先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動態(tài)特性

先導(dǎo)式減壓閥在中高壓氣液動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，由于其靜態(tài)和動態(tài)特性對整個回路的工作狀態(tài)有明顯影響，因此，需對減壓閥的工作特性進行研究。針對典型結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)式減壓閥，建立其數(shù)學(xué)模型和仿真模型，根據(jù)仿真結(jié)果對其輸出壓力、流量等靜態(tài)和動態(tài)特性進行分析，可對減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機制有更深刻的理解。

本實用新型涉及一種先導(dǎo)活塞式減壓閥.該閥的主要技術(shù)特征是在已有先導(dǎo)活塞式減壓閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將原來開在主,副閥體上相接構(gòu)成的反饋壓力信號進,出口通道去掉,改為由外接于閥體上的兩根反饋管代替,因而不僅使加工制造容易,結(jié)構(gòu)合理,體積小,重量輕,調(diào)壓性能好,而且清洗,維修更為方便,可廣泛用于對空氣,氧氣,氮氣,二氧化碳,乙炔和惰性氣體等介質(zhì)的輸送.

先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動態(tài)特性仿真結(jié)果表明: 

減壓閥是一種利用氣液流經(jīng)閥口節(jié)流作用產(chǎn)生壓力損失從而使出口壓力( 二次壓力) 小于入口壓力( 一次壓力) 的壓力調(diào)節(jié)閥，內(nèi)部通常利用結(jié)構(gòu)元件作用和壓力差的平衡從而保持穩(wěn)定輸出壓力。定壓輸出減壓閥從結(jié)構(gòu)上可以分為直動式減壓閥和先導(dǎo)式減壓閥。先導(dǎo)式減壓閥雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但在靜態(tài)特性和穩(wěn)定性上優(yōu)于直動式減壓閥，在中高壓氣液動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。減壓閥的靜態(tài)和動態(tài)特性對于整個回路系統(tǒng)的工作狀態(tài)有明顯影響，因此，在液動系統(tǒng)設(shè)計中，有必要對減壓閥的工作特性進行研究分析。

1、先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動態(tài)特性的基本結(jié)構(gòu)

先導(dǎo)式減壓閥主要由壓力調(diào)整機構(gòu)( 先導(dǎo)控制閥) 和流量控制機構(gòu)( 主閥) 兩部分組成，如圖1所示。先導(dǎo)式減壓閥的輸出壓力通過調(diào)整先導(dǎo)閥調(diào)節(jié)螺栓改變調(diào)壓彈簧的彈力得到。一次壓力油液從進油口進入高壓腔，經(jīng)過主閥芯與閥套間的節(jié)流縫隙，得到二次壓力，然后從出油口流出。二次壓力腔通過小孔或溝槽與主閥芯底部容腔相通，且通過主閥芯中部阻尼孔流入主閥芯上部容腔，進而利用通孔將液壓力作用于先導(dǎo)閥的錐形閥芯上。

當(dāng)二次壓力小于最小設(shè)定輸出壓力時，先導(dǎo)閥的閥芯關(guān)閉，主閥芯在平衡彈簧作用下處于位置，此時主閥芯與閥套的節(jié)流縫隙，控制窗口處于全開狀態(tài)，主閥芯阻尼孔中無油液流動，進出容腔短接，減壓閥處于非工作狀態(tài)。當(dāng)二次壓力升高時，先導(dǎo)閥前腔壓力高于調(diào)節(jié)彈簧力，則先導(dǎo)閥打開， 產(chǎn)生先導(dǎo)流量， 主閥閥芯底腔壓力升高，在壓力差的作用下克服平衡彈簧力向上移動，主閥芯與閥套的節(jié)流縫隙減小，即控制窗口減小，二次壓力降低，經(jīng)過相互作用，直到作用在主閥閥芯上的液壓差與平衡彈簧的彈力在新的位置上達到平衡為止。
利用進行仿真具有建模簡便、模型精確、運算快捷的優(yōu)點，能夠有效節(jié)省試驗和設(shè)計成本。當(dāng)減壓閥的輸出壓力較高或通徑較大時，用調(diào)壓彈簧直接調(diào)壓，則彈簧剛度必然過大，流量變化時，輸出壓力波動較大，閥的結(jié)構(gòu)尺寸也將增大。為了克服這些缺點，可采用先導(dǎo)式減壓閥。

先導(dǎo)式減壓閥的工作原理與直動式的基本相同。先導(dǎo)式減壓閥所用的調(diào)壓氣體，是由小型的直動式減壓閥供給的。若把小型直動式減壓閥裝在閥體內(nèi)部，則稱為內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥；若將小型直動式減壓閥裝在主閥體外部，則稱為外部先導(dǎo)式減壓閥。 內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥與直動式減壓閥相比，該閥增加了由噴嘴4、擋板3、固定節(jié)流孔9及氣室B所組成的噴嘴擋板放大環(huán)節(jié)。當(dāng)噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生微小變化時，就會使B室中的壓力發(fā)生很明顯的變化，從而引起膜片10有較大的位移，去控制閥芯6的上下移動，使進氣閥口8開大或關(guān)小、提高了對閥芯控制的靈敏度，即提高了穩(wěn)壓精度。

先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動態(tài)特性主要技術(shù)參數(shù)和性能指標

*：殼體試驗不包括膜片、頂蓋

主要零件材料

流量系數(shù)(Cv)

此時，二次壓力為設(shè)定輸出壓力，而先導(dǎo)閥的閥芯處于微小開啟的平衡狀態(tài)，而經(jīng)先導(dǎo)閥流出的油液流回油缸。當(dāng)輸入壓力或油液流量在一定范圍變化時，由于主閥芯與閥套間的節(jié)流縫隙變化相對量較小，且滑閥面積較大，可以使得輸出壓力始終保持在設(shè)定壓力附近，穩(wěn)定性較好。

4、先導(dǎo)活塞式減壓閥靜態(tài)和動態(tài)特性結(jié)論

利用AMESim 對液動系統(tǒng)中常見的先導(dǎo)式減壓閥進行建模仿真，具有建模簡便、模型精確、運算快捷的優(yōu)點?；诜抡娼Y(jié)果進行靜、動態(tài)特性分析，對減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機制可做到更細致全面的理解，有效節(jié)省試驗和設(shè)計成本。