【摘要】： 本文分析了國(guó)內(nèi)外高壓減壓閥的研究現(xiàn)狀,根據(jù)排載空氣減壓閥的具體性能要求,提出了技術(shù)方案,設(shè)計(jì)出排載空氣減壓閥,研制出樣機(jī),并進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究。排載空氣減壓閥屬于超高壓力級(jí)別的氣動(dòng)元件,最高輸入壓力達(dá)30MPa,相當(dāng)于常用氣動(dòng)系統(tǒng)壓力的30倍以上。 高壓化是氣動(dòng)系統(tǒng)高速化的重要手段,工作壓力提高,有利于運(yùn)動(dòng)速度、輸出力和流量的控制,也有利于元件小型化,因此,排載空氣減壓閥的研制具有十分重要的工程實(shí)際意義,也為國(guó)家急需的某重大裝備實(shí)現(xiàn)奠定了一定基礎(chǔ)。 首先,對(duì)排載空氣減壓閥進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括壓力調(diào)節(jié)方式、壓力比較機(jī)構(gòu)、調(diào)壓彈簧配置方式、閥芯受壓形式和閥口密封形式等主要結(jié)構(gòu)。其中采用的平衡式進(jìn)氣閥芯結(jié)構(gòu)能滿足超高壓力輸入下的調(diào)壓要求,并解決了流量特性和調(diào)壓特性之間的矛盾。 其次,在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,建立了排載空氣減壓閥的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,利用工程計(jì)算軟件MATLAB對(duì)所建立模型進(jìn)行計(jì)算,分析主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)排載空氣減壓閥動(dòng)態(tài)性能的影響,以優(yōu)化其動(dòng)態(tài)調(diào)壓特性。借助專(zhuān)業(yè)的流體仿真軟件FLUENT對(duì)排載空氣減壓閥在兩種不同閥口形式下的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,直觀反映了閥內(nèi)部氣體的流動(dòng)狀態(tài),真實(shí)描述了閥內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)等分布情況,以確定優(yōu)化后的閥口結(jié)構(gòu)。 最后,研制出排載空氣減壓閥樣機(jī),并建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)樣機(jī)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了排載空氣減壓閥具有較好的調(diào)壓性能,穩(wěn)壓精度高,最大穩(wěn)壓誤差不超過(guò)0.01MPa,基本滿足研制技術(shù)要求。 排載空氣減壓閥的研究為高壓減壓閥特別是較大輸入壓力,較小輸出壓力的高壓減壓閥研究奠定了基礎(chǔ),為此類(lèi)高壓氣動(dòng)元件的研究提供了重要參考。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【圖文】：

11①調(diào)壓手柄 ②調(diào)壓彈簧 ③膜片 ④閥芯 ⑤復(fù)位彈簧圖 2.1 背壓式減壓閥閥芯受力分析，1p 為輸入壓力，2p 為二次壓力，1A 為膜片有效受壓面積，2A 為閥通口 為調(diào)壓彈簧預(yù)壓力，2F 為復(fù)位彈簧預(yù)壓力，1K 為調(diào)壓彈簧的剛度，K剛度，s為閥口開(kāi)啟行程。1 2A >> A，故作用在膜片下面的壓力必將膜片頂起而使閥口關(guān)閉。在閥口下作用在膜片上的力平衡方程為：1 2 2 1 2 2 1 2F + A p = A p + A p + F次壓力2p 降低，則因1 2A >> A，作用在膜片上的向下力增大，因此，有下

13①調(diào)壓手柄 ②調(diào)壓彈簧 ③膜片 ④閥芯 ⑤復(fù)位彈簧圖 2.2 平衡式減壓閥閥芯受力分析當(dāng)閥口處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，膜片處于自由狀態(tài)，進(jìn)氣閥芯上部下部都受二次壓力2p 的，當(dāng)閥芯上下有效面積相等時(shí)，對(duì)閥芯建立力的平衡方程，則有1 2 1 2F F = A p(2.與式 2.1 比較，式 2.7 不包括1p 和2A 兩項(xiàng)，這表示輸入壓力和閥口大小與膜片受力無(wú)關(guān)。也就是改變輸入壓力時(shí)，二次壓力無(wú)變化，這是平衡式進(jìn)氣閥芯結(jié)構(gòu)減壓閥要特性。在式 2.7 中，若使二次壓力2p 降至'2p ，則作用在膜片上的向下力大于向上力，

根據(jù)排載空氣減壓閥性能要求，通過(guò)對(duì)壓力調(diào)節(jié)方式、壓力比較機(jī)構(gòu)、調(diào)壓彈簧配置方式、閥芯受壓形式等分析與比較，設(shè)計(jì)出排載空氣減壓閥總體結(jié)構(gòu)及工作原理。排載空氣減壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖如圖2.4所示，主要由閥座、閥體、閥芯、復(fù)位彈簧、調(diào)壓彈簧、壓力比較活塞等組成。P1為輸入壓力，P2為二次壓力。工作原理如下：比較活塞上方受到調(diào)壓彈簧力作用，下方受到二次壓力P2作用，當(dāng)二次壓力小于通過(guò)調(diào)壓彈簧設(shè)定的目標(biāo)壓力時(shí)，活塞下移，帶動(dòng)閥芯下移，則閥開(kāi)口變大，節(jié)流壓差減小，二次壓力增加，直至達(dá)到目標(biāo)壓力；當(dāng)二次壓力大于通過(guò)調(diào)壓彈簧設(shè)定的目標(biāo)壓力時(shí)，活塞上移，帶動(dòng)閥芯上移，閥開(kāi)口變小，節(jié)流壓差增加，二次壓力降低

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760107