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(duì)整個(gè)回路的工作狀態(tài)有明顯影響,因此,需對(duì)減壓閥的工作特性進(jìn)行研究。針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)便、模型精確、運(yùn)算快捷的優(yōu)點(diǎn)?;诜抡娼Y(jié)果進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析,對(duì)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。 |