1、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(3100100557) 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
2、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X，则力学平衡方程如下：（1）2021 )(APXP式（1）变换可得：（2）)/()(2102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。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：11*RTPS12121*2*PS 5283.01P5283.015283.01P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 =1.4。 另外，取标准状态下空气密度 1.205/m ,得到流量表达式0（4）减压阀参数的选取 阀口半径 r2
3、10mm膜片半径 r120mm弹簧刚度 K100KN/m锥阀锥角 45气体常数 R287.1Nm(KgK)气体温度 T300K弹簧预紧压缩量为 X020mm主阀芯的面积 , 膜片面积 。42rA421rA阀口处的截面积:S = （5）.流量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。设P1=2*106pa;由方程（2） 、 （3） 、 （4） 、 （5）可得：（6）;/2210 KAPX12121*2*PRTPSG0Gq422xr（7）422xrs； （8）121210*PRTPSq先将（6）代入（7）得：（9）42/2 2102 KAXrs再将（9）代入
4、（8）得： 121210222102 *4/ PRTPKAPXrq(10)编写matlab的m函数文件如下： function q,p2=llq(p1,p2max)r2=0.01;r1=0.02;K=100000;r=1.205;a=3.14/4;X0=0.02;A1=3.14*(r1)2;A2=3.14*(r2)2;q=zeros(1,10000);p2=linspace(10,p2max,10000);for i=1:10000X=X0-(p1*A2+p2*A1-p2*A2)/K;Se=1.414*3.14*r2*r2-(r2-(x0-(p1*A2+p2*A-p2*A2)/K)2/4;q(
5、i)=0.00236*Se*p1/r;endp1=10bar 时： q,p2=llq(1e6,1.5e6); plot(q,p2,r); xlabel Q(m3/s); ylabel p2(pa)0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5024681012x 105Q(m3/s)p2(pa).压力特性曲线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。利用质量流量方程可以解方程得到开度 X 与流量 Q 和入口气压 p1 的关系近似为：=0.016 1.281041005.11Matlab 函数程序：function p1,p2=pressure(Q,p1
6、m)r2=0.01;r1=0.02;K=100000;p2=zeros(1,10000);p1=linspace(800000,p1m,10000);for i=1:10000X=0.016-(0.000128-1005.1*Q/p1(i)0.5;p2(i)=(K*(0.02-X)-p1(i)*3.14*r22)/(3.14*(r12-r22);endend令流量 Q=0.05m/s窗口运行： p1,p2=pressure(0.05,1200000); plot(p1,p2) ylabel p2(pa); xlabel p1(pa);得到曲线：0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2x 1065.65.866.26.46.66.8x 105p2(pa)p1(pa)可见，仿真结果与理论结论相近。两者的差别在于减压阀的各参数之间的相互影响。
