一種超高壓大流量增壓式液控截止閥及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，包括閥座、低壓閥體和超高壓閥體，所述的閥座與所述低壓閥體的一端密封連接，所述低壓閥體的另一端與所述超高壓閥體相連；在所述閥座、低壓閥體內(nèi)貫通設(shè)置有活塞，所述的活塞將閥座和低壓閥體組成的內(nèi)腔分為Ⅰ油腔和Ⅱ油腔，在所述超高壓閥體內(nèi)設(shè)置有與所述活塞相連的活塞桿，在所述閥座上設(shè)置有進(jìn)油口，在所述低壓閥體上設(shè)置有回油口，在所述超高壓閥體的前端設(shè)置有III油腔，在所述超高壓閥體的前部設(shè)置有系統(tǒng)油出口；在所述Ⅲ油腔的一側(cè)設(shè)置有卸荷口。本發(fā)明承壓壓力為125MPa的超高壓大流量增壓式截止閥，通過液壓系統(tǒng)輸出壓力和流量對(duì)超高壓大流量增壓式截止閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)截止閥開關(guān)和保壓，滿足大流量和超高壓要求。
【專利說明】—種超高壓大流量增壓式液控截止閥及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高壓大流量增壓式液控截止閥及其應(yīng)用，屬于截?cái)嘁毫鞯目刂圃摹炯夹g(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]截止閥是液壓系統(tǒng)中用以截?cái)嘁毫鞯目刂圃?，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系，屬于強(qiáng)制密封式閥門，應(yīng)用于工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，如注水泵站、高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)、管路清洗試壓機(jī)、超高壓試驗(yàn)臺(tái)等液壓系統(tǒng)中。
[0003]現(xiàn)有截止閥類型包括手動(dòng)截止閥、電動(dòng)截止閥和法蘭閘閥。手動(dòng)截止閥大都采用手動(dòng)螺紋機(jī)械調(diào)節(jié)閥口開度的方式，共同特點(diǎn)是人力旋轉(zhuǎn)手輪，控制截止閥的關(guān)閉和開啟，調(diào)節(jié)壓力一般在16MPa以下，通徑在500mm以下，長期使用中發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)截止閥最大的缺點(diǎn)是啟閉力矩大、較費(fèi)力，啟閉時(shí)間較長，調(diào)節(jié)性能較差，動(dòng)力消耗大且極易損壞手輪、轉(zhuǎn)桿等零件，致使閥失靈。電動(dòng)截止閥和法蘭閘閥由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和截止閥兩部分組成，電動(dòng)截止閥適用于公稱壓力6?16MPa，只許介質(zhì)單向流動(dòng)，安裝時(shí)有方向性，長期運(yùn)行時(shí)，密封可靠性不強(qiáng)。法蘭閘閥主要用來接通或截?cái)喙苈分械慕橘|(zhì)，通徑可達(dá)600_，承壓達(dá)到20MPa，但是不適用于調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。國外類似產(chǎn)品重載型氣控閥工作壓力達(dá)IOOMPa,但節(jié)流口直徑都在7/16英寸(Ilmm)以下，且壓力越高口徑越小。液體通過產(chǎn)生節(jié)流作用，節(jié)流控制是一種不可逆的能量變化過程，存在較大的能量損失，不利于系統(tǒng)的高效利用，同時(shí)價(jià)格昂貴。
[0004]目前國內(nèi)所研究的主要針對(duì)采用手動(dòng)開關(guān)閥調(diào)制開關(guān)方式的高壓閥，缺少對(duì)壓力高于15Mpa的電控和液控超高壓大流量截止閥的設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超高壓大流量增壓式液控截止閥。
[0006]本發(fā)明還提供上述超高壓大流量增壓式液控截止閥的工作方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，包括閥座、低壓閥體和超高壓閥體，所述的閥座與所述低壓閥體的一端密封連接，所述低壓閥體的另一端與所述超高壓閥體相連；在所述閥座、低壓閥體內(nèi)貫通設(shè)置有活塞，所述的活塞將閥座和低壓閥體組成的內(nèi)腔分為I油腔和II油腔，在所述超高壓閥體內(nèi)設(shè)置有與所述活塞相連的活塞桿，在所述閥座上設(shè)置有進(jìn)油口，在所述低壓閥體上設(shè)置有回油口，在所述超高壓閥體的前端設(shè)置有III油腔，在所述超高壓閥體的前部設(shè)置有系統(tǒng)油出口 ；在所述III油腔的一側(cè)設(shè)置有卸荷口 ；此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，如圖4所示,超高壓油液經(jīng)過卸荷口卸荷以減小超高壓引起的沖擊；
[0009]在所述活塞靠近進(jìn)油口的一端設(shè)置有節(jié)流口，在所述活塞桿的前端為錐臺(tái)形，在所述活塞桿的前端還通過螺柱、第一螺母固定設(shè)置有錐形密封圈。如圖3所示，采用變節(jié)流面積的方式進(jìn)行緩沖。截止閥活塞在緩沖過程中，其節(jié)流口(縫隙)的通流面積，隨行程而自動(dòng)改變，使I油腔內(nèi)的緩沖壓力保持均勻或呈一定的規(guī)律變化，而取得滿意的緩沖效果。
[0010]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述錐形密封圈為鈹青銅錐形密封圈。所述鈹青銅是一種含鈹銅基合金(Be0.2?2.75%wt%)，在所有的鈹合金中是用途最廣的一種，其用量在當(dāng)今世界已超過鈹消費(fèi)總量的70%。鈹青銅是沉淀硬化型合金，固溶時(shí)效處理后具有很高強(qiáng)度、硬度、彈性極限和疲勞極限，彈性滯后小，并具有耐蝕(鈹青銅合金在海水中耐蝕速度:(1.1-1.4) X10-2mm/年。腐蝕深度:(10.9-13.8) X10_3mm/年。)腐蝕后，鈹青銅合金強(qiáng)度、延伸率均無變化，故在海水中可保持40年以上，鈹銅合金是海底電纜中繼器構(gòu)造體不可替代的材料。在硫酸介質(zhì)中:鈹青銅在小于80%濃度的硫酸中(室溫)年腐蝕深度為
0.0012-0.1175mm，濃度大于80%則腐蝕稍加快。
[0011]本發(fā)明超高壓動(dòng)密封結(jié)構(gòu)采用往復(fù)式的密封。本發(fā)明在活塞上開槽放入密封件等達(dá)到密封效果。密封材料選擇鈹青銅，采用圓筒襯套結(jié)構(gòu)的密封方式，要依靠油液的粘性流動(dòng)在襯套兩端產(chǎn)生壓差使襯套抱緊在軸上，可是使密封效果達(dá)到700MPa。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述閥座和低壓閥體之間通過設(shè)置第一 O型密封圈和第一O型密封圈擋圈密封連接。本發(fā)明中采用O型密封圈的密封能力可以達(dá)到25Mpa，與O型密封圈擋圈配合使用密封能力達(dá)30Mpa?？紤]活塞桿回程緩沖時(shí)會(huì)使I油腔壓力瞬時(shí)增加，故選用O型密封圈與O型密封圈擋圈組合使用。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述活塞桿和超高壓閥體之間通過設(shè)置第二 O型密封圈和第二 O型密封圈擋圈密封連接。本發(fā)明當(dāng)?shù)蛪洪y進(jìn)油口停止通油時(shí)，活塞桿后退，高壓大流量的油液通過活塞桿11與超高壓閥體8的間隙通過系統(tǒng)油出口流出，但高壓油液會(huì)通過活塞桿與超高壓閥體內(nèi)壁的間隙流入II油腔；同時(shí)，當(dāng)活塞回程到終點(diǎn)時(shí)，III腔油液壓力很小，低壓閥回油口繼續(xù)供油時(shí)，油液可能倒流到III油腔內(nèi)，所以需要在超高壓閥體活塞桿上設(shè)置第二 O型密封圈和第二 O型密封圈擋。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述活塞和活塞桿之間通過設(shè)置第三O型密封圈和第三O型密封圈擋圈密封連接。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述活塞與所述低壓閥體之間設(shè)置有導(dǎo)向支撐環(huán)，在所述導(dǎo)向支撐環(huán)的兩邊設(shè)置有Y型密封圈，使所述活塞與所述低壓閥體密封連接。由于活塞尺寸較大，需要導(dǎo)向支撐環(huán)導(dǎo)向支撐。Y型密封圈廣泛應(yīng)用于往復(fù)動(dòng)密封裝置中，其使用壽命高于O型密封圈。Y型密封圈的適用工作壓力達(dá)40MPa，密封性能可靠,摩擦阻力小,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，工作溫度為-30?80°C。I油腔和II油腔都是中低壓，故選用Y型密封圈雙向密封。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，閥座與所述低壓閥體的一端通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘和第二彈簧墊圈密封連接。如圖1所示，為保證裝配體活塞桿與閥底的同軸度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于拆裝，采用法蘭連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述低壓閥體的另一端與所述超高壓閥體通過錐形螺紋密封相連。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述低壓閥體和超高壓閥體的表面粗糙度Ra=0.2?0.4μ m ;所述低壓閥體和超高壓閥體內(nèi)徑圓度公差按9級(jí)精度選?。凰龅蛪洪y體和超高壓閥體端面垂直度公差按7級(jí)精度選?。凰鲥F形螺紋密封連接采用6級(jí)精度的米制螺紋；在低壓閥體和超高壓閥體的內(nèi)表面鍍以厚度為30?40 μ m的鉻層。鍍后珩磨或拋光，可以防止腐蝕和提高壽命。錐形密封管螺紋的內(nèi)外螺紋配合緊密，具有非錐度螺紋沒有的密封性能，同時(shí)連接結(jié)構(gòu)緊湊。螺紋配合涂裝密封膠保證很好的密封性能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，對(duì)所述活塞桿加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在對(duì)活塞桿加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB后，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達(dá)45~55HRC ;圓度公差值按9級(jí)精度選??；端面垂直度公差值按7級(jí)精度選取；活塞桿上螺紋按照6級(jí)精度加工；活塞桿表面鍍鉻，鍍層厚度0.05mm，鍍厚拋光。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述低壓閥體的橫截面直徑是超高壓閥體橫截面直徑的5倍。此設(shè)計(jì)一種超高壓大流量增壓式截止閥，保證低壓腔直徑是高壓腔的5倍，是使高壓腔承受125Mpa壓力，設(shè)計(jì)大管徑閥口滿足大流量需要。根據(jù)截止閥性能仿真:設(shè)低壓閥體端代號(hào)1，超高壓閥體端代號(hào)2。I油腔缸徑為D1，活塞受力面積為S1，受力為F1，壓力SP1 ；III油腔缸徑為D2，活塞桿受力面積為S2，受力為F2，壓力為P2。根據(jù)力平衡原理，活塞桿兩端受力相等則設(shè)計(jì)應(yīng)滿足低壓閥體直徑是超高壓閥體直徑的5倍。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述閥座、低壓閥體、活塞和活塞桿的材質(zhì)均為45號(hào)鋼，熱處理溫度為740~760V，保溫時(shí)間4~6h，以50~100°C /h的冷速，隨爐降至溫度≤600°C，出爐空冷，處理前硬度< 197HBS，處理后硬度< 156HBS。由于閥座、低壓閥體、活塞和活塞桿承受壓力較小，但是需要一定的抗沖擊性能。45號(hào)鋼是常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便，所以閥底、低壓閥體、活塞和活塞桿采用45號(hào)鋼。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述超高壓閥體的材質(zhì)為40Cr合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度8500C ±10°C，油冷調(diào)質(zhì)，硬度在HRC32-36之間。由于超高壓閥體需承受125Mpa的超高壓，因此對(duì)超高壓閥體的強(qiáng)度要求很高，對(duì)材料缺口很敏感，40Cr合金鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性，因此，截止閥的超高壓閥體采用40Cr合金鋼。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述閥座端面與軸線垂直度公差值按7級(jí)精度選??；閥座內(nèi)導(dǎo)向孔表面粗糙度Ra=L 25 μ m。
[0025]一種如上述超高壓大流量增壓式液控截止閥的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0026]啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵對(duì)系統(tǒng)供油，三位四通換向閥電磁鐵IYA通電，電磁閥芯處于左位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過液控單向閥對(duì)超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口 P，推動(dòng)活塞移動(dòng)，使得活塞桿上的鈹青銅密封圈緊密貼合在閥體錐面上。電磁鐵IYA斷電，電磁閥芯處于中位，主閥芯兩端都不通壓力油，在彈簧作用下主閥芯處于中位，超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口、回油口 T被封閉。接系統(tǒng)油路的高壓油被超高壓大流量增壓式液控截止閥截?cái)啵a(chǎn)生超高壓，對(duì)液壓管路進(jìn)行超高壓試壓和爆破；
[0027]如果系統(tǒng)產(chǎn)生的超高壓油直接通過活塞桿間隙卸荷，對(duì)截止閥部件造成很大沖擊，因此，需要通過如圖4所示的卸荷口預(yù)卸荷。如圖5所示，重載常閉氣控單向閥37能夠承受160Mpa的壓力，通過重載常閉氣控單向閥37控制卸荷口的開關(guān)，超高壓油經(jīng)過卸荷口預(yù)卸荷后壓力能降到30Mpa ；
[0028]三位四通換向閥的電磁鐵2YA通電，電磁閥芯處于右位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過超高壓大流量增壓式液控截止閥回油口 T供油，液控單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)活塞桿具有一定的緩沖能力，當(dāng)回油口 T進(jìn)入的油液壓力達(dá)到液控單向閥的開啟壓力時(shí)，液控單向閥打開，活塞桿后退，系統(tǒng)油液經(jīng)活塞桿與超高壓閥體內(nèi)壁的大間隙的系統(tǒng)油出口流出，達(dá)到油液大流量沖洗的目的。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030]本發(fā)明在詳細(xì)分析現(xiàn)有截止閥的缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種克服上述缺點(diǎn)且能實(shí)現(xiàn)超高壓大流量的增壓式液控截止閥。在超高壓下，靠介質(zhì)壓力使密封件與閥座緊密貼合實(shí)現(xiàn)有效密封。現(xiàn)有的技術(shù)難題問題包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成材料失效、密封性能不足導(dǎo)致泄漏量過大、緩沖卸荷沖擊過大。
[0031]本發(fā)明承壓壓力為125MPa的超高壓大流量增壓式截止閥，其關(guān)鍵是設(shè)計(jì)閥芯、閥座的結(jié)構(gòu)以滿足強(qiáng)度、大流量和緩沖要求，以及合適的密封結(jié)構(gòu)和材料滿足密封要求。超高壓大流量增壓式截止閥的設(shè)計(jì)主要有四方面:增壓式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、閥開關(guān)控制設(shè)計(jì)。超高壓大流量增壓式截止閥主要由閥體、閥開關(guān)控制部分組成，通過液壓系統(tǒng)輸出壓力和流量對(duì)超高壓大流量增壓式截止閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)截止閥開關(guān)和保壓，滿足大流量和超高壓要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1超高壓大流量增壓式液控截止閥裝配圖；
[0033]圖2鈹青銅密封圈的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖3活塞桿緩沖節(jié)流口的結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖4卸荷口的結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖5超高壓大流量增壓式液控截止閥開關(guān)控制系統(tǒng)的原理圖；
[0037]圖6為利用solidworks軟件繪制的低壓閥體三維模型圖；
[0038]圖7為利用ansys有限元軟件對(duì)低壓閥體網(wǎng)格劃分圖；
[0039]圖8為利用ansys有限元軟件分析低壓閥體應(yīng)力分布圖；
[0040]圖9為利用ansys有限兀軟件分析低壓閥體位移分布圖；
[0041]圖10為利用solidworks軟件繪制的超高壓閥體三維模型圖；
[0042]圖11為利用ansys有限元軟件對(duì)超高壓閥體網(wǎng)格劃分；
[0043]圖12為利用ansys有限元軟件分析超高壓閥體應(yīng)力分布；
[0044]圖13為利用ansys有限元軟件分析超高壓閥體位移分布。
[0045]在圖1-5中，1-閥座；2_低壓閥體；3_第一O型密封圈；9_第二O型密封圈；16_第三O型密封圈；4_第一 O型密封圈擋圈；10_第二 O型密封圈擋圈；17_第三O型密封圈擋圈；5-活塞；6_導(dǎo)向支撐環(huán)；7-Y型密封圈；8_超高壓閥體；11_活塞桿；12_鈹青銅密封圈；13-螺柱；14-第一螺母、19-第二螺母；20_第三螺母；15-第一彈簧墊圈；18-內(nèi)六角圓柱頭螺釘；19_第二彈簧墊圈；21_第三彈簧墊圈；22_節(jié)油口 ；23_進(jìn)油口 ；24_回油口 ；25-錐螺紋；26_系統(tǒng)油出口 27-卸荷口 ；1為I油腔；11為II油腔；111為III油腔；31_電機(jī)；32_齒輪泵；33_三位四通換向閥；34_液控單向閥；35_本發(fā)明的截止閥；36_溢流閥；37-重載常閉氣控單向閥；38_接系統(tǒng)油路；39_接回油路。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0047]實(shí)施例1、[0048]如圖1-5所示。
[0049]一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，包括閥座1、低壓閥體2和超高壓閥體8，所述的閥座I與所述低壓閥體2的一端密封連接，所述低壓閥體I的另一端與所述超高壓閥體8相連；在所述閥座1、低壓閥體2內(nèi)貫通設(shè)置有活塞5，所述的活塞5將閥座I和低壓閥體2組成的內(nèi)腔分為I油腔和II油腔，在所述超高壓閥體8內(nèi)設(shè)置有與所述活塞5相連的活塞桿11，在所述閥座I上設(shè)置有進(jìn)油口 23，在所述低壓閥體2上設(shè)置有回油口 24，在所述超高壓閥體8的前端設(shè)置有III油腔，在所述超高壓閥體8的前部設(shè)置有系統(tǒng)油出口 26 ；在所述III油腔的一側(cè)設(shè)置有卸荷口 27 ；
[0050]在所述活塞5靠近進(jìn)油口 23的一端設(shè)置有節(jié)流口 22，在所述活塞桿11的前端為錐臺(tái)形，在所述活塞桿11的前端還通過螺柱13、第一螺母14固定設(shè)置有錐形密封圈。
[0051]所述錐形密封圈為鈹青銅錐形密封圈12。
[0052]在所述閥座I和低壓閥體2之間通過設(shè)置第一 O型密封圈3和第一 O型密封圈擋圈4密封連接。
[0053]在所述活塞桿11和超高壓閥體8之間通過設(shè)置第二 O型密封圈9和第二 O型密封圈擋圈10密封連接。
[0054]所述活塞5和活塞桿11之間通過設(shè)置第三O型密封圈16和第三O型密封圈擋圈17密封連接。
[0055]所述活塞5與所述低壓閥體2之間設(shè)置有導(dǎo)向支撐環(huán)6，在所述導(dǎo)向支撐環(huán)6的兩邊設(shè)置有Y型密封圈7，使所述活塞5與所述低壓閥體2密封連接。
[0056]閥座I與所述·低壓閥體2的一端通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘18和第二彈簧墊圈19密封連接。
[0057]所述低壓閥體2的另一端與所述超高壓閥體8通過錐形螺紋密封相連。
[0058]所述低壓閥體2和超高壓閥體8的表面粗糙度Ra=0.2~0.4 μ m ;所述低壓閥體2和超高壓閥體8內(nèi)徑圓度公差按9級(jí)精度選?。凰龅蛪洪y體2和超高壓閥體8端面垂直度公差按7級(jí)精度選??；所述錐形螺紋密封連接采用6級(jí)精度的米制螺紋；在低壓閥體2和超高壓閥體8的內(nèi)表面鍍以厚度為30~40 μ m的鉻層。
[0059]對(duì)所述活塞桿11加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB。
[0060]實(shí)施例2、
[0061]如實(shí)施例1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其區(qū)別在于，在對(duì)活塞桿11加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB后，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達(dá)45~55HRC ;圓度公差值按9級(jí)精度選取；端面垂直度公差值按7級(jí)精度選??；活塞桿上螺紋按照6級(jí)精度加工；活塞桿表面鍍鉻，鍍層厚度0.05mm,鍍厚拋光。
[0062]實(shí)施例3、
[0063]如實(shí)施例1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其區(qū)別在于，所述低壓閥體的橫截面直徑是超高壓閥體橫截面直徑的5倍。
[0064]所述閥座、低壓閥體、活塞和活塞桿的材質(zhì)均為45號(hào)鋼，熱處理溫度為740~760°C，保溫時(shí)間4~6h，以50~100°C /h的冷速，隨爐降至溫度≤600°C，出爐空冷，處理前硬度≤197HBS，處理后硬度≤156HBS。
[0065]所述超高壓閥體的材質(zhì)為40Cr合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度850°C ± 10°C，油冷調(diào)質(zhì)，硬度在HRC32-36之間。
[0066]所述閥座端面與軸線垂直度公差值按7級(jí)精度選?。婚y座內(nèi)導(dǎo)向孔表面粗糙度Ra=L 25 μ m。
[0067]實(shí)施例4、
[0068]一種如實(shí)施例1-3所述超高壓大流量增壓式液控截止閥的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0069]啟動(dòng)電機(jī)31帶動(dòng)齒輪泵32對(duì)系統(tǒng)供油，三位四通換向閥33電磁鐵IYA通電，電磁閥芯處于左位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過液控單向閥34對(duì)超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口 P23，推動(dòng)活塞5移動(dòng)，使得活塞桿11上的鈹青銅密封圈12緊密貼合在閥體錐面上。電磁鐵IYA斷電，電磁閥芯處于中位，主閥芯兩端都不通壓力油，在彈簧作用下主閥芯處于中位，超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口 23、回油口 T24被封閉。接系統(tǒng)油路的高壓油被超高壓大流量增壓式液控截止閥截?cái)啵a(chǎn)生超高壓，對(duì)液壓管路進(jìn)行超高壓試壓和爆破；
[0070]三位四通換向閥33的電磁鐵2YA通電，電磁閥芯處于右位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過超高壓大流量增壓式液控截止閥回油口 T24供油，液控單向閥34處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)活塞桿11具有一定的緩沖能力，當(dāng)回油口 T24進(jìn)入的油液壓力達(dá)到液控單向閥34的開啟壓力時(shí)，液控單向閥34打開，活塞桿11后退，系統(tǒng)油液經(jīng)活塞桿11與超高壓閥體8內(nèi)壁的大間隙的系統(tǒng)油出口流出，達(dá)到油液大流量沖洗的目的。
[0071]對(duì)本發(fā)明所述截止閥結(jié)構(gòu)有限元分析
[0072]對(duì)本發(fā)明所述超高壓截止閥體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析能夠?yàn)槲覀兇_定結(jié)構(gòu)尺寸提供依據(jù)，并根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果優(yōu)化截止閥的基本尺寸。
[0073]本發(fā)明所述截止閥低壓閥體材料為45號(hào)鋼，該材料的彈性模量為210GPa，密度為
7,85抗拉強(qiáng)度600MPa ;超高壓閥`體材料為40Cr，該材料的彈性模量為201GPa，
m0 ，
密度為7.82 X抗拉強(qiáng)度980MPa。
[0074]重點(diǎn)檢驗(yàn)截止閥閥體的變形和應(yīng)力，所以建模時(shí)對(duì)閥體單獨(dú)考慮。在不考慮活塞變化的情況下，對(duì)閥體進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析。
[0075]閥體的三維模型如圖6、10。有限元分析主要檢測(cè)載荷對(duì)模型結(jié)構(gòu)的作用。網(wǎng)格劃分如圖7、11。網(wǎng)格劃分后對(duì)模型施加約束模擬實(shí)際工程情況，為其指定邊界和載荷。
[0076]實(shí)際應(yīng)用中，閥底部受力和變形均較小，可以在閥底部施加軸向位移約束。在閥內(nèi)壁加載荷時(shí)只在收液壓力作用的部分施加壓力。閥體施加載荷后如圖8、12，低壓閥體最大應(yīng)力為39.142MPa，超高壓閥體最大應(yīng)力為390.88MPa。所以閥體的設(shè)計(jì)滿足條件。
[0077]從圖9、13可以看出，閥體內(nèi)壁承受超高壓的部分產(chǎn)生的位移很小，不會(huì)影響到密封效果。
【權(quán)利要求】
1.一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，該截止閥包括閥座、低壓閥體和超高壓閥體，所述的閥座與所述低壓閥體的一端密封連接，所述低壓閥體的另一端與所述超高壓閥體相連；在所述閥座、低壓閥體內(nèi)貫通設(shè)置有活塞，所述的活塞將閥座和低壓閥體組成的內(nèi)腔分為I油腔和II油腔，在所述超高壓閥體內(nèi)設(shè)置有與所述活塞相連的活塞桿，在所述閥座上設(shè)置有進(jìn)油口，在所述低壓閥體上設(shè)置有回油口，在所述超高壓閥體的前端設(shè)置有III油腔，在所述超高壓閥體的前部設(shè)置有系統(tǒng)油出口 ；在所述III油腔的一側(cè)設(shè)置有卸荷口 ； 在所述活塞靠近進(jìn)油口的一端設(shè)置有節(jié)流口，在所述活塞桿的前端為錐臺(tái)形，在所述活塞桿的前端還通過螺柱、第一螺母固定設(shè)置有錐形密封圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述錐形密封圈為鈹青銅錐形密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，在所述閥座和低壓閥體之間通過設(shè)置第一 O型密封圈和第一 O型密封圈擋圈密封連接；在所述活塞桿和超高壓閥體之間通過設(shè)置第二 O型密封圈和第二 O型密封圈擋圈密封連接；所述活塞和活塞桿之間通過設(shè)置第三O型密封圈和第三O型密封圈擋圈密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述活塞與所述低壓閥體之間設(shè)置有導(dǎo)向支撐環(huán)，在所述導(dǎo)向支撐環(huán)的兩邊設(shè)置有Y型密封圈，使所述活塞與所述低壓閥體密封連接；閥座與所述低壓閥體的一端通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘和第二彈簧墊圈密封連接；所述低壓閥體的另一端與所述超高壓閥體通過錐形螺紋密封相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述低壓閥體和超高壓閥體的表面粗糙度Ra=0.2~0.4μ m ;所述低壓閥體和超高壓閥體內(nèi)徑圓度公差按9級(jí)精度選??；所述低壓閥體和超高壓閥體端面垂直度公差按7級(jí)精度選取；所述錐形螺紋密封連接采用6級(jí)精度的米制螺紋；在低壓閥體和超高壓閥體的內(nèi)表面鍍以厚度為30~40 μ m的鉻層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，對(duì)所述活塞桿加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB ;優(yōu)選的，在對(duì)活塞桿加工后調(diào)質(zhì)到硬度229~285HB后，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達(dá)45~55HRC ;圓度公差值按9級(jí)精度選取；端面垂直度公差值按7級(jí)精度選取；活塞桿上螺紋按照6級(jí)精度加工；活塞桿表面鍍鉻，鍍層厚度0.05mm，鍍厚拋光；所述閥座、低壓閥體、活塞和活塞桿的材質(zhì)均為45號(hào)鋼，熱處理溫度為740~760°C，保溫時(shí)間4~6h，以50~100°C /h的冷速，隨爐降至溫度≤600°C，出爐空冷，處理前硬度≤197HBS，處理后硬度≤156HBS。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述低壓閥體的橫截面直徑是超高壓閥體橫截面直徑的5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述超高壓閥體的材質(zhì)為40Cr合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度850°C ± 10°C，油冷調(diào)質(zhì)，硬度在HRC32-36 之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓大流量增壓式液控截止閥，其特征在于，所述閥座端面與軸線垂直度公差值按7級(jí)精度選?。婚y座內(nèi)導(dǎo)向孔表面粗糙度Ra=L 25 μ m。
10.一種如權(quán)利要求1-9所述超高壓大流量增壓式液控截止閥的應(yīng)用，包括如下步驟:啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵對(duì)系統(tǒng)供油，三位四通換向閥電磁鐵IYA通電，電磁閥芯處于左位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過液控單向閥對(duì)超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口，推動(dòng)活塞移動(dòng)，使得活塞桿上的鈹青銅密封圈緊密貼合在閥體錐面上。電磁鐵IYA斷電，電磁閥芯處于中位，主閥芯兩端都不通壓力油，在彈簧作用下主閥芯處于中位，超高壓大流量增壓式液控截止閥進(jìn)油口、回油口被封閉。接系統(tǒng)油路的高壓油被超高壓大流量增壓式液控截止閥截?cái)?，產(chǎn)生超高壓，對(duì)液壓管路進(jìn)行超高壓試壓和爆破； 三位四通換向閥的電磁鐵2YA通電，電磁閥芯處于右位，進(jìn)入工作，油液經(jīng)過超高壓大流量增壓式液控截止閥回油口供油，液控單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)活塞桿具有一定的緩沖能力，當(dāng)回油口進(jìn)入的油液壓力達(dá)到液控單向閥的開啟壓力時(shí)，液控單向閥打開，活塞桿后退，系統(tǒng)油液經(jīng)活塞桿與超高壓閥體內(nèi)壁的大間隙的系統(tǒng)油出口流出，達(dá)到油液大流量沖洗的目的。
【文檔編號(hào)】F15B13/02GK103573732SQ201310407065
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】周軍, 李衛(wèi), 曾印平, 張成梁 申請(qǐng)人:山東大學(xué)