超低压气动减压阀的钻研

超低压气动减压阀的钻研
1　前言
　　 超低压气动减压阀是气动刹车零碎的不足道元件。所以气体粘度小，轻易透露，而且零碎作业压力高，阀的输出压力为11～13MPa，最高输入压力为7MPa，因而，阀的密封性和持久性变成突出的问题。那里说明的超低压气动减压阀打破了传统构造［1］，且对不足道零、组件继续了优化设计，使得阀在低压状况下无透露，其它性能也都满足了运用务求。
2　作业原理
　　 超低压气动减压阀的作业原理如图1所示。当压头无外力作用时，气源来的气体由输出口进入阀体下部气室，进气缸门在气压和复位绷簧的作用下与进气缸门座压紧，阀输入口无气体输入。当压头受外力F作用时，压头下移，通错误调绷簧压缩复位绷簧1，将排气缸门压下与排气缸门座接触，使输入口与大气隔离，压头接续下移，顶开进气缸门，压缩大气由进气缸门掌握的通道进入阀前面的执行元件气缸。随着气缸压力的增多，进气缸门的开度逐步减小，直到输入口压力p2与压头上的作使劲相失调时进气缸门开放。当外力肃清后，进气缸门在气压和复位绷簧2的力作用下，向上挪动开放。与此同声，压头与排气缸门在复位绷簧1的力及排气压力的作用下复位，排气口开启，原输入的气体由排气缸门经消渴器排入大气。
图1　构造作业原理图
　　 当初再来钻研排气缸门在于某一失调地位时的状态。疏忽压头、排气缸门等的重力和附着力，排气缸门受力失调方程为：
F＝p1A1＋p2（A2－A1）＋Fs＋Ff（1）
式中：Fs――两个复位绷簧的弹力之和；
Ff――垫圈的附着力；
　　　 A1、A2――别离为进、排气缸门的无效受压面积，
A1＝π（d12－d012）／4，
A2＝π（d2－d022）／4；
　　　　　 d――排气缸门座直径；
　　 d01――顶杆下段直径；
　　 d02――顶杆上段直径。
　　 由式（1）知，阀的输入压力p2与压头上的作使劲F成对比(见图4)。
3　设计和划算
　　 设计超低压气动减压阀正常是先依据给定的设计参数和作业条件，取舍阀的构造型式，而后继续构造参数的取舍和划算。
　　 通常给定的参数有：气源压力、阀最大输入压力、通气威力、最大把持力和行程等。设计和划算的意思有：取舍的构造型式，据通气威力和作业压力确定阀的构造尺寸，据行程和把持力设计失调绷簧等。
　　 阀的构造设计重点在乎进气缸门、排气缸门和活门座的密封构造，所以气体粘度小，且作业压力高，轻易透露。阀的构造见图1。
　　 (1)通气威力划算
　　 阀的通气威力是指在给定的气源压力、阀输入压力、执行元件气缸及阀后弹道的体积的状况下，阀的充气、排气工夫。
　　 通气威力在于于进气通道和排气通道的面积。阀在充气和排气内中中工夫很短，咱们疏忽热交流的莫须有，即绝热充气和绝热排气。另外，依据阀的作业压力，阀是以音速充气和音速排气。因而阀的进气通道无效面积Aa按下式划算［2］：
(2)
式中：V――充气总体积；
K――比热比，绝热充气时，K＝1.4；
T――大气的热度，规范大气的热度T＝293.15K；
t1――充气工夫；
R――气体常数，R＝287.1N*m/kg/K；
p1――阀输出口压力；
p2――阀输入口压力；
p20――气缸外在充气结束前的压力。
∵A1=Aa
∴依据构造(见图1和图2)，进气孔直径
（3）
　　 按等面积原理，进气缸门与阀门座的轴向间隔(开度)
hc≥(d12-d012）／（4d1）（4）
　　 放气通道无效面积按下式划算（5）
式中：t2――排气工夫；
p20――气缸内排气初始压力；
pa――外界压力。
其它符号意思同式(3)。
　　 放气孔直径(见图1和图2)（6）
　　 放气缸门与阀门座的轴向间隔(开度)
h2≥(d22-d022）／（4d）（7）
　　 (2)排气缸座直径的划算
　　 由阀的作业原理晓得，排气缸门座直径d的大小间接莫须有阀的调压精度。若其直径大，则阀的调压精度高；反之，则阀的调压精度低。然而，排气缸门座直径又受到把持力的制约。排气缸门座直径(见图2(b))可由式(1)失去（8）
式中：Fmax――给定的最大把持力。
　　 在满足把持力值的前提下，排气缸门座直径尽可能取大值。
　　 (3)进、排气缸门的设计
　　 进、排气缸门的设计重要囊括构造型式、资料的选取和多少何尺寸确实定。阀门构造采纳非金属包胶阀门(所谓非金属包胶阀门就是将橡胶间接硫化在非金属骨子上)。它利用了橡胶资料弹性高和密封比抬高的长处，使阀门在作业内中中存在良好的弥补性能；另外利用了非金属资料的强度和刚度。阀门加工打造工艺性好，打造利润低廉。
　　 橡胶资料的取舍重要依据其机械性能和阀的作业热度。
　　 硫化橡胶的薄厚依据阀门座型面高低h选取，橡胶压缩量在(20～25)%为宜。
　　 进、排气缸门的非金属骨子宜用黄铜，因其与橡胶的联合性能好。
(a)　　　　　(b)
图2　阀门座型面构造
　　 (4)进、排气缸门座型面的设计
　　 阀门座型面与阀门的橡胶面间接接触，在作业内中中使胶面变形，起密封作用，而且对阀的寿数莫须有很大。阀门座型面构造如图2所示(其中：图2(a)为进气缸门座，图2(b)为排气缸门座)。图中高低h规模内为阀门座型面，R为密书皮。R值小，阀的锐敏度高；R值大，阀的寿数长。经优化设计，R在0.3～0.5规模内取值较好。阀门座型面的毛糙度同样也莫须有阀的密封性和寿数，毛糙度Ra应不大于0.4μm
　　 图2中b为支承面。它是用来制约胶面适度变形，起掩护胶面的作用。
　　 (5)失调绷簧的设计
　　 依据阀的性能综合，失调绷簧与排气缸门座直径一样，间接莫须有阀的调压精度。减压绷簧的刚度越小，阀的调压精度越好。然而刚度太小，绷簧行程过长。它受到给定行程的制约，应依据给定的参数设计绷簧刚度：
k=Fmax/(h1+h2)(9)
　　 有了绷簧刚度、弹力和行程，便可继续绷簧的设计了。
　　 两个复位绷簧的刚度可设计成相反，而且，其刚度小于失调绷簧的刚度。
4　尝试
　 为测验阀的性能，设计尝试零碎原理图如图3所示。
图3　尝试零碎原理图
　　 阀的输入压力与把持力的关系见图4。图5是在气罐体积为2L，输出压力的11MPa，在压头上迅速强加(除去)把持力的工况下，阀的充(排)气特点。通过尝试和利用，阀的各项技能性能相符务求，有些指标胜于同类出品。而且存在构造容易、紧凑、体积小、分量轻、寿数长、可保护性好等特点。
图4　p2与F的关系
图5　充、排气特点