第六讲压力调节阀

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1、HydraulicsPneumatics&Seals/No.1.2008现代气动技术理论与实践第六讲院压力调节阀蔡茂林渊北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院袁北京100083冤中图分类图院TH137文献标识码院A文章编号院1008-0813渊2008冤01-0053-060前言进而向下压主阀芯杆尧主阀芯而打开主阀芯袁一次侧入口压缩空气经过主阀芯流向二次侧出口遥这样袁二次侧在气动系统中袁由于压缩空气即使远距离传送压出口由于气体不断流入而压力不断上升袁该压力直接力损失也较小的特点袁供气通常采用集中气源尧统一供作用于膜片下方袁推动膜片不断上移袁直至与调节弹簧给的方式遥工业现场常

2、用压缩机的输出压力通常在的弹簧力平衡遥此时袁膜片不再上升袁主阀芯关闭袁出口0.7耀1.0MPa范围内袁考虑管道输送损失及压力波动袁终压力稳定遥由此可见袁出口压力可由调节弹簧预加弹簧端设备中的气缸等执行元器件的使用压力一般被设定力来设定遥当二次侧出口由于用气导致压力低于设定在0.5MPa左右袁而气动工具尧喷嘴等工艺用气点的使压力时袁膜片下移袁主阀芯打开袁出口压力上升曰反之袁用压力则千差万别袁有高有低遥为能够稳定连续地向各出口压力高于设定压力时袁膜片上移袁主阀芯杆由于与个用气点供给不同大小的压力袁必须使用压力调节阀遥主阀芯固定连接而不再上移袁溢流阀打开袁出口通过主压力调节阀的作用

3、主要可归结为两点院渊1冤调节压力高阀芯杆与溢流阀座间的溢流孔向大气排气袁压力下降遥[1]低曰渊2冤消除上流压力波动影响袁保证输出压力稳定遥这样袁减压阀实现减压与稳压的功能遥根据压力调节方向的不同袁压力调节阀分为两类院一类为减压阀袁将供气管道中的高压气体减为压力稳定的低压气体供给到终端设备曰另一类为增压阀袁在供气压力达不到使用要求时对输入空气进行固定增压比增压后输送给终端设备遥固定增压比有2倍尧4倍等遥通过减压阀调节入口压力可以连续调节输出压力遥由于减压阀在无论上流压力波动袁还是流量发生变化时都能使输出压力稳定在设定值附近袁所以在工业现场被大量使用袁几乎每台终端设备袁甚至每个气

4、缸前都安装有减压阀以确保供给压力始终恒定遥由于减压阀的特性直接关系到气动系统的特性袁所以本讲以减压阀为对象袁先阐述减压阀的工作原理袁分析其流量特性与压力特性袁介绍直动型和先导型的图1减压阀的构造主要形式袁然后讨论带容腔负载的减压阀的响应特性遥如图1所示袁在主阀芯关闭并处于力平衡状态时袁最后袁说明增压阀的工作原理及其特性遥分析主阀芯的受力袁可得如下公式院1减压阀的工作原理与特性F1+S2p2=S1p2+S2p1=F2渊1冤1.1工作原理式中F1要要要主阀芯关闭时的调节弹簧的弹簧力袁单位现以图1所示的最为典型的直动型减压阀的构造为N曰为例简单阐述减压阀的工作原理遥旋转减压阀上方手

5、F2要要要主阀芯关闭时的主阀芯弹簧的弹簧力袁单柄压紧调节弹簧袁调节弹簧通过溢流阀座向下压膜片袁位为N曰p1要要要一次侧入口压力袁单位为Pa曰收稿日期院2007-12-09p2要要要二次侧出口压力袁单位为Pa曰S要要要膜片的有效受压面积袁单位为m2曰作者简介院蔡茂林渊1972-冤袁男袁教授/博士生导师袁主要研究方向1是气动系统的节能尧测量尧仿真与控制遥S要要要主阀芯的有效受压面积袁单位为m2遥253液压气动与密封/2008年第1期由此袁出口压力可推导为院压力特性是表示入口压力变动时出口压力变化的p2=F1-F2-S2p1渊2冤曲线遥假设入口压力p1增加驻p1时袁出口压力在设定压

6、力S1-S2p2基础上增加驻p2袁此时重写主阀芯受力平衡公式袁可即取决于两弹簧的预设弹簧力尧入口压力尧膜片和主阀得院芯受压面积大小遥F1+S2渊p2+驻p2冤=S1渊p2+驻p2冤+S2渊p1+驻p1冤+F2渊6冤1.2流量特性与压力特性联立式(1)与式(6)袁可得驻p2与驻p1的关系院作为减压阀的表征特性袁流量特性与压力特性两1驻p2=-驻p1渊7冤大静特性被经常使用袁并通常在产品样本中给出遥S1/S2-1流量特性是表示流量与出口压力关系的曲线遥在由式(7)可见袁入口压力上升袁出口压力不升反降遥关闭二次侧出口流路使流量为零时设定出口压力后袁此特性如图3所示袁减压阀的出口压力

7、与入口压力的逐渐打开二次侧出口流路增加流量袁测量此过程中的变化趋势正好相反遥为了减轻入口压力变动的影响袁增出口压力和流量即可得此曲线遥流量流过减压阀时主加值可以起到一定的效果袁但通常是采用下节介绍阀芯必定处于打开状态袁如设定主阀芯开口位移为x袁的先导型减压阀来获得更为稳定和精密的调压效果遥出口压力比设定压力p2向下偏移驻p2袁式(1)的主阀芯受力平衡公式可重写为院F1-k1x+S2渊p2-驻p2冤=S1渊p2-驻p2冤+S2p1+F2+k2x渊3冤联立式(1)与式(3)袁可得驻p2与x的关系院驻p2=k