先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性

【資料簡介】

 先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性

先導(dǎo)式減壓閥在中高壓氣液動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，由于其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性對整個(gè)回路的工作狀態(tài)有明顯影響，因此，需對減壓閥的工作特性進(jìn)行研究。針對典型結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)式減壓閥，建立其數(shù)學(xué)模型和仿真模型，根據(jù)仿真結(jié)果對其輸出壓力、流量等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，可對減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機(jī)制有更深刻的理解。

本實(shí)用新型涉及一種先導(dǎo)活塞式減壓閥.該閥的主要技術(shù)特征是在已有先導(dǎo)活塞式減壓閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將原來開在主,副閥體上相接構(gòu)成的反饋壓力信號(hào)進(jìn),出口通道去掉,改為由外接于閥體上的兩根反饋管代替,因而不僅使加工制造容易,結(jié)構(gòu)合理,體積小,重量輕,調(diào)壓性能好,而且清洗,維修更為方便,可廣泛用于對空氣,氧氣,氮?dú)?二氧化碳,乙炔和惰性氣體等介質(zhì)的輸送.

先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果表明: 

減壓閥是一種利用氣液流經(jīng)閥口節(jié)流作用產(chǎn)生壓力損失從而使出口壓力( 二次壓力) 小于入口壓力( 一次壓力) 的壓力調(diào)節(jié)閥，內(nèi)部通常利用結(jié)構(gòu)元件作用和壓力差的平衡從而保持穩(wěn)定輸出壓力。定壓輸出減壓閥從結(jié)構(gòu)上可以分為直動(dòng)式減壓閥和先導(dǎo)式減壓閥。先導(dǎo)式減壓閥雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但在靜態(tài)特性和穩(wěn)定性上優(yōu)于直動(dòng)式減壓閥，在中高壓氣液動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。減壓閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性對于整個(gè)回路系統(tǒng)的工作狀態(tài)有明顯影響，因此，在液動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有必要對減壓閥的工作特性進(jìn)行研究分析。

1、先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基本結(jié)構(gòu)

先導(dǎo)式減壓閥主要由壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)( 先導(dǎo)控制閥) 和流量控制機(jī)構(gòu)( 主閥) 兩部分組成，如圖1所示。先導(dǎo)式減壓閥的輸出壓力通過調(diào)整先導(dǎo)閥調(diào)節(jié)螺栓改變調(diào)壓彈簧的彈力得到。一次壓力油液從進(jìn)油口進(jìn)入高壓腔，經(jīng)過主閥芯與閥套間的節(jié)流縫隙，得到二次壓力，然后從出油口流出。二次壓力腔通過小孔或溝槽與主閥芯底部容腔相通，且通過主閥芯中部阻尼孔流入主閥芯上部容腔，進(jìn)而利用通孔將液壓力作用于先導(dǎo)閥的錐形閥芯上。

當(dāng)二次壓力小于最小設(shè)定輸出壓力時(shí)，先導(dǎo)閥的閥芯關(guān)閉，主閥芯在平衡彈簧作用下處于位置，此時(shí)主閥芯與閥套的節(jié)流縫隙，控制窗口處于全開狀態(tài)，主閥芯阻尼孔中無油液流動(dòng)，進(jìn)出容腔短接，減壓閥處于非工作狀態(tài)。當(dāng)二次壓力升高時(shí)，先導(dǎo)閥前腔壓力高于調(diào)節(jié)彈簧力，則先導(dǎo)閥打開， 產(chǎn)生先導(dǎo)流量， 主閥閥芯底腔壓力升高，在壓力差的作用下克服平衡彈簧力向上移動(dòng)，主閥芯與閥套的節(jié)流縫隙減小，即控制窗口減小，二次壓力降低，經(jīng)過相互作用，直到作用在主閥閥芯上的液壓差與平衡彈簧的彈力在新的位置上達(dá)到平衡為止。
利用進(jìn)行仿真具有建模簡便、模型精確、運(yùn)算快捷的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效節(jié)省試驗(yàn)和設(shè)計(jì)成本。當(dāng)減壓閥的輸出壓力較高或通徑較大時(shí)，用調(diào)壓彈簧直接調(diào)壓，則彈簧剛度必然過大，流量變化時(shí)，輸出壓力波動(dòng)較大，閥的結(jié)構(gòu)尺寸也將增大。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用先導(dǎo)式減壓閥。

先導(dǎo)式減壓閥的工作原理與直動(dòng)式的基本相同。先導(dǎo)式減壓閥所用的調(diào)壓氣體，是由小型的直動(dòng)式減壓閥供給的。若把小型直動(dòng)式減壓閥裝在閥體內(nèi)部，則稱為內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥；若將小型直動(dòng)式減壓閥裝在主閥體外部，則稱為外部先導(dǎo)式減壓閥。 內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥與直動(dòng)式減壓閥相比，該閥增加了由噴嘴4、擋板3、固定節(jié)流孔9及氣室B所組成的噴嘴擋板放大環(huán)節(jié)。當(dāng)噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生微小變化時(shí)，就會(huì)使B室中的壓力發(fā)生很明顯的變化，從而引起膜片10有較大的位移，去控制閥芯6的上下移動(dòng)，使進(jìn)氣閥口8開大或關(guān)小、提高了對閥芯控制的靈敏度，即提高了穩(wěn)壓精度。

先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

公稱壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
殼體試驗(yàn)壓力(Mpa)*	2.4	3.75	6.0	9.6	15.0	24
密封試驗(yàn)壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
至高入口壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
出口壓力范圍(Mpa)	0.1-1.0	0.1-1.6	0.1-2.5	0.5-3.5	0.5-3.5	0.5-4.5
壓力特性偏差(Mpa)△P2P	GB12246-1989
流量特性偏差(Mpa)P2G	GB12246-1989
至小壓差(Mpa)	0.15	0.15	0.2	0.4	0.8	1.0
滲漏量	X/F(聚四氟乙稀/橡膠)：O Y(硬密封)：GB12245-1989

*：殼體試驗(yàn)不包括膜片、頂蓋

主要零件材料

零件名稱	零件材料
閥體 閥蓋 底蓋	WCB/FCB*
閥座 閥盤	2Cr13/304*
缸套	2Cr13/25(鍍硬鉻)/304*
活塞	2Cr13/銅合金/銅合金*
活塞環(huán)	合金鑄鐵/對位聚苯*
導(dǎo)閥座 導(dǎo)閥桿	2Cr13/304*
膜片	1Cr18Ni9Ti
主閥 導(dǎo)閥彈簧	50CrVA
調(diào)節(jié)彈簧	60Si2Mn
密封墊(X/F型號(hào))	橡膠/聚四氟乙稀
導(dǎo)閥體 導(dǎo)閥蓋	25/304*

流量系數(shù)(Cv)

DN	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300	350	400	500
Cv	1	2.5	4	6.5	9	16	25	36	64	100	140	250	400	570	780	1020	1500

此時(shí)，二次壓力為設(shè)定輸出壓力，而先導(dǎo)閥的閥芯處于微小開啟的平衡狀態(tài)，而經(jīng)先導(dǎo)閥流出的油液流回油缸。當(dāng)輸入壓力或油液流量在一定范圍變化時(shí)，由于主閥芯與閥套間的節(jié)流縫隙變化相對量較小，且滑閥面積較大，可以使得輸出壓力始終保持在設(shè)定壓力附近，穩(wěn)定性較好。

4、先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性結(jié)論

利用AMESim 對液動(dòng)系統(tǒng)中常見的先導(dǎo)式減壓閥進(jìn)行建模仿真，具有建模簡便、模型精確、運(yùn)算快捷的優(yōu)點(diǎn)。基于仿真結(jié)果進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析，對減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機(jī)制可做到更細(xì)致全面的理解，有效節(jié)省試驗(yàn)和設(shè)計(jì)成本。