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1、题目直动式减压阀特性曲线分析姓名与学号林嘉颖3090100768陶国良指导教师年级与专业机械电子工程0902所在学院机械工程学系一主要参数及工作原理如图，肓动式减压阀由主阀芯1,膜片2,弹簧3,调节手柄4,主阀体5组成.其中P1为气源压力P2为减压输出压力Fs弹簧预紧压力A为膜片的面积。当P2*〈Fs时，主阀芯向下移动，主阀口打开，由P1进气，P2升高，P2*A>Fs时，主阀芯上移，主阀口关闭，使P2逐渐下降。如果是卸压型肓动式减压器，在主阀芯和弹簧之间(3)装上小型溢流阀，当P2*A>Fs时，膜片上移，顶开活塞，气体便从膜片上方溢流出去。二方案设计根据相关参数
2、使用solidworks对减压阀进行丿Q寸设计，匡使用matlab及excel对数据进行仿真与分析.根据相关资料，使用solidworks设计尺寸如下：进气口肓径D1=20mm出气口直径Z)2=20hiih溢流口工作直径右二11mmd2=14mm膜片与出气缸中气体接触面积的直径d=80mm主阀芯下表面圆肓径为=21mm,阀体直径为血=20mmo主阀芯直径为=8mmo设计1如下表，选择进口压力最高1.6MPa,则出口压力为0.Cl.OMPa公称圧力“PR—40丽160oJ75—So>6Rso死封试£压力(MPa)[t6~
3、Iofiao
4、16；0~~最离遴□压力(
5、MPa)1.6—to~Mpoo[160出□斥10-1301-1601-25(0.5-35105-35
6、05-45丽展舷(MPa〉AP2PGB12246-1989；GB12246-1989最小压差(MPa)015015
7、02
8、U0810
9、GB12245-1989
10、设弹簧最大伸长量为12mm(Pl小于特定压力时，主阀芯全开，此时8mm处恰好在交界口处。当P1大于特定压力时，理想状态是P2保持不变。主阀芯恰好封紧，上升12mm)弹簧弹性系数k将在后续中求得。气体设为标准状态。温度273.15K(0°C),压力101.325KPaR=8.31441±0.00026J/(
11、mol•K)。空气密度为p=1.293kg/m3三特性曲线3.1流量特性曲线理想特性曲线如下：减压阀理想特性曲线1受力分析：在流量不变时，以膜和主阀芯为分析对象向上的力：P1对主阀芯的力,AP对主阀芯的摩擦力.P2对膜的力.(此处压力均为相对压力)向下的力：主要为弹簧对膜的压力.理想状况下，忽略摩擦力，则有力的平衡方程：P1*晋1+戸2*"@：击)二k(_x+%)+局*晋由于主阀芯尾部有一定的锥度，若以与阀体平行线为分界线(如图)设在pl=p2=0时楔形口处于下方，边沿与开口平齐，当pl=p2=l.OMPa时，楔形口与开口接触。此时Ax=-x+x0=12mm02
12、1代入Pl碍1+P2*空严二1＜（心）+卩2*咛込d6二（8+心）伽得弹性系数k=418.879KN/m取k=420KN/m若设分界线以上压强为P2,分界线以下为P1,为简化计算过程，设Pi的作用力一直为直径20mm的圆力的平衡方程修正如下:P]*晋1+P2*空严斗(Ax)+P2*气蛍2兀_k(Ax)一Pi*寸_4*420(Ax)一P、*tt(20)271(802—202)P?Ti(d2—d?)7i(df—d?)MPa44AxE[0,123mm当空〉0.5283时流量为:Q二2k一说［（帑-（3竽］E・4;牛30.5283时,p1—(丄)絆•R7k/c+l7S
13、g为截面有效面积，$0=WO?-（8+型）由理想状态的减压特性曲线得：裁0.5283。*10_6m2;AxG[0,12]mm；当pKIMPa吋,Pl=0.5MPa时,首先对2k(Ax)-&普Po=Tr(d2—d孑)7r(d纟—d?)444*420(Ax)*106—P]*7r(8+Ax)2n802—7t(8+Ax)2求反函数。Matlab求反函数如下:pl=O•5>>Pl0-5000>>symsx»p2=(4*420*x-pl*pi*(8+12)人2)/(pi*80A2-pi*(8+12)人2)P2=-(200*pi-1680*x)/(6000*pi)>>delt
14、ax=finverse(p2)deltax=(25*pi*(x+1/30))/7其中上式的deltax为Ax,x为P?。代入Se中,得：»Se=pi*(400-(8+deltax)A2)/4Se=-(pi*(((25*pi*(x+1/30))/7+8)A2-400))/4其中的x仍为P2,单位为MPaoSe单位为mm?再通过Q二SeP船*击［(新_(斜节k二1.4；求Q.>>k=l.4;»R=8.31441;»T=273.15;Q=(2*k/((k-1)*R*T)*((x/pl)A(2/k)-(x/pl)A((k+1)/k)))A(1/2)*Se*plQ=-(p
15、i*((35535721
