)而帶動(dòng)換向軸10旋轉(zhuǎn)，使陶瓷左閥片5上的環(huán)形圓弧槽PA與陶瓷右閥片4上的通孔A和通孔P相連通，陶瓷左閥片5上的環(huán)形圓弧槽PB與陶瓷右閥片4上的環(huán)形圓弧通孔0和通孔B相連通；承壓水通過承壓水常進(jìn)水管接頭20流入，從增壓缸右腔進(jìn)出水</p><p>　　3二位四通自動(dòng)換

58、向增壓裝置的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1缸筒的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1.1缸體的材料</p><p>　　液壓缸缸體的常用材料為20、35、45無縫鋼管。因20鋼的力學(xué)性能略低，且不能夠調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45鋼

59、，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241~285HBW。所以本設(shè)計(jì)選用45鋼為缸體材料。</p><p>　　3.1.2缸體的技術(shù)要求</p><p>　　缸體的內(nèi)徑采用H8、H9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈密封時(shí)，R=0.1~0.4，當(dāng)活塞采用密封環(huán)密封時(shí)R=0.2~0.4。且均需要衍磨。</p><p>　　缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)

60、按8級(jí)精度選取。</p><p>　　缸體端面T的垂直度公差值可按7級(jí)精度選取。</p><p>　　當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)取為6級(jí)精度的米制螺紋。</p><p>　　為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為30~40的鉻。</p><p>　　3.1.3缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)公

61、式D= （31-1）</p><p>　　其中D為缸筒內(nèi)徑 F為液壓缸輸出力 P為工作壓力</p><p>　　取彈簧鋼珠提供的阻力則F=2=150N</p><p>　　供油管提供的壓力油沒3mp則P=3mp</p><p><b>　　D==8mm</b></p><p>　　取摩擦副之間

62、的微小間隙為0.02mm則柱塞桿的直徑=7.98mm</p><p>　　3.1.4結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　活塞缸為活塞的運(yùn)動(dòng)提供了密閉的空間，并對(duì)活塞的運(yùn)動(dòng)起到了導(dǎo)向的作用。由于活塞的內(nèi)壁與活塞桿相接觸屬于工作面則活塞內(nèi)壁的直徑、粗糙度、圓度都有較高的要求。柱塞缸的兩端有內(nèi)螺紋用于連接油管接頭，系統(tǒng)通過油管接頭為活塞缸提供液壓油。活塞缸和連接套相連由于有液體壓力作用所以需要采用螺

63、栓進(jìn)行連接。此處用螺栓連接不僅連接穩(wěn)固而且便于柱塞缸的拆裝，便于日常的維護(hù)清理。 </p><p>　　計(jì)算缸筒L=2+2+2 （31-2）</p><p>　　為密封套件的長度 為限位鋼球槽到擋塊的距離 取=20mm =20mm</p><p>　　L=2+2+2=104.6mm</p><p>　　3.1.5缸筒的壁厚選取<

64、/p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【4】由于工作壓力p16mpa系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)</p><p>　　選取公式 （31-3）</p><p>　　由于p16Mpa則=1.5p計(jì)算出=4.5Mpa缸筒選用45鋼查表得=6Mpa</p><p><b>　　=3mm</b></p><p>　　則缸筒外

65、徑為D=D+2=14mm</p><p><b>　　3.2缸蓋的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1缸蓋的材料</p><p>　　液壓缸缸蓋可用35、45號(hào)鋼或ZG270-500，ZG300-570以及HT250，HT300等材料制造，但當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套時(shí)，最好用鑄鐵，并在導(dǎo)向表面熔堆黃銅、青銅或者其他的耐磨材料，由于本裝

66、置缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套，所以就選用鑄鐵作為缸蓋的材料。</p><p>　　3.2.2缸蓋的技術(shù)要求 </p><p>　　與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用h8，活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑采用H9，和活塞桿密封圈外徑配合的直徑采用H9，這三個(gè)尺寸的圓度和圓

67、柱度誤差不大于各自直徑公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。</p><p>　　與缸筒接觸的端面和與活塞接觸的端面對(duì)軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不大于0.04mm。</p><p>　　導(dǎo)向孔的表面粗糙度應(yīng)不超過Ra1.6μm。</p><p>　　3.3柱塞桿的設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算</p><p>　　3.3.1柱塞桿的作用

68、</p><p>　　柱塞桿上有封閉槽，槽中應(yīng)選用常用的O型封閉圈；柱塞桿上還開有兩個(gè)圓球形的凹槽，只要與蓄能器的鋼球相作用，起到限位的目的；在柱塞桿的中間有一凸緣，主要與撥叉作用，從而傳遞能量，實(shí)現(xiàn)撥叉的扭轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.3.2柱塞桿的材料</p><p>　　常用為35或45鋼，空心活塞桿用35或45鋼的無縫鋼管?？招幕钊麠U的一端要有焊接和熱處理用

69、的通氣孔。</p><p>　　3.3.3柱塞桿的技術(shù)要求</p><p>　　柱塞桿的工作部分公差等級(jí)可取f7~f9，表面粗糙度不大于 0.4μm。工作表面的直線度誤差在500mm長度上不大于0.03mm。</p><p>　　柱塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HBW，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到45~55HRC。必要時(shí)可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.

70、05mm，鍍后拋光。</p><p>　　活塞桿圓度公差值按9、10、11級(jí)精度選取。</p><p>　　端面T的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。</p><p>　　3.3.4柱塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　柱塞桿如圖所示</b></p><p>　　1-密封槽 2-限位鋼球槽

71、3-傳動(dòng)件</p><p>　　柱塞桿是液動(dòng)換向閥的重要部件，它通過柱塞桿兩端空腔中的液壓油來推動(dòng)柱塞桿進(jìn)行軸向移動(dòng)撥動(dòng)撥叉通過換向軸為陶瓷換向閥芯提供換向閥換向所需要的運(yùn)動(dòng)。柱塞桿上主要有密封凹槽、限位鋼球槽和擋塊組成。它的尺寸精度嚴(yán)重影響柱塞桿和活塞缸的配合情況，直徑過大會(huì)使柱塞桿與活塞缸的摩擦增大不利于換向動(dòng)作的進(jìn)行且容易造成卡死現(xiàn)象；直徑過小則導(dǎo)致缸體中泄露嚴(yán)重影響整個(gè)換向裝置的使用。活塞桿兩端設(shè)置密封槽

72、并安裝密封環(huán)，保證活塞在運(yùn)動(dòng)過程中的密封條件有利于活塞的平穩(wěn)動(dòng)作。限位鋼球槽配合限位鋼球能提供良好的換向沖擊力，從而保證了換向動(dòng)作的進(jìn)行，合適位置的限位鋼球槽也起到限位作用使換向運(yùn)動(dòng)具有較高的精度。</p><p>　　3.3.5柱塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　取撥叉的長=24mm撥叉的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為則柱塞桿的行程長度=12.3mm擋塊取寬mm直徑mm則兩限位鋼球槽間距為=12.3mm&

73、lt;/p><p>　　計(jì)算柱塞桿L=2+2</p><p>　　為限位鋼球槽到擋塊的距離取=20mm</p><p>　　L=2+2=64.6mm</p><p>　　3.3.6柱塞桿上密封圈的選擇</p><p>　　因?yàn)楣ぷ鲏毫Σ淮缶徒?jīng)濟(jì)性選擇O型密封圈</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【4】

74、表6-43選取80.14 G GB 3452.1—92</p><p>　　3.4液壓缸油口的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1管接頭的選用</p><p>　　管接頭的作用是用它們是管路與元件、部件或管路之間的相互接通。它的種類很多，根據(jù)管接頭與油管的連接方式有焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭及快速管接頭。</p><p>　　由

75、于焊接式管接頭適用于油、水、氣等非腐蝕性或腐蝕性介質(zhì)的，密封管接頭，配用鋁塑管的規(guī)格要求比較靈活，與管道連接后，具有連接牢靠、密封性能好等特點(diǎn)，而且此種管接頭可省去接管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故進(jìn)出水關(guān)口均采用焊接式管接頭。</p><p><b>　　管接頭</b></p><p>　　3.4.2進(jìn)出油口直徑計(jì)算</p><p><b>　　（

76、34-1）</b></p><p><b>　　D——液壓缸內(nèi)徑</b></p><p>　　——液壓缸最大輸出速度m/min</p><p>　　——油口液流速度，m/s，一般不大于5m/s</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【4】取=18m/min =1m/s</p><p><

77、;b>　　=4.4mm</b></p><p>　　3.5蓄能器的設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.5.1蓄能器的作用和原理結(jié)構(gòu)</p><p>　　常用的蓄能器是將壓力液體能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)再由勢(shì)能轉(zhuǎn)化為壓力能而做功的容器，因此，蓄能器可以作為輔助的或者應(yīng)急的動(dòng)力源；可以補(bǔ)充系統(tǒng)的工作壓力，以及吸收泵的脈動(dòng)和回路上的液壓沖

78、擊等。蓄能器被廣泛利用作輔助能源，與壓力繼電器組合使用，在間歇工作的場(chǎng)合，可作為輔助能源，實(shí)現(xiàn)液壓泵的小型化并可節(jié)省能源，如鋼廠煉鋼爐的傾轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)。在液壓回路中，由于液壓閥急速閉合而發(fā)生載荷劇變;這種劇變會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間沖擊壓力會(huì)破壞管道、連接接頭或其它液壓元件，并產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲;使用蓄能器可有效緩和沖擊，保護(hù)液壓裝置。如壓鑄機(jī)、高空混凝土輸送機(jī)中液壓系統(tǒng)中使用的蓄能器就很好的體現(xiàn)了這一功能。此換向裝置的蓄能器是利用力的平衡原理

79、，進(jìn)行改進(jìn)后的裝置，組成由螺桿、彈簧和限位鋼球。</p><p><b>　　原理</b></p><p>　　此蓄能器的原理簡(jiǎn)單明了，通過調(diào)節(jié)螺桿旋入的深度來調(diào)節(jié)螺桿壓縮彈簧的程度，從而達(dá)到改變鋼球受壓力變化的目的，進(jìn)而改變蓄能器儲(chǔ)存能量的能量和大小。</p><p><b>　　簡(jiǎn)圖：</b></p>&

80、lt;p><b>　　蓄能器</b></p><p>　　3.5.2彈簧與限位鋼球</p><p><b>　　鋼球直徑取2mm</b></p><p>　　因?yàn)镕=75N壓力角為45則計(jì)算出彈簧作用于鋼球的壓力F=75N根據(jù)參考文獻(xiàn)【5】中GB/2889—1994選用壓縮彈簧</p><p>

81、;　　3.6螺紋連接的選用</p><p>　　缸筒承受的最大拉應(yīng)力=3Mpa</p><p><b>　　=300N/mm</b></p><p>　　選用螺紋為M5普通螺紋</p><p>　　=19.6mm （36-1）</p><p>　　其中Q為外載荷Z為螺栓數(shù)</p>

82、<p><b>　　Q=A=5880N</b></p><p><b>　　==1470N</b></p><p>　　根據(jù)螺栓的受力情況選用合適的標(biāo)準(zhǔn)件即可</p><p>　　3.7柱塞桿上密封圈的選擇</p><p>　　因?yàn)楣ぷ鲏毫Σ淮缶徒?jīng)濟(jì)性選擇O型密封圈</p>

83、<p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【4】表6-43選取80.14 G GB 3452.1—92</p><p><b>　　3.8撥叉的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.8.1撥叉的材料</p><p>　　撥叉的材料為鑄鐵，牌號(hào)一般為T200，外形比較復(fù)雜，故選擇鑄造的方法制造毛坯，采用砂型鑄造獲得鑄造件。</p>&l

84、t;p>　　撥叉零件重要用在操作機(jī)構(gòu)中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實(shí)現(xiàn)變速;或者應(yīng)用于控制離合器的嚙合、斷開的機(jī)構(gòu)中，從而控制橫向或縱向進(jìn)給。在二位四通換向閥的轉(zhuǎn)向裝置中，撥叉只要就是起到一個(gè)傳遞扭轉(zhuǎn)力的作用。</p><p>　　3.8.2撥叉的尺寸計(jì)算</p><p>　　由前面的計(jì)算和取值得，撥叉的長=50mm，其中有效長度取為34mm，撥叉的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為，由于擋塊的寬度為3m

85、m，取撥叉的開口寬度為4mm，撥叉的寬度為10mm，卡口處的厚度取4mm，連接處的厚度取12mm。</p><p>　　3.9自動(dòng)換向增壓裝置與左殼體的連接形式</p><p>　　應(yīng)該采用焊接的形式，由于材料基本都是鑄鋼，而且手工電弧焊又有諸多的確定所以這里我們采用埋弧自動(dòng)焊。</p><p>　　3.9.1埋弧自動(dòng)焊焊縫的形成過程</p><

86、p>　　埋弧自動(dòng)焊即在焊劑層下進(jìn)行的電弧焊。焊絲末端和工件之間產(chǎn)生電弧后，電弧熱時(shí)周圍焊劑熔化，焊劑在金屬和高溫下的蒸汽將熔化的熔渣排開，形成一個(gè)封閉空間，使電弧與外界空氣隔絕，電弧在此空間內(nèi)繼續(xù)燃燒，焊絲熔化低落下來與熔化的母材混合成液態(tài)金屬熔池，電弧不斷向前移動(dòng)，熔池也隨之冷卻而凝固形成焊縫，比重較輕的熔渣浮在熔池表面，冷卻形成渣殼，覆蓋焊縫金屬。熔化的焊劑對(duì)焊縫金屬熔池起保護(hù)作用。</p><p>　

87、　3.9.2埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　A．生產(chǎn)效率高。因焊接電流大，焊絲熔化快，電弧穿透力強(qiáng)，焊縫熔深大，電弧熱量集中利用率高，焊接速度快，故焊接生產(chǎn)率比一般手工焊高5-10倍。</p><p>　　B．焊縫質(zhì)量好。因自動(dòng)焊焊接過程穩(wěn)定，保護(hù)可靠，減少了空氣對(duì)熔池的不利影響，焊縫外觀整齊、光潔，消除了手工焊因焊工技術(shù)水平和更換焊條而引起的一些缺陷。</p>&l

88、t;p>　　C．節(jié)省焊接和電能。由于埋弧焊熔深大，故可以不開坡口或者開小坡口進(jìn)行焊接，節(jié)約焊絲和由于加工坡口及填充坡口所消耗的金屬核電能。</p><p>　　焊件變形小。埋弧焊的熱量集中，焊接速度快，焊接熱影響區(qū)小，因此焊接的變形也就小。</p><p>　　D．改善了焊工的勞動(dòng)條件。埋弧焊無弧光的有害作用，有害氣體少，自動(dòng)化減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>

89、;　　4二位四通換向閥換向裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1換向裝置的工作原理和基本結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下</b></p><p>　　1-端蓋 2-閥體 3-右密封墊 4-陶瓷右閥片 5-陶瓷左閥片 6-左密封墊 7-推力軸承 8-密封墊 9-擋銷 10-換向軸 11-左殼體 12-密封圈 13-撥叉 14-蓋板

90、15-螺母 16-螺釘 17-定位套 18-螺栓 19-螺栓 20-承壓水常進(jìn)水管接頭 21-承壓水常出水管接頭</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　所述閥芯包括通過右密封墊(3)與端蓋(l)固定連接的陶瓷右閥片(4)、與陶瓷右閥片(4)端面轉(zhuǎn)動(dòng)配合的陶瓷左閥片(5)，陶瓷左閥片(5)通過換向軸(10)和撥叉(13)與自動(dòng)換向增壓裝置傳

91、動(dòng)連接；所述陶瓷右閥片(4)和右密封墊(3)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有通孔(P)、通孔(A)、通孔(B)和環(huán)形圓弧通孔(0)，分別與端蓋(l)上對(duì)應(yīng)設(shè)置的圓形通孔相連通；所述陶瓷左閥片(5)右端面設(shè)有環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)；環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)分別與陶瓷右閥片(4)上的通孔(A)、環(huán)形圓弧通孔(0)和通孔(p)、通孔(B)相連通，或分別與陶瓷右閥片(4)上的通孔(P)、通孔(A)和通孔(B)、環(huán)形圓弧通孔(0)相連通

92、。</p><p><b>　　4.2換向軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1換向軸的作用和結(jié)構(gòu)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的換向軸承擔(dān)了傳遞換向動(dòng)力的作用。首先為了和撥叉連接需要在換向軸的右部設(shè)計(jì)出一個(gè)連接用的凸臺(tái)，凸臺(tái)的端面需攻出內(nèi)螺紋用于螺栓連接固定撥叉。在凸臺(tái)上設(shè)計(jì)出鍵槽用于和撥叉配合。換向軸中部設(shè)置兩個(gè)密封環(huán)保證密封性能

93、。換向軸上做出一個(gè)擋銷配合左殼體上的槽來精確控制換向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。換向軸右端有十字形的凸臺(tái)，陶瓷左閥片左端設(shè)有十字形凹槽，換向軸與陶瓷左閥片通過十字凸臺(tái)和十字凹槽旋轉(zhuǎn)配合。換向軸的外圓為工作平面，則換向軸外圓表面需有一定的粗糙度和圓度來保證換向軸與左殼體的配合精度。右側(cè)的十字形凸臺(tái)需要與陶瓷左閥片配合也需要一定的配合精度。另外換向軸承受換向扭矩需要計(jì)算出軸在危險(xiǎn)截面的最小直徑并對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行校核，從而保證換向軸工作的安全性

94、。</p><p>　　換向軸的結(jié)構(gòu)如圖所示</p><p><b>　　換向軸</b></p><p>　　4.2.2換向軸尺寸大小的選擇</p><p>　　計(jì)算換向軸危險(xiǎn)截面的直徑</p><p><b>　　軸的扭矩計(jì)算</b></p><p>

95、;　　T=FL=1.50.024=3.6 (42-1)</p><p>　　軸在危險(xiǎn)截面的直徑確定</p><p><b>　　d （42-2）</b></p><p>　　由于轉(zhuǎn)向軸為實(shí)心軸則r=0</p><p>　　查得45鋼的許用剪切應(yīng)力為6mpa</p><p><b>

96、;　　d=mm</b></p><p>　　則根據(jù)設(shè)計(jì)制造需要選取d=10mm 大直徑d=20mm</p><p><b>　　取擋銷直徑為4mm</b></p><p>　　取換向軸的有效長度為62mm，端部凸緣直徑為10mm，</p><p>　　十字凹槽的有效總長度取為35mm。</p>

97、<p>　　換向軸與左殼體間的密封圈選用比較常用的O型密封圈。根據(jù)國標(biāo)GB3452.1-92《O形密封圈內(nèi)徑、截面直徑尺寸及公差》其尺寸如下表：?jiǎn)挝唬簃m</p><p>　　4.3軸承的作用與選擇</p><p>　　由于換向軸帶動(dòng)陶瓷左閥片做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行換向動(dòng)作，為了減小旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力，減小陶瓷閥片與左殼體的摩擦在左閥片的左平面選擇安裝軸承來減小摩擦。且為了使左右兩陶瓷閥片

98、緊密配合需要一定的壓力作用，那么這個(gè)軸承需要選用推力軸承來滿足設(shè)計(jì)要求。推力球軸承采用高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可承受推力載荷的設(shè)計(jì),由帶有球滾動(dòng)的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成。另外，這種軸承可承受軸向載荷，但不能承受徑向載荷。這樣推力軸承既可以減小閥片與殼體的摩擦又能承受壓力使左右兩陶瓷閥片緊密配合減少承壓水的泄露。在推力內(nèi)圈中設(shè)置定位套保證推力軸承固定在閥體中。</p><p>　　4.3.1推力軸承的選擇</p>

99、<p>　　初取常進(jìn)水管內(nèi)徑為16mm，左腔出水管口的內(nèi)徑也是16mm，由所給數(shù)據(jù)，進(jìn)出水口的壓強(qiáng)只差大約為2.5mpa。故液體水對(duì)閥片的壓力大概為</p><p>　　F=（ - ）×A =2.5×0.5× × N (43-1)</p><p><b>　　=1531.25N</b></p>&l

100、t;p>　　由于所選的軸承直徑D比較大，初選為90mm</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝需要選用標(biāo)準(zhǔn)件推力軸承</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【4】表15-25推力球軸承（GB/T301—95）</p><p>　　8400型51210</p><p>　　D=90 d=55 T=22 </p><p>　　

101、C動(dòng)載荷為41.89KN</p><p>　　C靜載荷為96.92KN</p><p>　　公差選擇根據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-18軸公差帶j6 座孔公差帶H8</p><p>　　4.4左右陶瓷換向閥片的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1陶瓷換向閥片的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　換向閥一般應(yīng)具有密封性能、強(qiáng)度性能

102、、調(diào)節(jié)性能和流通性能。在以上性能中, 密封性能最為重要。目前在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 里所使用的換向閥中,大多數(shù)的閥芯材料都是 由金屬材料所制成。有的換向閥閥芯和閥體分別由不同的金屬材料制成。由于換向閥的開啟 和換向比較頻繁, 會(huì)造成閥芯與閥體間的磨損。如果是兩個(gè)不同材料的相對(duì)摩擦, 勢(shì)必會(huì)使材料硬度較低者磨損較快, 從而造成兩結(jié)合 面的間隙增加, 使得密封性能下降。因此, 一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副即閥芯運(yùn)動(dòng)副是換向閥門質(zhì)量好壞的核心問題。<

103、/p><p>　　金屬材料作為閥芯具有易腐蝕、易磨損和化學(xué)穩(wěn)定性差等缺陷，選擇工程陶瓷材料作為閥芯可解決這一問題。工程陶瓷作為特種陶瓷，它在成分上，制備工藝上，性能上與傳統(tǒng)陶瓷有很大差異的一種新型陶瓷材料。在近三四十年，這類陶瓷材料的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，這類特種陶瓷材料中，，，等陶瓷材料比較合適于工業(yè)產(chǎn)品零件，其共同特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性好等。</p><p>　　從表1可看

104、出，集中材料的性能都比較好，適合于制造工業(yè)產(chǎn)品的某些元件。但對(duì)工業(yè)密封件來說，不僅要承受一定的壓力，而且還會(huì)承受一定沖擊力，因此，選用韌性稍微好的材料比較合適，而且來源廣泛，價(jià)格低廉，硬度高，耐磨損，適合于制造相互接觸型的密封件。</p><p>　　表1 幾種陶瓷材料的主要性能</p><p>　　4.4.2陶瓷閥芯的特點(diǎn)</p><p><b>　　

105、密封性能好 </b></p><p>　　閥門密封元件的主要功能是阻止或限制液體的泄露,閥門的密封性能是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo).采用工程陶瓷材料作為密封的副材料,可充分利用陶瓷材料的表面特性.與金屬材料表面一樣,盡管陶瓷材料表面經(jīng)研磨加工后表面粗糙度較低,在表面上仍存在微觀不平衡性,也存在很多微凸體.在密封面結(jié)合的初始階段,也會(huì)經(jīng)歷微凸點(diǎn)磨合和整個(gè)平面磨合和整個(gè)表面磨合的階段.經(jīng)過一段時(shí)間后,兩接

106、觸面進(jìn)入正常的密封狀態(tài),這時(shí)的接觸間隙減少到最低限度,從而保證換向閥良好的密封性能.</p><p><b>　　換向性能好 </b></p><p>　　此換向閥的換向動(dòng)作主要是通過心軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)閥芯的.由于兩閥芯的接觸面為表面粗糙度很低的平面,因而在閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其摩擦力小,又由于心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為30度,換向閥動(dòng)作迅速,靈活,無噪聲使液體進(jìn)入閥芯后能使出口的流量由

107、零調(diào)到最大值,或由最大值調(diào)到零.</p><p><b>　　耐腐蝕性能強(qiáng) </b></p><p>　　由于選擇了工程陶瓷材料作為閥芯材料,而液體介質(zhì)主要通過閥芯通道流入和流出,在液體介質(zhì)進(jìn)入管道系統(tǒng)中,一般都會(huì)帶有其他酸堿性物質(zhì)進(jìn)入.目前使用的換向閥中,其金屬閥芯常常會(huì)引起腐蝕,使用一段時(shí)間后,換向面的間隙增大,造成液體的泄露,使換向閥的壽命降低.而陶瓷材料制成閥

108、芯后,因其化學(xué)穩(wěn)定性高,不會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,保證換向閥穩(wěn)定地工作.</p><p><b>　　4.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　閥門是各種管路系統(tǒng)中用于控制流體的壓力。流量和流向的控制件，在液動(dòng)控制閥中，由于液體的壓力，流量、溫度和物理化學(xué)性能的不同，對(duì)液體的控制和要求也不相同，因此液動(dòng)換向閥的種類也較多。我們選用平面轉(zhuǎn)動(dòng)式換向閥，充分利用特種陶瓷材料平

109、面加工的可靠性來制成基礎(chǔ)性的摩擦副。如圖所示，再該圖的表達(dá)中、固定閥芯和活動(dòng)閥芯組成，在該圖中固定閥芯采取半剖的方式。由此可看出上下閥芯的結(jié)合情況，活動(dòng)閥芯可轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使得進(jìn)入活動(dòng)閥芯的液體隨著圓弧槽的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行換向。此換向閥芯的特點(diǎn)是由一副相同性質(zhì)的材料取代了原來的金屬材料，組成了新型的密封摩擦副。由于工程陶瓷材料硬度較高，不易磨損，又因陶瓷材料的平面加工技術(shù)已使得陶瓷材料兩結(jié)合面的表面粗糙度較低，同時(shí)是兩閥芯上下品面的平行度達(dá)

110、到一定要求。因此，該閥芯在長期轉(zhuǎn)動(dòng)中，磨損小，使兩接觸面能長期完好的接觸，保證密封性能良好，氣體不能從結(jié)合面上泄露。同時(shí)由于工程陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，因此換向閥主要受壓應(yīng)力，它被裝在閥體中承受閥體和礦壓水的壓力，其抗壓強(qiáng)度是足夠的。</p><p>　　4.4.4陶瓷閥片的工作原理和簡(jiǎn)圖</p><p>　　如圖所示，左右閥片上分別有不同形狀的通孔，兩陶瓷閥片對(duì)接后，通過兩閥片

111、的相對(duì)位置的扭轉(zhuǎn)變化，從而改變左右閥片上不同通孔的聯(lián)通從而實(shí)現(xiàn)環(huán)形圓弧槽(PA)和環(huán)形圓弧槽(PB)分別與陶瓷右閥片上的通孔(A)、環(huán)形圓弧通孔(0)和通孔(p)、通孔(B)相連通，或分別與陶瓷右閥片上的通孔(P)、通孔(A)和通孔(B)、環(huán)形圓弧通孔(0)相連通。從而起到改變流向的目的。</p><p><b>　　左閥片</b></p><p><b>

112、　　右閥片</b></p><p>　　4.4.5 閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需注意的幾點(diǎn)</p><p>　　1 閥門的進(jìn)、出口直徑一定要和所連接的標(biāo)準(zhǔn)管件直徑相符，為了更好地與管件相連接，可在進(jìn)、出口處分別裝上外螺紋接頭，保證換向閥與耐壓管相連。</p><p>　　2 由于閥芯的結(jié)構(gòu)為平面接觸型的結(jié)構(gòu)，這就決定了閥體的結(jié)構(gòu)為板型結(jié)構(gòu)。在外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮整

113、個(gè)閥體的安裝尺寸及位置，為此，左、右為安裝孔，要考慮其間的距離。</p><p>　　3 閥體的各連接件盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，其他有關(guān)尺寸應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的尺寸系列。</p><p>　　4.4.6尺寸的簡(jiǎn)單確定</p><p>　　由傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和尺寸可知：左閥片上的十字凹槽的長度不小于30mm，取為34mm，圓弧形凹槽的徑向?qū)挾热?0mm，閥片的總直徑為90mm，其中