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家用调压器设计公式的推导与建立2009-03-14 17:301、引言目前，在家用调压器(又称减压阀)的设计中，尚难找到系统的设计公式可供参考。如何建立相应的设计公式?这一问题的解决，对于家用调压器的设计，无疑是十分有益的。本文将分橡胶膜片受力分析、弹簧压缩量计算、膜片弹力系数计算、杠杆阀行程计算、杠杆阀阀门开度计算、阀门喷嘴确定及流量汁算等几个部分，推导及建立相关的计算公式。本文设计公式的应用仅限于采用杠杆式阀的调压器。2、橡胶膜片受力分析橡胶膜片的受力情况见图1。图中各项力的含义如下：FP2X：出口压力P2x(对膜片的作用力；Fpamb：大气压力Pamb对膜片的作用力；Fx：弹簧对膜片的作用力；FPlx：在进口压力P1x的作用下，杠杆对膜片的作用力；G0:膜片重力G膜、弹簧重力G弹、膜片上附件重力G附之合力。各项力的计算公式如下：式中：B杠杆式节流阀短臂长度，mm；A杠杆式节流阀长臂的长度，mm；d减压阀喷嘴孔直径，mm；力FPlx是喷嘴处压力对杠杆作用所引起的对膜片的拉力。杠杆的受力简化如图2所示(利用此简化所计算的FPlx值是近似值，不影响后面弹簧压缩量的计算)，Fplx图中Fplx值相等，方向相反。4、膜片弹力系数Km的确定在进口压力P1x一定的情况下，改变弹簧压缩量，测量弹簧压力量的变化值，就可确定膜片弹力系数Km，公式推导如下：根据弹簧压缩量的通用公式(7)，改变弹簧压缩量，可得到：由于式中K、Dt、Dm均为定值，通过实验测量弹簧压缩量的变化值Y及调压器出口压力P2x的变化值P2x2、P2xl，即可算出Km值。5杠杆阀行程计算杠杆阀由杠杆(推杆)及阀杆组成。杠杆阀的行程，即杠杆在力的作用下，绕支点转动，其在水平方向的移动距离。通过计算杠杆在水平方向的移动距离，即可得到杠杆阀的行程。将杠杆阀简化如图3，0为杠杆支点，为杠杆长臂与过。点垂线间的夹角，设计时为定值；为杠杆长、短臂间的来角。A为杠杆受力点距支点的距离；B为阀杆中心支点距离。X、Y分别为杠杆在X、Y方向移动的距离；角为杠杆移动Y时所对应的转角。0-0为杠杆的初始位置；1-1为杠杆的移动位置。通过几何作图可以得到杠杆阀推杆行程公式：6、杠杆阀阀门开度k的计算杠杆阀阀门开度与杠杆阀行程密切相关，见图4。 k计算如下：因为式中：k阀门开度，mm；L阀门推杆长度，mm；Ho杠杆支点到喷嘴的距离，mm；h初始状态，过杠杆短臂
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