加油枪阀门机构设计与分析

马远洋 彭沛 薛涛 曾鸣

摘  要：加油枪阀门机构，结构简单，操作轻松、可靠，可以在大流量、高压力下加注燃油。希望通过文章的研究，可以为相关人士提供一定的参考和借鉴。

关键词：加油枪;主阀芯;泄压阀芯;弹簧

中图分类号：U473.8        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0096-02

Abstract： The valve mechanism of the refueling gun has the advantages of simple structure， easy and reliable operation， and can be filled with fuel under large flow and high pressure. In the hope that through the study of the article， we can provide some reference for the relevant people.

Keywords： refueling gun; main spool; pressure relief spool; mechanical spring

引言

目前，加油枪结构相对单一，当枪体内压力较大时，阀芯开启会比较困难;并且阀芯频繁来回运动，会造成阀芯磨损。因此，在原有阀门结构的基础上，设计了一种新型加油枪阀门机构，达到操作轻便，使用方便的目的。

1 机构组成

新型加油枪阀门机构主要由主阀门，泄压阀芯等部件串联在部件9主轴上、以及阀体、手柄等部件构成，如图1所示。

1、阀体;2、压垫;3、大密封垫;4、主阀芯;5、活塞环;6、大O型圈;7、封盖;8、手柄;9、主轴;10、弹簧;11、小O封圈;12、泄压阀芯;13、小密封垫;14、轴套;15、销轴

2 工作原理

使用时，燃油进入阀体，再通过主阀芯上的充液孔充满整个阀芯;搬动手柄，带动主轴及主轴上销轴的向后移动，首先销轴作用在轴套上，克服弹簧的弹力及燃油在泄压阀芯上的压力，使泄压芯及装在泄压阀芯上的小密封圈向后移动，从而使小密封圈和主阀芯接触斜面分离，此时液体通过小密封圈与主阀芯之间的缝隙，再通过主阀芯上的溢流孔流出枪体（如图2所示）;当枪体内压力比较大时，此过程可以对枪体内压力进行泄压，减少主阀芯开启压力，同进可以实现小流量加注液体;继续搬动手柄，销轴继续向后移动作进而用在主阀芯前侧，带动主阀芯向后移动，则大密封垫和阀体分离，阀体内的液体通过大密封垫和阀体之间的缝隙流出枪体，实现正常加注燃油（如图3所示）;通过控制手柄的开启位移大小进而控制大密封垫和阀体之间的间隙大小，实现加油量大小调节。在泄压阀芯和主轴之间、封盖和主轴之间装有小O封圈，实现主轴和泄压阀芯、封盖之间相对往复运动时对压力燃油的密封;主阀芯后部装有活塞环，减小主阀芯往复运动时和阀体之间的摩擦。

3 设计分析

3.1 彈簧受力分析

根据人机工程条件，手掌操作最佳作用力约10N，假设加油枪在无压力燃油注入状态下，阀门开启到最大开度时，操作力为20N，根据杠杆原理，计算作用在主阀上的弹簧弹力。将模型简化如图4所示。

在图4中，O为固定支点，A为阀芯作用点，B为操作作用点，F1为主阀上弹簧作用，F2为手柄操作力，取F2最小为5N，最大为20N，L1=33mm，L2=134mm。

据估算，弹簧受循环载荷作用次数在1×103-1×106范围内，因此选用Ⅱ类弹簧，弹簧工作极限载荷为：pj=1.25p2=101.5N，根据机械设计手册新版第二卷表7.1-10 圆柱螺旋压缩弹簧的导致及参数，弹簧选型如下：

3.2 加注燃油时最大操作力计算

由于主阀开启时（如图3），采用二级顺序开启的方式，首先打开主阀芯上的泄压阀芯（如图2），此时主阀芯内充满了压力油，根据设计要求，主阀可开启最大压力为0.75MPa，当开启泄压阀芯时，首先克服作用在泄压阀芯的油的压力，泄压阀芯有效受力面积S=150.67mm2，则打开泄压阀芯所需的作用力为弹簧压力和燃油液压力之和：F3=F1+SP=133.30N。

根据图2中的简化模型，计算加油时操作手柄需要的最大开启压力：

4 试验

新型加油枪阀门机构应用于加油枪进行性能试验，其试验记录表如下：

5 结束语

通过对加油枪阀门机构设计与分析，应用于新型加油枪表明：可大流量、压力较高条件下加注燃油，操作轻松，使用方便，可靠等特点，具有推广价值。

参考文献：

[1]机械设计手册编委会编著.机械设计手册（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2004.

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