平衡式气动减压阀动态特性仿真

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1、2012年5月机床与液压May2012第40卷第9期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVol.40No.9DOI:10．3969/j.issn.1001－3881.2012.09.041平衡式气动减压阀动态特性仿真张远深，张春，肖璐，刘斌斌，沈欢，王书武(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)摘要:介绍平衡式气动减压阀的结构和工作原理，分析气体流动作用力对减压阀动态特性的影响，建立平衡式气动减压阀的动态特性数学模型，利用Matlab/Simulink建立仿真模型，并对其进行仿真

2、计算和分析。仿真结果表明:气体流动作用力对平衡式气动减压阀的动态性能影响不大，且该类减压阀压力特性好、稳压精度高。关键词:气动减压阀;气体流动作用力;动态特性;仿真中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1001－3881(2012)9－135－3DynamicSimulationofBalancedPneumaticPressureReducingValveZHANGYuanshen，ZHANGChun，XIAOLu，LIUBinbin，SHENHuan，WANGShuwu(SchoolofEn

3、ergyandPowerEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract:Thestructureandworkprincipleofbalancedpneumaticpressurereducingvalvewereintroduced．Theinfluenceofgasflowforceonthereducingvalve'sdynamiccharacteristicwasanalyzed．Thed

4、ynamicmathematicmodelofthevalvewasestablished．ThesimulationmodelwasbuiltbyMatlab/Simulink．Thesimulationresultsshowthatthegasflowforcehaslittleeffectonthebalancedpneumaticpressurereducingvalve'sdynamiccharacteristic，andthiskindofpressurereducingvalvehasgo

5、odpressurecharacteristicsandhighsteadypressureprecision．Keywords:Pneumaticpressurereducingvalve;Gasflowforce;Dynamiccharacteristic;Simulation气体减压阀是气动系统上的一种压力调节装置，它是通过启闭件(阀芯)节流，将进口压力降至某一个需要的出口压力，并在进口压力及流量变动的情况下，必须能够在很短的时间内做出反应，使出口压力和流量迅速得到稳定，使其数值保持在设计所允许范

6、围内。这就要对减压阀的动态响应特性进行深入研究分析。影响其动态特性的非线性因素比较多，包括气体流动作用力、摩擦力及弹簧力等，其中气体流动［1］作用力是影响减压阀动态特性的关键因素之一。在减压阀的动态调节过程中，气体流动作用力由稳态力和瞬态力组成。由于气体有很大的压缩性，这就与不可压缩的液动力的分析有很大的区别，所以在研究影响减压阀的动态特性的因素时，考虑气体的瞬图1平衡式气动减压阀工作原理图态力具有重要意义。其主要部件是阀体、调压弹簧、弹簧座、膜片、1模型的建立阀芯、复位弹簧。p1为输入压力，p2为输出

7、压力。为分析气体流动作用力对平衡式减压阀动态特性高压气体从入口进，经节流口到出口腔，出口腔的气的影响，首先必须根据其结构和工作原理，进行受力体一部分流出，一部分流入阀芯底部，平衡阀芯上部分析，建立动态数学模型。承受的输出压力p2。膜片上方受到调压弹簧作用力，1.1结构模型下方受到输出压力p2的作用。当输出压力小于调压图1是平衡式减压阀的原理结构。弹簧设定的压力时，膜片下移，带动阀芯向下移动，收稿日期:2011－04－11作者简介:张远深(1962—)，男，硕士，副教授，硕士生导师，主要从事流体传动与控制

8、方面的研究工作。E－mail:zhangchun_1986@163.com。·136·机床与液压第40卷则阀开口增大，输出压力增加，直至到设定的压力;当输出压力大于调压弹簧设定压力时，膜片向上移动，复位弹簧推动阀芯向上移动，阀口开度减少，输出压力减少，直至达到新的平衡为止。当减压阀处于平衡状态时，力平衡方程为:F=Ap+F122即:F－F12p=(1)2A由上式可见，不含有输入压力p1，说明阀的输入压图2阀芯受力示意图力波动时不会影响输出压