排载空气减压阀的研制

发布时间：2020-07-18 00:02

【摘要】： 本文分析了国内外高压减压阀的研究现状,根据排载空气减压阀的具体性能要求,提出了技术方案,设计出排载空气减压阀,研制出样机,并进行了初步实验研究。排载空气减压阀属于超高压力级别的气动元件,最高输入压力达30MPa,相当于常用气动系统压力的30倍以上。 高压化是气动系统高速化的重要手段,工作压力提高,有利于运动速度、输出力和流量的控制,也有利于元件小型化,因此,排载空气减压阀的研制具有十分重要的工程实际意义,也为国家急需的某重大装备实现奠定了一定基础。 首先,对排载空气减压阀进行了总体结构设计。包括压力调节方式、压力比较机构、调压弹簧配置方式、阀芯受压形式和阀口密封形式等主要结构。其中采用的平衡式进气阀芯结构能满足超高压力输入下的调压要求,并解决了流量特性和调压特性之间的矛盾。 其次,在总体结构设计基础上,建立了排载空气减压阀的动态数学模型,利用工程计算软件MATLAB对所建立模型进行计算,分析主要结构参数对排载空气减压阀动态性能的影响,以优化其动态调压特性。借助专业的流体仿真软件FLUENT对排载空气减压阀在两种不同阀口形式下的内部流场进行数值模拟,直观反映了阀内部气体的流动状态,真实描述了阀内部压力场、速度场等分布情况,以确定优化后的阀口结构。 最后,研制出排载空气减压阀样机,并建立实验平台,对样机性能进行实验。实验结果表明了排载空气减压阀具有较好的调压性能,稳压精度高,最大稳压误差不超过0.01MPa,基本满足研制技术要求。 排载空气减压阀的研究为高压减压阀特别是较大输入压力,较小输出压力的高压减压阀研究奠定了基础,为此类高压气动元件的研究提供了重要参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH134
【图文】：

11①调压手柄 ②调压弹簧 ③膜片 ④阀芯 ⑤复位弹簧图 2.1 背压式减压阀阀芯受力分析，1p 为输入压力，2p 为二次压力，1A 为膜片有效受压面积，2A 为阀通口 为调压弹簧预压力，2F 为复位弹簧预压力，1K 为调压弹簧的刚度，K刚度，s为阀口开启行程。1 2A >> A，故作用在膜片下面的压力必将膜片顶起而使阀口关闭。在阀口下作用在膜片上的力平衡方程为：1 2 2 1 2 2 1 2F + A p = A p + A p + F次压力2p 降低，则因1 2A >> A，作用在膜片上的向下力增大，因此，有下

13①调压手柄 ②调压弹簧 ③膜片 ④阀芯 ⑤复位弹簧图 2.2 平衡式减压阀阀芯受力分析当阀口处于关闭状态时，膜片处于自由状态，进气阀芯上部下部都受二次压力2p 的，当阀芯上下有效面积相等时，对阀芯建立力的平衡方程，则有1 2 1 2F F = A p(2.与式 2.1 比较，式 2.7 不包括1p 和2A 两项，这表示输入压力和阀口大小与膜片受力无关。也就是改变输入压力时，二次压力无变化，这是平衡式进气阀芯结构减压阀要特性。在式 2.7 中，若使二次压力2p 降至'2p ，则作用在膜片上的向下力大于向上力，

根据排载空气减压阀性能要求，通过对压力调节方式、压力比较机构、调压弹簧配置方式、阀芯受压形式等分析与比较，设计出排载空气减压阀总体结构及工作原理。排载空气减压阀结构及工作原理示意图如图2.4所示，主要由阀座、阀体、阀芯、复位弹簧、调压弹簧、压力比较活塞等组成。P1为输入压力，P2为二次压力。工作原理如下：比较活塞上方受到调压弹簧力作用，下方受到二次压力P2作用，当二次压力小于通过调压弹簧设定的目标压力时，活塞下移，带动阀芯下移，则阀开口变大，节流压差减小，二次压力增加，直至达到目标压力；当二次压力大于通过调压弹簧设定的目标压力时，活塞上移，带动阀芯上移，阀开口变小，节流压差增加，二次压力降低

【引证文献】

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本文编号：2760107