直动式减压阀特性曲线推导

1、直动式减压阀特性曲线推导减压阀的作用是将系统压力减压、稳压的一种控制元件，其调节方式分直动式、先导式两种。直动式减压阀最为常用。如图1所示，直动式减压阀由主阀芯、膜片、弹簧、调节手柄、主阀体组成，其核心部件是主阀芯、膜片和调节弹簧。P1为气源压力，P2为减压输出压力，FS为弹簧压紧力，当P2A FS时，主阀芯上移，将主阀口关闭，膜片继续上移，气体会从膜片的泄压口溢流到大气中，使P2下降；当输出压力降到调定压力 FS/A时，膜片上的受力会保持平衡状态。P1图1直动式减压阀1 ,减压阀的特性曲线减压阀的特性曲线主要为压力特性曲线、流量特性、溢流特性。压力特性曲线是指在流量不变时，输入压力变化引起输

2、出压力变化的特性曲线；流量特性曲线是指在输入压力不变时，输出流量变化引起输出压力变化的特性曲线；溢流特性曲线是指溢流量与输出压力间的关系，一般减压阀的溢流能力很小， 不会在系统中当溢流阀使用，在绝大多数系统中，一般不用考虑减压阀的溢流特性曲线。理想的特性曲线如图 2所示。当P1小于设定压力时，主阀芯全开，P2等于P1,当P1大于设定压力时，理想的状态是P2等于设定压力，并保持不变；理想的流量特性曲线为不管流经减压阀的流量如何变化，P2应等于设定压力，并保持不变。实际上，由于减压阀各参数的相互影响，实际特性与理想特性相差甚远。图2减压阀理想的特性曲线2,受力与流量分析作用在主阀芯及膜片受力分析：

3、“向上的力”有P1作用在主阀芯底部的力，P2作用在膜片上的向上的力；“向下的力”有弹簧力 FS, P2作用在主阀芯的向下的力。假设作用在主阀芯的面积为A2,弹簧预紧压缩量为 X0,弹簧刚度为K,阀口开度为 X,则力学平衡方程如下:P1A2+ P2 A=K(X0 - A X) + P2 A2 根据流体力学中孔口出流公式，流经小孔的的流量为：q二扎 4為小孔面积为：(云才一 2 tanfl - x)2cos9sin9)可得如下P1-P2关系式：function f=f tFlj P2rl=O.OH圭阀芯底部半径Al=3.14*trl):S主阀芯處卸诈用面狽A2=(k0商：*F2作用鹿片面稅q=0,

4、 01 .*逹审aa?；5.*王阀芯建祁喷斜隹匚40门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.当f=0时，可有P1确定P2。3,利用MatLab进行特性曲线推到for循环体中，P2由P1以1000为步长从1000循环至100000通过二分法解方程得出,二分法为:从而得到P1与P2的对应关系:固定P1,则可求的P2与Q的对应关系:4,心得体会本次作业，牵涉到了气动、工程流体力学、理论力学、数值计算方法和MatLab的相关知识和技能，具有很好的学科交叉性。由于对减压阀内部的相关具体尺寸无法确定，网上搜索也很难找到相关参数，因而程序的各参数确定花费了较长时间，而最