毕业设计_调节阀气缸活塞执行机构过约束分析

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1、中国矿业大学银川学院毕业设计中国矿业大学本科毕业设计（20届）题目调节阀气缸活塞执行机构过约束分析系别机电动力与信息工程系专业班级学生姓名指导教师教务处制20年5月12日22中国矿业大学银川学院毕业设计摘要调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元。随着工业领域的自动化程度越来越高，以及调节阀本身具有的自动调节、耐蚀、耐温、耐压等特点，目前正被越来越多的应用在火力发电、核电、化工、冶金、轻纺、城市供热、城市天然气等工业生产领域中。而调节阀气缸活塞执行机构作为调节阀主要的驱动机构之一，由于该执行机构中存在过多的过约束，导致该机构安装困难及工作过程中零件的

2、严重磨损。本文在对该机构进行过约束分析和研究，然后通过增加机构自由度的方法，来改善该机构中存在的过约束。从而降低了对运动副元素的精度要求，降低了产品的制造加工成本，延长了机构的寿命。关键词：调节阀气缸活塞机构；过约束；分析；研究22中国矿业大学银川学院毕业设计目录前言1第一章调节阀简介21.1调节阀的作用及组成21.2调节阀的分类及优缺点21.3调节阀的应用及发展前景21.3.1调节阀的应用21.3.2调节阀的发展前景3第二章气动调节阀5第三章调节阀气缸活塞执行机构73.1调节阀气缸活塞执行机构的简介73.2调节阀气缸活塞执行机构的组成73.3调节阀气

3、缸活塞执行机构的工作过程8第四章调节阀气缸活塞执行机构过约束分析94.1自由度、约束、过约束及运动副的概念94.2调节阀气缸活塞执行机构的工作情况分析124.3调节阀气缸活塞执行机构结构简图分析134.4过约束分析计算144.4.1调节阀气缸活塞执行机构过约束的计算144.4.2过约束消除18第五章总结20致谢21参考文献2222中国矿业大学银川学院毕业设计前言调节阀又名控制阀，是物料或能量供给系统中不可缺少的重要组成部分。调节阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识

4、。调节阀在机械产品中占有相当大的比重，据国外工业发达国家统计，调节阀的产值是压缩机，风机和泵产值的总和，约占整个机械工业产值的5％。它现在已经广泛应用于火力发电、核电、化工、冶金、轻纺、城市供热、城市天然气等工业部门中。调节阀是现在工业控制技术中不可缺少的部分。但令人遗憾的是，由于部分调节阀执行机构存在着过约束，就造成机构磨损比较厉害。而执行机构是调节阀的关键组成部件，所以本文对调节阀气缸活塞执行机构进行研究。结果表明，该机构结构紧凑、体积小、控制简单、反应快速、本质安全、不需另外再采取防爆措施等优点，但是该执行机构中存在过多的过约束。本文通过研究该机

5、构的组成、原理、运动副中的约束、过约束等，发现里面存在的过约束，通过增加机构自由度的方法来改善机构中存在的过约束。从而降低了对运动副元素的精度要求，为降低了产品的制造加工成本和延长机构的寿命本找到了理论依据。22中国矿业大学银川学院毕业设计第一章调节阀简介1.1调节阀的作用及组成调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件，由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系统，通过介质的流量也可相应的改变，从而达到调节工艺参数的目的。这些工艺参数包括压力、温度、液位及流量。调节阀由阀体组件、执行机构、调节阀附件组成。阀体组件的作用是调节

6、流量的作用，执行机构将控制信号转变成相应动作，阀体附件的作用是使调节阀的使用更方便，功能更完善，性能更好。1.2调节阀的分类及优缺点调节阀按常用性可分为三大类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀。气动调节阀是指以压缩空气为动力来源的调节阀。电动调节阀主要以电为动力来源的调节阀。而液动调节阀则是通过把气动调节阀中的气动执行机构改为液动执行机构，从而形成液动调节阀。（1）气动调节阀比电动和液动要经济实惠，且结构简单，易与掌握校定，在现场也可以很容易实现正反左右手的互换，它最大电的优点是安全，当使用定位器时，对于易燃易爆环境是理想的，而电讯号如果不是防爆的，

7、或本质不安全的，则有潜在的因打火而引发火灾的危险所以虽然现在电动调节阀应用范围越来越广，但在化工领域，气动调节阀还是占据着绝对优势。气动调节阀的主要缺点是相应较慢，控制精度差，抗偏离能力差。（2）电动调节阀，电动调节阀推力大，抗偏离能力较好，输出的推力和力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介质的不平衡。电动调节阀的主要缺点有：结构较复杂更容易发生故障，且由于它的复杂性，对现场维护人员的技术要求就相对要高些，电动机运行要产热，如果调节太频繁，容易造成电机过热，产生热保护，同时也会加大对减速齿轮的磨损，运行较慢。（3）液动调节阀，优点是有较优的抗偏离能力，运

8、行起来非常平稳，响应快，缺点是造价昂贵，体型庞大笨重大多数用于一些诸如电厂，石化等比较特殊的场