直动式减压阀特性曲线仿真

意大利duplomatic直动式减压阀原理图duplomatic减压阀是带集成电动比例控制的直动式减压阀，连接表面符合ISO 4401标准，减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。

从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。

然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

-用作先导阀，用于液压回路的压力控制。

-阀门可用于不同类型的集成电子设备，具有模拟或现场总线接口：具有紧凑型集成电子元件的 GL版本，具有模拟接口或带有IO-Link和CanOpen 的现场总线，具有5针M12连接；GH版本，带集成电子设备，用于现场总线，主连接为11极+ PE。

-它们具有螺线管电流监视功能。

-提供五个压力调节范围，高350 bar。

-阀门易于安装。

数字卡直接管理设置。

作用原理：减压阀的是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节。

定比减压原理是利用阀体中浮动活塞的水压比控制，进出口端减压比与进出口侧活塞面积比成反比。

这种减压阀工作平稳无振动；阀体内无弹簧，故无弹簧锈蚀、金属疲劳失效之虑；密封性能良好不渗漏，因而既减动压（水流动时）又减静压（流量为0时）；特别是在减压的同时不影响水流量。

工作原理：减压阀是采用控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内，并在阀体内或阀后喷入冷却水，将介质的温度降低，这种阀门称为减压减温阀。

减压阀快易优自动化选型有收录。

该阀的特点，是在进口压力不断变化的情况下，保持出口压力和温度值在一定的范围内。

集成电子产品-原理图：注意事项1.为了操作和维护方便，该阀一般直立安装在水平管道上。

智者论道智库时代 ·241·减压阀是机车空气管路系统的重要部件，本文利用AMESim 软件对减压阀进行建模并仿真分析，得到减压阀各关键参数的最优取值范围，为减压阀的选型提供依据。

一、减压阀结构及工作原理图1为减压阀结构原理图[1]。

如图所示，初始状态时，低压腔室p2中无压力，调压弹簧2推动膜片4和阀杆5下移，阀杆5再推动阀芯7下移，阀口打开，此时高压腔室p1中压力空气输入到低压腔室p2中。

低压腔室p2压力逐渐上升，同时经阻尼孔6流向膜片4下表面腔室。

当膜片4下表面气体向上推力F2等于调压弹簧向下推力F1时，阀芯7在复位弹簧8的作用下向上移动，阀口关闭，高压腔室p1中压力空气输入到低压腔室p2中的通道关闭，低压腔室p2中的气压不再上升，此时低压腔室p2中即有稳定压力输出。

通过调节调压弹簧2、3的预紧力，即可调节减压阀的输出压力[2]。

图1 直动式减压阀结构原理图1、手柄；2、调压弹簧；3、溢流阀；4、膜片；5、阀杆；6、阻尼孔；7、阀芯；8、复位弹簧二、减压阀AMESim 模型建立A M E S i m (A d v a n c e d M o d e l i n g Environment for performing Simulationof engineering systems)为多学科领域复杂系统建模仿真平台。

用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入分析，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。

AMESim 软件采用基于物理化图形建模方法，因此对于气动减压阀来说，利用AMESim 软件建模仿真更加方便与准确[3]。

减压阀的AMESim 模型如图2。

调压弹簧3推动阀芯质量块5向右移动，阀芯6打开，高压腔室9内压力空气通过阀口进入低压腔室12中，进一步经过阻尼孔11进入膜片下腔室10。

当膜片下腔室10中压力作用在膜片上推力F2等于调压弹簧3对膜片下推力F1时，阀芯6向左移动，阀口关闭，高压腔室9中压力空气通向低压腔室12的通道关闭，低压腔室12中压力稳定在设定压力值。

减压器特性实验1 实验目的（1）深入了解减压器工作原理及其工作特性。

（2）研究减压器的静态特性，掌握测定减压器静态特性的方法，掌握减压器静态特性的一般规律。

（3）了解减压器的过渡过程压力曲线测定方法，增加对减压器动态特性的感性认识。

2 实验背景2.1减压器的应用减压器不仅广泛应用于油、气工业、化工行业、能源工业、基础设施建设等行业，在航空航天领域也发挥着重要作用。

在航天行业中，减压器可应用于地面设备(包括地面试验设备)、导弹/运载火箭和卫星航天器。

具体而言，减压器可用于：（1）地面试验吹除系统。

受系统工作压力的限制，此类减压器出口压力较低，精度要求也不是很高，但质量流量大，要求有较好的启动稳定性。

（2）地面试验或弹箭体供气系统。

对于使用气体推进剂的地面发动机试验系统或弹箭体而言，其供气系统中都必须使用到减压器，以保证稳定的压力和流量供应，对减压器的精度!动态特性要求较高。

（3）地面试验或弹箭体液体推进剂输运系统。

减压器为推进剂储箱提供恒定的压力，进而为发动机提供需要的推进剂，其出口压力影响到发动机的工作状态，直接关系到整个系统推进剂供应的准确性与安全性，是影响整个发动机推力稳定性的一个重要因素，因此对减压器精度要求较高。

（4）航天器的姿态和轨道控制。

在卫星、探空火箭、宇航控制系统、空间站对接操纵系统中以及弹体姿态控制系统中的的冷气推进系统中，减压器出口的气体直接送至喷管进行姿态或轨道控制，具有开启次数频繁，流量变化大的特点，对动态特性、工作范围、控制精度、可靠性和寿命都有较高的要求。

（5）提供基准压力或控制其它调节器。

利用减压器出口压力稳定的特点，将其作为其它压力调节器的基准元件，具有流量小，动态稳定性好的特点。

2.2减压器的工作原理以图1.1所示的最为典型的直动型减压阀的构造为例简单阐述减压阀的工作原理。

旋转减压阀上方手柄压紧调节弹簧，调节弹簧通过溢流阀座向下压膜片，进而向下压主阀芯杆、主阀芯而打开主阀芯，一次侧入口压缩空气经过主阀芯流向二次侧出口。

题目气动作业之直动式减压阀关键参数仿真姓名与学号马韶君(**********)年级与专业机械电子工程1002班所在学院机械工程学系（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。

压力特性曲线是指在流量不变时，输入压力变化引起输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；理想的特性曲线如图所示。

减压阀理想的特性曲线（2） 受力分析及特性曲线①作用在主阀芯及膜片受力分析：“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，膜片面积为A ，弹簧预紧压缩量为X0，弹簧刚度为K ，阀口开度为ΔX ，则力学平衡方程如下：220221)(A P X X K A P A P +∆-=+（1）式（1）变换可得：)/())((22102A A A P X X K P --∆-=（2）当流量增加时，阀口开度增加，P2 会减小；当P1 增加时，为了保证流量不变，阀口开度会减小，P2 会增加。

②经查阅，一维等熵流动的质量流量的精确计算公式为：G=这里我们取：11111**-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+γγγγRT P S ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+γγγγγ11221211*1*12**P P P P RT P S 5283.012≤P P 5283.012>P P 5283.012>P P即：(3)将因为气体流动很快，故可将气体流动过程视为绝热过程,有γ=1.4。

另外，取标准状态下空气密度ρ＝1.205㎏/m ³ ,得到流量表达式（4）③减压阀参数的选取 阀口半径r2—10mm膜片半径r1—20mm弹簧刚度K —100KN/m 锥阀锥角—45°气体常数R —287.1N ·m(Kg ·K)气体温度T —300K弹簧预紧压缩量为X0—20mm主阀芯的面积4242r A π=, 膜片面积421r A π=。

2006年第5期导弹与航天运载技术No.52006总第285期MISSILE AND SPACE VEHCILE Sum No.285收稿日期：2005-08-09作者简介：陈晓琴(),女,工程师,主要从事液体火箭发动机阀门的研制工作文章编号：1004-7182(2006)05-0045-05减压阀充填过程动态特性仿真陈晓琴（北京航天动力研究所，北京，100076）摘要：通过建立减压阀充填过程动态数学模型，进行非线性仿真计算，得出减压阀以及管路中各腔压力响应特性，进而用过渡时间及超调量分析减压阀的稳定性，给出减压阀结构参数和工作参数对动态特性的影响。

关键词：火箭发动机；减压阀；仿真；稳定性中图分类号：V43文献标识码：ADynamic Simulation of the Pressure Reducing V alve in Filling ConditionsChenXiaoqin（Beijing Aerospace Propulsion Institute ，Beijing ，100076）Abstr act ：A nonlinear simulating computation is performed by establishing a dynamic mathematical model of the pressure reducing valve in filling process,to characterize the pressure response in the valve and in piping of the system.The stability of the pressure reducing valve are analyzed by the transit time and the overshoot.The influences of several structure parameters and operating parameters on dynamic behavior of the valve are also given .Key Words ：Rocket engine ；Pressure reducing valve ；Simulating ；Stability1前言减压阀充填是将气源的高压减低并稳定到所需的压力，在出口电磁阀打开时给下游的被控阀容腔提供操纵气，其动态特性是当有外界干扰时（此处为出口电磁阀突然打开），减压阀内部各腔压力的响应特性。

直动式三通电液比例减压阀动态性能研究作者：姚佳来源：《科技创新导报》2012年第35期摘要：建立了直动式三通电液比例减压阀传递函数，对不同出口容腔体积时的动态响应特性进行了试验，分析与试验表明合理设定出口容腔体积可使比例减压阀得到高的动态响应，为工程上需要高响应比例减压阀提供了设计依据。

关键词：直动式电液比例减压阀动态特性传递函数出口受控容腔体积中图分类号：TH137.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02The investigation on dynamic characteristics for direct operated electro-hydraulic three way proportional pressure reducing valveYao JiaElectronic and Information Engineering Department of Changsha Social Work College Changsha，China，410004Abstract：The transfer function for direct operated three way proportional pressure reducing value is presented. The dynamic characteristic of the valve are simulated for different outlet volume. Simulation analysis and experiment sho w that reasonable set the valve core’s outlet control volume size can enable the proportional pressure reducing valve have high dynamic characteristic. It provided design basis on the proportional pressure reducing valve which want to have high frequency-response characteristic.Key words：direct operated electro-hydraulic proportional pressure reducing valve； dynamic characteristic； transfer function； outlet control volume目前工业中液压制动系统的应用越来越广泛，对其制动的快速性提出了更高的要求。

基于AMESim的直动式减压阀动态特性仿真分析顾存行;毛虎平;王强;石运才【摘要】Selecting the direct-acting pressure reducing valve for the study,its mathematical model is established.Based on the analysis of direct-acting pressure reducing valve structure and working principle,and the complex multi-disciplinary systems modeling and simulation platform AMESim,steady-state and dynamic properties are in-depthly analysed and simulated.Then the impact of different numerical parameters is analysed to produce the valve dynamic characteristics.The comparison with the simulation curve and the experimental results shows that:reasonable selection of direct-acting pressure reducing valve body parameters can optimize the dynamic analysis of the valve body,and research results can provide a reliable theoretical basis for the direct-acting pressure reducing valve mechanical design.%选择直动式减压阀为研究对象,建立其数学物理模型,并在分析直动式减压阀的结构和工作原理的基础上,基于复杂的多学科领域系统建模仿真平台AMESim,对其进行稳态及动态的深入分析和仿真计算,分析减压阀不同的数值参数对减压阀动态特性的影响,由仿真曲线和实验结果对比可知:直动式减压阀的阀体参数的合理选取对阀体的动态分析以最优化,研究结果可为直动式减压阀的机械设计提供可靠的理论分析依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P234-237)【关键词】直动式减压阀;AMESim;参数;动态特性【作者】顾存行;毛虎平;王强;石运才【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH137减压阀，又称调压阀，属于压力控制阀的范畴。

直动式减压阀特性曲线的仿真一、直动式减压阀简介减压阀的作用是将系统压力减压、稳压的一种控制元件，其调节方式粉直动式、先导式两种。

如图所示，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，F S为弹簧压紧力，当P2A＜F S时，主阀芯向下移动，主阀口打开，P2上升；当P2A＞F S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F S/A时，膜片上的受力会保持平衡状态。

二、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。

三、减压阀的工作原理和受力与流量分析1.作用在主阀芯及膜片受力分析：“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F S，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ΔX，则力学平衡方程如下：2.阀内流量与压强的分析：根据气体伯努利质量流量方程：Se—有效截面积；阀口的最小面积呈圆台状，且阀口半径，锥阀锥角，计算得k—气体的比热容，理想气体比热容为1.40；R—气体常数；T—气体温度3.参数选择阀口半径r2—8mm膜片半径r1—18mm弹簧刚度K—100KN/m标准状态下的气体密度—1.185kg/m³锥阀锥角—45°气体常数R—287.1N·m(Kg·K)气体温度T—293.15K弹簧预紧压缩量为X0—15mm四、利用Matlab仿真生成特性曲线1.出口压力与气体流量的特性曲线利用之前得出的力学平衡方程和质量流量方程，并且通过中间变量△X，可以求得p2与Q 的关系，进而得到特性曲线。

基于AMESim减压阀动态特性仿真与试验研究滕浩;石玉鹏;张亮;臧辉【摘要】为解决运载火箭高压小流量减压阀在低温-40℃下出现出口压力剧烈波动及起动段压力长时间下降的问题,对减压阀进行了动态仿真和试验研究.建立了仿真数学模型,用AMESim工具仿真减压阀的压力、阀芯位移动态特性,结果与试验数据基本一致.研究表明起动段压力长时间下降及压力爬行是因摩擦力所致.改进的高压密封结构,消除了减压阀低温条件下出口压力的剧烈波动.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2015(032)001【总页数】7页(P48-53,67)【关键词】减压阀;动态特性;泄漏;摩擦力【作者】滕浩;石玉鹏;张亮;臧辉【作者单位】上海宇航系统工程研究所,上海201109;上海宇航系统工程研究所,上海201109;上海宇航系统工程研究所,上海201109;上海宇航系统工程研究所,上海201109【正文语种】中文【中图分类】V434.230 引言减压阀是运载火箭氦增压系统中的关键单机。

在减压阀研制过程中，出现了－40℃低温条件下出口压力剧烈振荡以及启动段压力长时间下降的问题。

出口压力的剧烈振荡会影响增压输送系统增压，严重时可导致火箭发射失败。

文献［1］对大流量减压阀在增压过程中出现的压力剧烈振荡问题建立了非稳态模型并进行数值计算，研究了减压阀的振荡特性。

文献［2］针对高压气动减压阀，建立了考虑泄漏影响的数学模型，分析了泄漏对减压阀压力响应的影响。

文献［3］将摩擦力等非线性因素引入减压阀动态特性分析中，建立了气体减压阀动态数学模型，分析了摩擦力的存在对阀芯迟滞效应的影响。

这些研究主要针对减压阀起动及稳态工作特性的分析，但对因变流量泄漏及摩擦力的存在对整个增压过程压力振荡的动态分析较少涉及。

本文考虑减压阀工作过程中存在摩擦力、泄漏、阻尼、起动冲击、负载突变等影响减压阀动态性能的因素，对减压阀的动态响应特性进行了研究。

1 减压阀结构原理减压阀结构如图1所示。

分类号密级U D C 单位代码 10151 气动减压阀流量特性的仿真研究张利成指导教师王祖温职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别硕士学科（专业）轮机工程论文完成日期 2011年6月答辩日期答辩委员会主席Simulation Research on Flow Characteristics of PneumaticRegulatorA thesis Submitted toDalian Maritime UniversityIn partial fulfillment of the requirements for the degree ofMaster of EngineeringbyZhang Licheng(Marine Engineering)Thesis Supervisor: Professor Wang ZuwenJune 2011大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文“气动减压阀流量特性的仿真研究”。

除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。

本声明的法律责任由本人承担。

学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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液压阀图解液压控制阀是液压系统中用来控制液流方向、压力和流量的元件。

借助于这些阀，便能对液压执行元件的启动和停止、运动方向和运动速度、动作顺序和克服负载的能力等进行调节与控制，使各类液压机械都能按要求协调地工作。

液压阀可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。

1 单向阀图解1 普通单向阀普通单向阀的作用，是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。

图3-43（a）所示是一种管式普通单向阀的结构。

压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。

但是压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。

图3-43（b）所示是单向阀的职能符号图。

图3-43 单向阀(a)结构图(b)职能符号图1—阀体2—阀芯3—弹簧2 液控单向阀当控制口无压力油通入时，液控单向阀的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口P1流向通口P2，不能反向倒流。

当控制口K有控制压力油时，因控制活塞推动顶杆顶开阀芯，使通口P1和P2接通，油液就可在两个方向自由通流。

1）内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号如图3-44所示。

1单向阀芯3弹簧4控制活塞X控制口A正向进油口B反向进油口A1密封锥面图3-44内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号此类液控单向阀适用于系统压力较低的场合。

图3-45所示为内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路。

图3-45内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路2）内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀带卸荷小阀芯的液控单向阀适用于反向压力较高、流量较大的场合。

此类液控单向阀利用卸荷小阀芯在反向开启前泄去系统压力，由此避免了液压冲击，并大大降低了开启主阀的压力。

图3-46所示为内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀结构原理图与符号。

直动式纯水溢流阀的动态特性仿真＊袁桂锋#赵连春#王传礼!安徽理工大学机械工程系#安徽淮南23200l "摘要I 纯水液压已成为液压发展的新方向 纯水溢流阀作为纯水液压系统的关键部件之一 已成为液压界研究的新热点O 本文建立了直动式纯水溢流阀动态特性的数学模型 利用Ma t i ab 软件仿真分析了其动态性能 得到了影响其动态性能的主要参数O 仿真结果表明直动式纯水溢流阀的动态性能良好 满足实用要求 在解决腐蚀等问题的基础上 能够代替油压溢流阀O关键词I 纯水液压;溢流阀;动态特性;仿真中图分类号I T~l37.52+l 文献标识码I A 文章编号I l00l -388l 2006 6-088-3N u m e r i c al s i m u l at i onof wat e r h yd r au l i c r e l i e f v al veY U A Ng ui f e ng Z ~A Ol i a nc hun W A N gc hua ni iD e pt .o f M e c ha ni c a i e ng i ne e r i ng A nhui U ni v e r s i t y o f Sc i e nc e a nd T e c hno i o g y ~ua i na n A nhui 23200l c hi naA b s t r ac t 1T he w a t e r hy dr a ui i c t e c hni gue ha s be e n t he t r e nd i n o f hy dr a ui i c t e c hni gue .A s o ne o f t he ke y c o m po ne nt s o f t he w a t e rhy dr a ui i c s y s t e mw a t e r r e i i e f v a i v e i s f o c us e d o n i n m a ny r e s e a r c he s .A ppi y i ng s i m ui a t i o n s o f t w a r e M a t i a b t he dy na m i c c ha r a c t e r i s -t i c s o f t he w a t e r hy dr a ui i c r e i i e f v a i v e w e r e pr e s e nt e d by s i m ui a t i o n a na i y s i s .T he s i m ui a t i o n r e s ui t s i ndi c a t e t ha t t he w a t e r r e i i e f v a i v e ha s g o o d dy na m i c pe r f o r m a nc e a nd c a n be a do pt e d i n pr a c t i c a i a ppi i c a t i o n ba s e d o n a v o i di ng t he pr o bi e m s a s c o r r o s i o n e t c .K e yw or d s 1W a t e r hy dr a ui i c ;R e i i e f v a i v e ;D y na m i c c ha r a c t e r i s t i c s ;Si m ui a t i o n纯水作为液压传动介质具有价格低廉\环境友好\阻燃性好\清洁无毒\传动效率高等优点 因此成为液压技术发展的新方向之一O 溢流阀在液压系统中可起稳压作用 是液压系统中的关键部件 这类阀在工作中除保证在稳态情况下有足够的控制精度外 还须保证具有足够的动态品质O 故纯水溢流阀的动态性能对于纯水液压系统是十分重要的O 当溢流阀在一个确定的调定压力下工作 其溢流流量g 随着负载工况的变化而变化O 溢流阀的动态特性就是指当流过溢流阀的流量发生阶跃变化时 溢流阀所控制的液体压力随时间的变化过程O 其动态品质是指溢流阀在接受一个流量阶跃信号@s 以后 由一个稳定的压力转变到另一个稳定压力的变化过程;它包含有动态超调量和过渡时间两个内容O 它决定溢流阀的快速响应性能 也影响整个液压系统的动态精度O 下面将建立直动式纯水溢流阀的数学模型并使用Ma t i ab 软件和其软件包Sim ui i nk 对其进行动态特性分析O 1 直动式溢流阀动态数学模型的建立图l 直动式溢流阀的工作原理图如图l 所示为直动式溢流阀的工作原理图O 其中R 为节流阻尼孔O 为了分析简化 作如下假设1l 阀芯的自重忽略不计O2 阀芯运动时只考虑粘性阻力的影响O3 不考虑泄漏量Ol.l 阀口的流量方程@=c d cx 2p p s -p 0!式中1@为阀口的流量 m 3/s ; c d 为流量系数;c 为阀口周长 m ; x 为阀口开度 m ; p s 为泵供液压力 P a ; p 0为回液压力 Pa ; p 为水的密度 kg/m 3O l.2 阻尼孔的流量方程@l =s g n p s -p l c A R A R2p p s -p l !式中1@l 为阻尼孔的流量 m 3/s ; c A R为阻尼孔流量系数; A R 为阻尼孔过流面积 m 2;p l 为阀下腔压力 Pa O l.3 阀芯的运动微分方程md 2x d t2+B d xd t + s p s + x =A l p l - x 0式中1 s 为稳态液动力系数 且 s =c d c l c x c o s 9; B 为阀芯运动粘性阻尼系数 N s /m ;m 为阀芯质量 kg ;为弹簧刚度 N /m ;88 机床与液压 2006.N o .6＊基金项目I 安徽省教育厅自然科学基金资助 项目编号为12005kj042z dA l 为阀芯下端面积*m 2x 0为弹簧预压缩量*ml.4 控制腔连续性方程@s -@-@l=V B G d p sd t式中E @s 为泵供液流量*m 3/s V 为控制腔的容积*m 3B G 为水的弹性体积模量l.5 敏感腔连续性方程@l =V l B G d p ld t+A ld x d t 式中E V l 为敏感腔容积*m 3表l 溢流阀动态仿真参数参数数值参数数值参数数值参数数值参数数值@s l >l0-4c A R 0.7m l.0>l0-2B 7.5>l0-2V 6>l0-4B G 2.4>l09A R 5.0>l0-7p l.0>l03A l 3.l4>l0-5V ll.6>l0-62>l05c 0.03x 0l.25>l0-3c d0.6c o s 90.358c l0.9p 02 M a t i a b 和Si m ui i nk 简介M a t i a b 软件作为目前国际最为流行的计算机辅助设计及科学计算软件*提供了强大的矩阵处理和二~三维图形绘制功能*具有较高的可信度和灵活的使用方法*非常合适用于计算机辅助设计 Sim ui i nk 是集成在Ma t i ab 中的动态系统建模~仿真工具*具有开放性*可以用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统*因此功能十分强大 其特点在于E 一方面*它是Ma t i ab 的扩展*保留了所有Ma t i ab 的函数和特性 另一方面*它用模块组合的方法来使用户能够快速~准确地创建动态系统的计算机模型*方便地实现系统动态特性的仿真与优化 与此同时仿真结果的可视化使得设计者很直观地分析影响系统的因素*从而方便地实现系统的优化 使设计者可以将更多的精力集中在系统的设计和矫正上*使得系统的计算机辅助设计向可视化的方向迈进了一大步3 仿真结果图2~3为控制腔容积V 取不同值时的仿真曲线*从两图中可以看出控制腔容积对阀的动态性能有很大的影响E 当控制腔容积较小时阀的压力有一定量的超调*上升的时间较短*随着控制腔容积的增大*压力的超调量减小*但响应较慢 由于控制腔包括管路的容积*故在连接溢流阀时需合理的选择连接管路的长度 同时由图2~3可以看出控制腔容积对输出压力图2 不同前腔容积V<l >时阀位移 的仿真曲线图3 不同前腔容积V<l >时阀输出 压力的仿真曲线和位移的稳态值几乎无影响 而且稳态输出压力达到了9M P a 左右*后面的分析可以看出在适当的参数下其稳态输出压力可以达到llM P a 左右 基本达到油压溢流阀的水平*故此在解决腐蚀等问题的基础上*可以代替油压溢流阀 另外经过仿真可以发现敏感腔的容积V l 对溢流阀的动态性能影响很小<图未给出>为解决纯水溢流阀的腐蚀~气蚀和润滑问题*一些新型材料<如工程塑料~陶瓷等>被用于制造纯水溢流阀阀芯和阀套 采用不同材料制造的阀芯具有不同的质量*采用不同的材料制造的阀套与阀芯匹配时*其阻尼也不相同 为考察不同材料的阀芯和阀套对阀动态性能的影响*需对不同阀芯质量~阻尼的溢流阀进行仿真 图4~5为不同阀芯质量时溢流阀动态特性的响应曲线 图6~7为不同阻尼时溢流阀动态特性的响应曲线 从图中可知E 在其它条件相同的情况下阀的输出压力~阀芯的输出位移与阀芯质量并无直接的比例关系 而阻尼对阀芯的输出位移和溢流图4 不同质量<kg>时阀 输出位移的仿真曲线图5不同质量<kg>时阀 输出压力的仿真曲线图6 不同阻尼<N-s /m > 时阀位移的仿真曲线图7 不同阻尼<N-s /m > 时阀输出压力的仿真曲线-8-&机床与液压’2006.N o .6阀的输出压力的动态品质有较大的影响O 当阻尼较大时,阀的输出压力有一定的超调量,但当阻尼减小到一定值后超调量变得很小O 图6~7中的曲线5为阻尼很小的情况下溢流阀的动态响应O 当阻尼很小时,几乎无超调量,但输出压力降低O为了考察阀芯结构参数对其动态特性的影响,对具有不同阻尼孔直径的纯水溢流阀进行了仿真O 图8~9为阻尼孔直径变化时溢流阀的动态响应曲线O 从图8中可知当其它条件不变时,随着阻尼孔直径的增大,输出压力减小,其上升时间和达到稳态值的时间也较短,但两者相差很小O 从图9中可以看出与输出压力相反,随着阻尼孔直径的增大,阀芯的输出位图8 不同阻尼孔直径 (m m >时阀的输 出压力响应曲线图9 不同阻尼孔直径(m m>时阀的输 出位移响应曲线图l0不同端面直径(mm > 时阀的输出压力响应曲线图ll 不同端面直径(mm > 时阀的输出位移响应曲线移增大,但达到稳态后其位移相差相对较小O图l0~ll 所示为改变阀芯端面直径对纯水溢流阀的动态性能影O 从图中可以看出阀芯端面面积对阀的动态性能有很大的影响O 随着端面直径的增大,阀芯输出位移和输出压力下降很快O 因此在设计纯水溢流阀时,合理选择其结构尺寸是很重要的O4 结束语本文建立了直动式纯水溢流阀的动态数学模型,对直动式纯水溢流阀的动态特性进行了仿真,结果表明其动态性能良好;前腔容积及端面直径对其动态性能影响明显,阻尼~阀芯质量及阻尼孔直径影响较小O 分析结果对纯水溢流阀的设计有一定的借鉴和参考意义O参考文献H l H 盛敬超.液压流体力学 M ].北京:机械工业出版社,l980.H 2H 王春行.液压伺服控制系统 M ].北京:机械工业出版社,l982.H 3H 张志涌,等.精通M a t i a b 6.5版 M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003.H 4H 姚俊,马松辉.Si m ui i nk 4建模与仿真 M ].西安:西安电子科技大学出版社,2002.H 5H 樊瑞,张明.导控溢流阀动态数学模型的建立及动态性能分析 J ].郑州纺织工学院学报,l997(8>.H 6H T a ka y uki N A K A N I S~I ,e t a i .N um e r i c a i s i m ui a t i o n o f w a -t e r hy dr a ui i c r e i i e f v a i v e c ].F i ui d P o w e r .F o ur t h J ~P S I nt e r na t i o na i Sy m po s i uml999J ~P S.I SB N 4-93l070-04-3.作者联系方式I 袁桂锋,电话:0554-*******,e -m a i i :g f y ua n2003@2lc n.c o mO 收稿日期$一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一2005-05-ll !上接第57页"均在设备给定的t l ~t 2范围之内O 经过迭代获得的Z c i ,比优化前的制造成本大大降低O (2>对于同一设备,当加工范围发生变化时,设备所能达到的最低精度t l 也在变化,且加工范围越大,t l 的变化也越大O2 结论在分析了公差与制造成本的基础上,给出满足装配精度下,最低制造成本的公差分配原则O 建立的数学模型~优化计算方法简捷~快速O 对设计工作者在产品的设计初级阶段,结合本厂的实际情况进行公差的优化分析具有实际的指导意义O参考文献H l H A c c o unt i ng f o r m a nuf a c t ur i ng t o i e r a nc e s a nd c o s t s i n f unc -t i o n g e ne r a t i ng pr o bi e m s J ].A SM eJ e ng I nd 98:283-286.H 2H 姚智慧,等.机械制造技术 M ].哈尔滨工业大学出版社,2002.H 3H 赵松年,等.现代机械创新产品分析与设计 M ].北京:机械工业出版社,2000.H 4H 杨继全,等.先进制造技术 M ].北京:化学工业出版社,2004.H 5H 王凤歧,等.现代设计方法 M ].天津:天津工业出版社,2004.H 6H 张世琪,等.现代制造引论 M ].北京:科学出版社,2003.作者简介I 付宝琴(l959->,女,陕西西安人,长安大学副教授,学士,机械制造及自动化实验室主任O 电话:l389l972l67,e -m a i i :c hds nf u@l63.c o m O 收稿日期$2005-04-29~~ 机床与液压 2006.N o .6直动式纯水溢流阀的动态特性仿真作者：袁桂锋， 赵连春， 王传礼， YUAN Guifeng， ZHAO Lianchun， WANG Chuanli作者单位：安徽理工大学机械工程系,安徽淮南,232001刊名：机床与液压英文刊名：MACHINE TOOL & HYDRAULICS年，卷(期)：2006(6)被引用次数：6次1.盛敬超液压流体力学 19802.王春行液压伺服控制系统 19823.张志涌精通Matlab 6.5版 20034.姚俊;马松辉Simulink 4建模与仿真 20025.樊瑞;张明导控溢流阀动态数学模型的建立及动态性能分析 1997(08)6.Takayuki NAKANISHI Numerical simulation of water hydraulic relief valve1.贺小峰.王学兵.李壮云.HE Xiao-feng.WANG Xue-bing.LI Zhuang-yun直动式水压溢流阀的动态特性分析与试验[期刊论文]-机械与电子2007(2)2.叶献华.王传礼.袁桂锋.YE Xian-hua.WANG Chuan-li.YUAN Gui-feng直动式纯水溢流阀的流场仿真[期刊论文]-煤矿机械2007,28(3)3.黄雪峰直动式水压溢流阀压力特性研究[学位论文]20084.柴光远.黄楠.颜丽娜.CHAI Guang-yuan.HUANG Nan.YAN Li-na直动式纯水溢流阀的动态特性分析[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2008(10)5.朱碧海.李壮云.贺小峰.朱玉泉.张铁华一种新型水压直动式溢流阀的动态性能仿真和实验研究[期刊论文]-流体机械2004,32(8)6.黄雪峰.刘桓龙.柯坚.HUANG Xue-feng.LIU Huan-long.KE Jian直动式水压溢流阀阀口压力特性研究[期刊论文]-机械工程与自动化2009(2)7.刘轶.贺小峰.LIU Yi.HE Xiao-feng基于MATLAB的水压溢流阀动态特性仿真[期刊论文]-机械工程与自动化2007(5)8.蒲昌顺.黄星德.谭宗柒基于Matlab/Simulink的先导式溢流阀研究[期刊论文]-机电信息2010(6)9.韩新苗.聂松林.葛卫.刘谦.HAN Xinmiao.NIE Songlin.GE Wei.LIU Qian先导式水压溢流阀静动态特性的仿真研究[期刊论文]-机床与液压2008,36(10)1.叶献华.王传礼.袁桂锋直动式纯水溢流阀的流场仿真[期刊论文]-煤矿机械 2007(3)2.王洪英.刘元林.刘春生阀口动压反馈直动式溢流阀的结构设计研究[期刊论文]-鸡西大学学报 2009(6)3.罗鹏.田宁.赵丹洋二级管道节流过程中气蚀数值模拟[期刊论文]-沈阳化工大学学报 2011(1)4.刘轶.贺小峰基于MATLAB的水压溢流阀动态特性仿真[期刊论文]-机械工程与自动化 2007(5)5.黄雪峰.刘桓龙.柯坚直动式水压溢流阀阀口压力特性研究[期刊论文]-机械工程与自动化 2009(2)6.胡勇.周建军.贾方利用功率键合图和SIMULINK实现溢流阀的动态仿真[期刊论文]-河南科技大学学报（自然科学版） 2009(4)。

液压阀选型设计指南1 范围本规范规定了液压阀的设计原则、注意事项、液压阀各项参数的选择，以及例举了液压阀选型选型的案例。

2 规范性引用文件下列文件的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 786.1 流体传动系统及元件图形符号和回路图.第1部分：用于常规用途和数据处理的图形符号Q/SY 015 041 液压阀选用规范3 术语、符号及定义Q/SY 015 041确定的术语、符号和定义适用于本文件。

3.1压力控制阀在液压系统中,用来控制流体压力的阀通称为压力控制阀。

3.2流量控制阀在液压系统中,用来控制流体流量的阀统称为流量控制阀。

3.3方向控制阀在液压系统中,用来控制流体流动方向的阀通称为方向控制阀。

3.4多路换向阀由两个以上换向阀为主体的组合阀,在不同液压系统中常将安全阀、单向阀、过载阀、补油阀、分流阀、制动阀等阀类组合在一起。

3.5 公称流量液压阀名义上规定的流量。

3.6 公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。

3.7 额定压力阀长期工作所允许的最高压力。

4 工作原理与结构型式4.1 液压阀的分类根据液压阀在液压回路中所起的作用,通常分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、多路换向阀、截止阀、逻辑元件及其它七大类, 七大类型的阀根据功能的不同又有所细分，详见表1。

表1 液压阀按功能分类表根据液压阀的结构，可分为滑阀、转阀和座阀。

滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度。

锥阀与球阀阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。

而按安装连接方式，液压阀又可分为管式阀、板式阀、叠加阀、插装阀。

管式阀直接与油管连接，安装方便，但系统分散，管路复杂，易出现漏油故障点。

板式阀与叠加阀阀体进出口通过连接板与油管连接，便于集成。

插装阀将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能，结构紧凑。

液压建模与系统仿真结课作业直动式溢流阀的动态特性仿真姓名郑文婧学号************学院能源与动力工程专业动力工程2014年7月10日直动式溢流阀的动态特性仿真溢流阀一种压力控制阀，在液压设备中主要起定压溢流作用，稳压作用，系统卸荷作用和安全保护作用。

定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量，当系统压力增大时，会使流量需求减小，此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。

稳压作用：溢流阀串联在回油路上，溢流阀产生背压运动部件平稳性增加。

系统卸荷作用：在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀，当电磁铁通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷，溢流阀此时作为卸荷阀使用。

安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭，只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10%～20%）。

1、基于Matlab 的直动式溢流阀的仿真1.1、液压系统及动态过程任何一个液压元件总是在某一定的液压系统中工作的。

在绘制功率键合图，进行动态分析时，总是针对某一具体动态过程进行研究的。

本研究的直动式溢流阀调压系统的液压原理图如图1-1所示。

在图中所示情况下，液压泵的供油经电磁阀流回油箱，当电磁阀突然通电关闭时，直动式溢流阀由原来的关闭状态到打开溢流，直到系统达到新的静平衡状态的瞬态响应过程。

图1.1-1 直动式溢流阀调压系统的液压原理图在上图中，因重点研究的是溢流阀，因此对溢流阀本身的影响特性的因素考虑的多一点，其他不必要的可忽略不计。

为了便于分析，需要画出直动式溢流阀的的结构简图，该结构简图及其与系统其他部分的关系如图1-2。

图1.1-2 所研究系统的结构简图量I 阀、阀口液阻R 阀、阻尼孔液阻R 孔，及阀芯底部控制油压力p 控。

此外，系统其他部分考虑的因素有：泵的泄露液阻R 泄、管道（主要是软管）液容C 管及模拟负载的节流阀液阻R 节。