调速阀位置对气动系统性能影响

《调速阀位置对气动系统性能影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Page1of4机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICS2000No.1P.50-51调速阀位置对气动系统性能影响的研究熊伟曾令申包钢王祖温摘要：气动系统中的速度控制方法大多采用节流调速，包括进口节流和出口节流。在实际应用中，由于出口节流的调速特性和低速平稳性较好，更多的采用了出口节流，而且一般地都认为调速阀安装得离气缸越近越好。但实际上，有时不便于做到这一点，或者为了操作的方便，将调速阀和换各阀放在一起。这样做，会对系统有些什么影响，影响程度多大，正是本研究的目的。关键词：气动系统；节流调速1引言气系统以其独特的优点在自动生产中得到广泛的应用，气缸作为最常见的执行

2、机构，具有结构简单，速度快，控制方便等优点，因而广泛应用在夹紧、上下料输送等场合。但是气缸的速度并非越快越好，不经控制的速度往往造成气缸在行程终点时产生较大撞击，大大影响了整机的寿命。调节气缸的运动速度大多采用节流调速，包括进口节流和出口节流。在实际应用中，由于出口节流的调速特性和低速平稳性较好，更多的采用了出口节流，而且一般地都认为调速阀安装得离气缸越近越好［1］。图1是典型的进口节流和出口节流调速回路的气动原理图。(a)进口节流(b)出口节流图1出口节流和进口节流调速回路在实际应用中，有时为了调节的方便或者安装空间的限制，希望把调速阀靠近换向阀，这样做对系统的影响怎样?本文以

3、图1所示的调速回路原理图，从理论和实验角度进行了研究。2数学模型为简化建模，作如下假设［2］：(1)在动作过程中，气缸腔内气体与外界无热交换。(2)气源压力恒定，气源温度为环境温度。(3)气缸腔室中气体热力过程为准静态过程。(4)气的内外泄漏均可忽略不计。气缸的充放气过程为一变质量系统的热力过程，根据能量方程有：充气腔：KRTdM=Vdp+KpdV(1)ss排气腔：-KRTdM=Vdp+KpdV(2)由牛顿第二定律可写出气缸活塞运动方程(3)流量公式(4)(5)3实验研究实验在哈尔滨工业大学气动技术中心仿真实验台上进行，图2是实验装置简图。file://C:DOCUME~1d

4、zhang2LOCALS~1TempBMWZ6FID.htm2006-12-8Page2of4图2实验装置简图实验对比了采用出口节流和进口节流调速时，调速阀安装靠近气缸和远离气缸对系统动特性的影响。实验还发现调速阀调节的圈数不同对系统的影响不可忽视。实验结果如图3～图10所示。这些曲线比较了调速阀的不同位置对气动系统性能的影响。虚线表示调速阀靠近气缸的情况，实线表示调速阀远离气缸的情况。实验中使用的气管长度为6.5mm，管道内径为4mm，调整阀最大开度为10圈。图3出口节流位移和速度曲线(阀开度=3圈)图4出口节流位移和速度曲线(阀开度=9圈)图5出口节流压力曲线(阀开度=

5、3圈)图6出口节流压力曲线(阀开度=9圈)file://C:DOCUME~1dzhang2LOCALS~1TempBMWZ6FID.htm2006-12-8Page3of4图7进口节流位移和速度图曲线(阀开度=3圈)图8进口节流位移和速度曲线(阀开度=9圈)图9进口节流压力曲线(阀开度=3圈)图10进口节流压力曲线(阀开度=9圈)图3～图4是采用出口节流时活塞的位移和速度曲线。比较上述两图发现，不管调速阀是靠近还是远离气缸，位移和速度曲线差别很小。图5、图6是采用出口节流时充气压力曲线和放气压力曲线。从上述2个图看出充气压力曲线差别很小，但排气压力曲线有明显的不同，特别

6、是在活塞到达行程终点后的排气过程。如果调速阀越靠近气缸，排气速度越快，调速阀的开度越小，这种现象越明显。图7～图10表示的是采用进口节流调速时，调速阀处于不同位置时活塞位移和速度曲线以及充气腔和放气腔的压力曲线。从图中可以很明显看出采用进口节流时，调速阀的不同位置对系统性能影响比采用出口节流要大。第一，当调速阀离气缸近时，活塞的平均速度相对较小，速度的波动也较小，在活塞的整个行程中，速度逐渐增加。第二，调速阀离气缸较近时，充气腔的压力上升较低，而且达到气源压力的速度更慢，排气压力曲线无明显差别。4结论(1)调速阀在气动系统中的位置可以影响活塞的运动，但影响程度有限，特别是采用出口

7、节流调速时。这一结论表明在实际应用中，为了操作和安装的方便可以不用担心调速阀远离气缸对系统性能造成的负面影响。(2)采用出口节流调速时，不管调速阀靠近还是远离气缸，充气压力曲线差别很小，但排气压力曲线有明显不同，调速阀越靠近气缸，排气速度越快，调速阀的开度越小，这种现象越明显。(3)采用进口节流调速时，当调速阀靠近气缸，活塞的平均速度较低，波动小，在整个行程中，活塞速度逐渐增加；气缸充气压力上升得低，达到气源压力较慢。调速阀远离气缸时，活塞在几乎整个行程中，以接近平均速度的速度运