直動式減壓閥特性曲線推導

1、直動式減壓閥特性曲線推導減壓閥的作用是將系統(tǒng)壓力減壓、穩(wěn)壓的一種控制元件，其調(diào)節(jié)方式分直動式、先導式兩種。直動式減壓閥最為常用。如圖1所示，直動式減壓閥由主閥芯、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)手柄、主閥體組成，其核心部件是主閥芯、膜片和調(diào)節(jié)彈簧。P1為氣源壓力，P2為減壓輸出壓力，F(xiàn)S為彈簧壓緊力，當P2A FS時，主閥芯上移，將主閥口關(guān)閉，膜片繼續(xù)上移，氣體會從膜片的泄壓口溢流到大氣中，使P2下降；當輸出壓力降到調(diào)定壓力 FS/A時，膜片上的受力會保持平衡狀態(tài)。P1圖1直動式減壓閥1 ,減壓閥的特性曲線減壓閥的特性曲線主要為壓力特性曲線、流量特性、溢流特性。壓力特性曲線是指在流量不變時，輸入壓力變化引起輸

2、出壓力變化的特性曲線；流量特性曲線是指在輸入壓力不變時，輸出流量變化引起輸出壓力變化的特性曲線；溢流特性曲線是指溢流量與輸出壓力間的關(guān)系，一般減壓閥的溢流能力很小， 不會在系統(tǒng)中當溢流閥使用，在絕大多數(shù)系統(tǒng)中，一般不用考慮減壓閥的溢流特性曲線。理想的特性曲線如圖 2所示。當P1小于設(shè)定壓力時，主閥芯全開，P2等于P1,當P1大于設(shè)定壓力時，理想的狀態(tài)是P2等于設(shè)定壓力，并保持不變；理想的流量特性曲線為不管流經(jīng)減壓閥的流量如何變化，P2應等于設(shè)定壓力，并保持不變。實際上，由于減壓閥各參數(shù)的相互影響，實際特性與理想特性相差甚遠。圖2減壓閥理想的特性曲線2,受力與流量分析作用在主閥芯及膜片受力分析：

3、“向上的力”有P1作用在主閥芯底部的力，P2作用在膜片上的向上的力；“向下的力”有彈簧力 FS, P2作用在主閥芯的向下的力。假設(shè)作用在主閥芯的面積為A2,彈簧預緊壓縮量為 X0,彈簧剛度為K,閥口開度為 X,則力學平衡方程如下:P1A2+ P2 A=K(X0 - A X) + P2 A2 根據(jù)流體力學中孔口出流公式，流經(jīng)小孔的的流量為：q二扎 4為小孔面積為：(云才一 2 tanfl - x)2cos9sin9)可得如下P1-P2關(guān)系式：function f=f tFlj P2rl=O.OH圭閥芯底部半徑Al=3.14*trl):S主閥芯處卸詐用面狽A2=(k0商：*F2作用鹿片面稅q=0,

4、 01 .*逹審aa?；5.*王閥芯建祁噴斜隹匚40門fC/2-* 2*3.I 2/et)s I as： -2*3. 14*1 r an(aa?1PI*/-*P2A2-P2*Al ?傀 t-cos i *min(aa、 *.sq/t (2*.ah 1P 1P2) /5)-q.當f=0時，可有P1確定P2。3,利用MatLab進行特性曲線推到for循環(huán)體中，P2由P1以1000為步長從1000循環(huán)至100000通過二分法解方程得出,二分法為:從而得到P1與P2的對應關(guān)系:固定P1,則可求的P2與Q的對應關(guān)系:4,心得體會本次作業(yè)，牽涉到了氣動、工程流體力學、理論力學、數(shù)值計算方法和MatLab的相關(guān)知識和技能，具有很好的學科交叉性。由于對減壓閥內(nèi)部的相關(guān)具體尺寸無法確定，網(wǎng)上搜索也很難找到相關(guān)參數(shù)，因而程序的各參數(shù)確定花費了較長時間，而最