先导式减压阀的静动态特性仿真分析
电液伺服比例阀动态响应仿真分析
课题一、D665型先导式大流量电液伺服比例阀动态响应仿真分析一、研究目的采用AMESim软件仿真分析手段，通过本课题的完成，使学生对液压滑阀及电液伺服阀的相关理论进行更为深入的学习，重点掌握以下知识点：1) 滑阀受力分析；2) 两级先导式大流量电液伺服阀的工作原理；3) 两级先导式大流量电液伺服阀的动态响应分析(时域分析、频域分析)；4) 简要总结得出影响伺服阀动态特性的因素。
本课题研究内容如下：1) D665型先导式大流量电液伺服比例阀功率级滑阀受力分析计算；2) 建立D665型先导式大流量电液伺服比例阀的数学模型；3) 采用AMESim软件建立D665型先导式大流量电液伺服比例阀仿真模型；4) 得出该阀的时间响应曲线和频率响应曲线，得出阀的频宽。
课题研究过程如下：1) 每人结合自己的研究过程，提交课题一份研究报告，研究报告不得雷同；2) 报告完成后，组长组织成员对所有报告进行评议，并打分；3) 导师对每名学生的研究报告进行品议，并打分；4) 一份汇总研究报告和汇报PPT，完成后，向答辩委员会提交申请；5) 组织答辩，并打分。
四、提交形式1) 个人研究报告；2) 汇总研究报告；3) 汇报PPT一、D631型喷嘴挡板阀1、D631型伺服阀的结构组成2、D631型喷嘴挡板阀的工作原理压力油从P口进入，分别经过两个节流孔进入阀芯两端的油腔，然后再从两个喷嘴与挡板中间的缝隙排出。
当没有控制电流输入时，挡板处于两个喷嘴的中间位置。
阀芯两端容腔中的油压相等，阀芯处于中间平衡位置，两负载腔中油压相等，无油液流动，执行机构处于停止位置。
当输入某一极性的控制电流信号时，衔铁连同挡板一起偏转角度，例如作逆时针方向偏转，如图3-2（1）所示。
这时，右边喷嘴与挡板之间的间隙减小，液流阻力增加，阀芯右端容腔的压力增大；相反，由于左边喷嘴与挡板间的间隙增大，液流阻力减小，阀芯左端容腔的压力降低。
在两端油压差的作用下，阀芯左移，并带动反馈杆下端的小球左移。
反向式气体减压阀静态特性仿真分析
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
反向式气体减压阀静态特性仿真分析
采用AMESim 软件进行了反向式减压阀静态特性研究。
分析了改变设计流量Q、刀锋直径d、敏感活塞面积Am 和弹簧有效刚度Ke 等参数对反向减压阀静态特性的影响，并通过减压阀性能试验进行验证，为减压阀研制提供了
合理可行的理论依据。
1、概述
在航天领域地面供配气系统和设备中，气体减压阀是重要元件之一。
减
压阀的主要作用是降低气源压力，并依靠气体本身的能量转换和减压阀内部运
动系统的受力平衡，自动维持出口压力的相对稳定，即当气源压力和输出流量
发生变化时，仍可以向下游用气设备提供稳定的压力值，因此，减压阀性能及
可靠性对完成发射任务有直接的影响。
本文应用AMESim 软件建立仿真模型进行静态特性分析，并进行了试验验证，为设计改进或重新设计提供方向和技术
依据，而且也为现有各种减压阀的性能分析提供参考。
2、工作原理及静态特性
以某反向式减压阀为例(在设定充气压力Pt0 之后，打开减压阀的出口，
以流量Q 输出时，减压阀开启瞬间，出口压力P2 降低，气簧腔内压力Pt P2，推动减压阀瓣向上运动，减压阀开启高度增大，出口压力P2 上升。
当P2 到达某一值时，阀体内部副弹簧的作用力、减压阀瓣的气动力和敏感活塞的气
动力等与气簧力的作用力相平衡，此时减压阀处于稳定工作状态。
当入口压力
P1 下降时，减小了减压阀瓣上部的高压气动力和阀瓣的流量，使敏感活塞上部出口压力P2 亦下降，减小了该活塞的气动力。
由于以上两种气动力的减小，使气簧向上推动敏感活塞，加大减压阀瓣。
基于Simulink模型的先导式溢流阀动态特性仿真方法
基于Simulink模型的先导式溢流阀动态特性仿真方法乔丰立;王艳莉;焦嘉宁【摘要】以三节同心溢流阀为例研究先导式溢流阀动态特性的仿真方法,首先以反推(用p求q)法求解溢流阀静态特性方程组,计算出溢流阀工作点结构参数,然后以溢流阀动态特性方程组构建了Simulink模型.通过仿真得到了以流量为阶跃输入信号、以响应压力为输出信号的理论曲线.仿真结果表明溢流阀动态响应特性的决定因素不是阀芯和弹簧构成的二阶环节,而是主阀上、下腔的液容容积和固定阻尼器直径.上腔容积主要决定响应曲线的超调量,下腔容积主要决定响应曲线的时间;在仅减小固定阻尼器直径其它参数不变的情况下,超调量Mp降低和调整时间ts延长.实验结果证明,结构参数模型法仿真曲线和实验结果曲线基本一致,为液压系统性能研究提供了可行方法.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】6页(P87-92)【关键词】先导式溢流阀;动态特性仿真;结构参数模型法【作者】乔丰立;王艳莉;焦嘉宁【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】TH137在液压控制系统中，先导式溢流阀作为压力控制元件，其动态特性对液压系统性能[1-2]有主要影响。
研究溢流阀动态特性常用的方法有：传递函数法[3]、模拟仿真法[4]、实验研究法和数字仿真法[5-6]。
传递函数法将动态特性方程组线性化和拉氏变换，阀结构参数经过运算综合化成为传递函数的系数，参数调整不便，同时由于溢流阀工作范围大、本质非线性，该法计算结果会出现很大误差；模拟仿真法是采用电子电路进行动态特性的模拟，该法在早期研究中有应用[4]；实验研究法可以直观地、真实地了解溢流阀动态特性，但无法在制造出产品之前使用；数字仿真法是通过计算机软件对动态特性方程进行计算得到理论结果。
基于fluent分析的先导阀内的油液流动特性研究_王克
Hydraulics Pneumatics &Seals/No.05.2013基于fluent 分析的先导阀内的油液流动特性研究王克，龚烈航，张梅军，姜玉颖（解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007）基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175511)收稿日期：2012-12-10作者简介：王克（1987-），男，湖南益阳人，硕士研究生，研究方向为基于油液分析的液压系统故障。
摘要：论文对液压系统中先导阀的使用进行了介绍，简单介绍了研究的背景，应用Ansys 的Fluent 软件对先导阀的液压油流动特性进行了CFX 分析，对液压油中颗粒污染物在先导阀阀芯的运动特性，如运动速度矢量和运动轨迹等进行了计算。
论文为液压系统的污染控制和故障诊断技术的研究提供了重要依据。
关键词：先导阀；fluent ；两相流体；颗粒污染物；流动特性中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1008-0813（2013）05-0007-03Study the Fluid Flow Characteristics of the Pilot Valve Based on Fluent AnalysisWANGKe ，GONGLie-hang ，ZHANGMei-jun ，JIANGYu-ying（The Science and Technology University of PLA,Nanjing 210007，China ）引言液压油是液压系统中重要的组成部分，是液压系统实现传动的媒介。
液压油液中的污染颗粒存在于系统中，给系统带来磨损，其类型主要为冲刷磨损、磨料磨损、疲劳磨损和黏着磨损等。
国内外众多研究表明，5μm 左右的油液污染颗粒是液压系统中引起流体系统淤积和堵塞的主要因素。
而大于15μm 的颗粒是液压系统中造成液压元件污染磨损的主要原因。
不论是5μm 还是15μm 的颗粒在液压油液中都是以悬浮的颗粒物存在的。
先导式减压阀减压原理
先导式减压阀减压原理先导式减压阀是一种常用的控制装置，它通过对流体压力进行调节，实现对流体压力的稳定控制。
在工业生产中，先导式减压阀被广泛应用于各种流体系统中，起着重要的作用。
本文将对先导式减压阀的减压原理进行详细解析，以便更好地理解和应用这一控制装置。
先导式减压阀的减压原理主要包括两个方面，先导阀和主阀。
先导阀是通过感应主阀压力变化，来控制主阀开度的一种装置。
当主阀压力发生变化时，先导阀能够及时感应到，并通过调节控制主阀的开度，从而实现对流体压力的稳定控制。
在这个过程中，先导阀扮演着一个“先行者”的角色，能够提前感应到压力变化，并作出相应的调节，以保证主阀的正常工作。
而主阀则是真正起到减压作用的关键部件。
主阀的工作原理是通过调节阀芯的开度，来控制流体通过阀体的面积，从而实现对流体压力的减小。
当流体压力超过设定值时，主阀会自动调节阀芯的开度，减小流体通过阀体的面积，从而使流体压力得以减小。
而当流体压力低于设定值时，主阀也能够及时调节阀芯的开度，增大流体通过阀体的面积，以保证流体压力的稳定控制。
先导式减压阀的减压原理可以用一个简单的比喻来形象地解释，就好像一个智能调节器，能够根据外部环境的变化，及时作出调整，以保持系统的稳定运行。
通过先导阀和主阀的相互配合，先导式减压阀能够实现对流体压力的精准控制，保证流体系统的正常运行。
总的来说，先导式减压阀的减压原理是通过先导阀和主阀的相互配合，对流体压力进行精准调节，以保证流体系统的稳定运行。
在实际应用中，先导式减压阀可以根据不同的工况需求，通过调整参数来实现对流体压力的精准控制，从而满足不同工艺流程对压力的要求。
通过本文的详细解析，相信读者对先导式减压阀的减压原理有了更深入的理解，能够更好地应用于实际工程中，从而发挥其在流体控制中的重要作用。
希望本文能够为读者提供一些帮助，使大家对先导式减压阀有更清晰的认识。
先导式溢流阀静态特性理论分析
QK =Qr =1π2·υρd·4 δl34 PK =π1·2υdρ4·δ3lk4 2Ax20 式中 :Qr为主阀芯上端泄漏流量 ;d4 为主阀芯上端小 头部分直径 ;δ为主阀芯上端小头部分与孔的配合间
隙 ;l4 为主阀芯上端小头部分配合长度 。
图 2 溢流阀的启闭特性
3.1 图 2中 AB段流量压力方程式的建立
研究与分析
· 机械研究与应用 ·
先导式溢流阀静态特性理论分析＊
张双娟
(广东省地质勘查局 探矿机械厂 , 广东 广州 510510)
利用相关的专业知识 和数学知识 推导出先导 式溢流阀 的静态特性 方程 式 。 通过静态方程式阐述了先导式溢流阀的开启和闭合时的流量 -压力关系 。
将式 (16)代入式 (15)得 :
(16)
y=
(A-A1 )P+A1 (QaC 1 )3/2 -k1 y0 k1 +a4 [ P-(QaC 1 )3 /2 ]
(17)
再将式 (17)代入式 (1)得 :
QZ =(A-k1A1+)P a4 [+PA1-((QaQC 1a1) C3)/23/2-] k1 y0 · kqc
· 机械研究与应用 ·
阻 尼 孔 长 度 ;υ为 工 作 油 液 的 运 动 粘 度 ;a3 =
d23 142 ρ2 υl3
·
π· 4
d23为先
导阀座阻
尼孔
流量
系数
。
2.5 流经主阀阀芯上阻尼孔的流量方程
QC″=
142
d21 ρ2 υl1
1/3
·
π· 4
d21 (P
-P1 )2/3
QC″=a1 (P-P1 )2/3
PRV2000系列先导式减压阀
瓦特PRV2000系列先导式减压阀瓦特先导隔膜式蒸汽减压阀由一个直接作用式先导阀控制主阀的开启度，而先导阀的输出是由控制弹簧的设定压力与下游反馈压力的平衡而控制。
减压阀由一个直接作用式先导阀控制主阀的开启度，而先导阀的输出是由控制弹簧的设定压力与下游反馈压力的平衡而控制。
这种结构设计一方面双阀芯的结构消除了上游压力的影响；另外一方面下游反馈压力与设定值之间的差异经主隔膜放大，使得减压阀反应非常灵敏，从而保证了下游蒸汽压力的稳定。
瓦特PRV2000先导式减压阀的特点A,由于主隔膜的放大效应，，在合适的选型下，蒸汽压力可以精确控制在0.2bar的偏差范围内。
B,由于采用了平衡结构和下游压力反馈系统，使得减压阀既不受上游供汽压力变化影响，也不受下游用汽负荷变化的影响。
真正实现减压稳压的效果。
C,减压阀的的调节比比较大，流量调节比可以到10:1，而压力调节比可以到12:1.D,相比较其他类型的减压阀，瓦特PRV2000系列减压阀的流通能力很大。
E,硬化的阀芯阀座，能够增强减压阀的使用寿命，有非常好的低负荷抗冲蚀能力。
F,瓦特PRV2000先导式减压阀适合关键设备的压力控制，但对蒸汽的品质要求较高，需要系统配置。
先导式蒸汽减压阀是一个减压稳压阀，其不论上游压力变化还是蒸汽流量变化均能稳定下游蒸汽压力，在蒸汽全流量和零流量时都能保证下游蒸汽压力的稳定。
减压阀不能直接按照管道口径配置，必须依据上下游压力、蒸汽流量、流量波动、要求压力精度等参数进行选型。
瓦特PRV2000先导隔膜式减压阀非常适合于关键工业设备蒸汽的减压稳压，也适合负载波动较大的车间蒸汽主管或支管的压力控制。
由于蒸汽中的冷凝水和杂质对减压阀的稳定和寿命有很大影响，需要在蒸汽减压阀前安装高效汽水分离器和100目不锈钢滤网蒸汽过滤器。
确保长久使用效果。
基于AMESim减压阀动态特性仿真与试验研究
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。
先导溢流阀节流孔特性的仿真研究
导式结构。为了提高溢流阀节流孔的抗污染能力，本文提出一种长扁节流孔的结构形式，并利用有限元分析软件对其节流
特性进行了仿真分析，得到了孔特征尺寸对流量系数的影响，并为后续合理的设计节流孔提供了理论依据。
关键词：先导式溢流阀；节流孔；流量系数；仿真分析
中图分类号：TH137
文献标志码：A
Simulation on Throttle Hole Characteristic of the Piloted Relief Valve
不同结构尺寸下的压力场、速度场等数据，并将与 锐缘节流孔的流量系数进行对比，为后续溢流阀 节流孔的设计提供理论依据。 1 节流孔的结构形式
薄壁锐缘节流孔的形状如图 1 所示。当油液 流经孔口时，会发生收缩现象［1-8］，且容易在孔壁 根部产生紊流。
图 1 薄壁锐缘节流孔的形状
李沛剑，等：先导溢流阀节流孔特性的仿真研究
2.2 网格划分及边界条件设置 节 流 孔 的 流 场 有 限 元 仿 真 采 用 ANSYS
workbench 软件中的 CFX 模块完成［9］。 将节流孔的三维模型导入后，采用自动划分
的方式完成网格划分。鉴于节流孔的尺寸较小， 为了提高仿真的准确性，对节流孔处网格进行加 密处理。
计算条件设定如下： （1）流场介质设置为液压油，密度 833 kg/m3； （2）运动黏度 13.2 mm2/s； （3）求解设置：采用默认设置，迭代计算次数 为 2 000 次。 （4）边界条件：设置入口为压力入口，入口处 总压为 22 MPa；设置出口为压力出口，出口处总 压为 21 MPa；其余边界为固壁边界。
Li Peijian
（Navy deputy office in CALT，Beijing 100076，China）
制冷系统用两级先导式电磁阀动力学特性的仿真与实验
制冷系统用两级先导式电磁阀动力学特性的仿真与实验
叶奇昉;陈江平;陈芝久
【期刊名称】《低温工程》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】对制冷系统用两级先导式电磁阀动力学特性进行数值仿真与实验.建立了基于电磁阀阀芯振动与制冷剂流动相耦合的动力学模型,模型充分考虑阀芯振动,阀内各腔压力变化,阀前后管路内压力渡传递,得到了实验结果的验证.获得电磁阀在不同工作条件下的动态响应与工作状态,讨论了闽前管路内压力波对电磁阀自激振动与压力脉动的影响.
【总页数】6页(P51-56)
【作者】叶奇昉;陈江平;陈芝久
【作者单位】上海交通大学制冷与低温研究所,上海,200240;上海交通大学制冷与低温研究所,上海,200240;上海交通大学制冷与低温研究所,上海,200240
【正文语种】中文
【中图分类】TB663;TB123
【相关文献】
1.基于薄壁磁通管的ABS电磁阀行程力特性仿真与实验研究 [J], 刘伟;胥乐乐;李其朋
2.纯水先导式电磁阀液阻试验研究及特性仿真 [J], 张德生;赵继云;王振兴;徐展
3.气动先导式高压电磁阀的动态特性仿真研究 [J], 叶宏;向忠;胡旭东
4.共轨喷油电磁阀动态特性仿真与实验 [J], 李丕茂;张幽彤;倪成群;欧阳巍
5.两级先导式电磁阀主阀芯动力学分析 [J], 叶奇昉;陈江平;陈芝久
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
先导式减压阀的静动态特性仿真分析
先导式减压阀在中高压气液动系统中得到广泛应用，由于其静态和动态特性对整个回路的工作状态有明显影响，因此，需对减压阀的工作特性进行研究。
针对典型结构的先导式减压阀，建立其数学模型和仿真模型，根据仿真结果对其输出压力、流量等静态和动态特性进行分析，可对减压阀的工作状态和内部机制有更深刻的理解。
仿真结果表明: 利用AMESim 进行仿真具有建模简便、模型精确、运算快捷的优点，能够有效节省试验和设计成本。
减压阀是一种利用气液流经阀口节流作用产生压力损失从而使出口压力( 二次压力) 小于入口压力( 一次压力) 的压力调节阀，内部通常利用结构元件作用和压力差的平衡从而保持稳定输出压力。
定压输出减压阀从结构上可以分为直动式减压阀和先导式减压阀。
先导式减压阀虽然结构复杂，但在静态特性和稳定性上优于直动式减压阀，在中高压气液动系统中得到广泛应用。
减压阀的静态和动态特性对于整个回路系统的工作状态有明显影响，因此，在液动系统设计中，有必要对减压阀的工作特性进行研究分析。
1、减压阀的基本结构
先导式减压阀主要由压力调整机构( 先导控制阀) 和流量控制机构( 主阀) 两部分组成，如当二次压力小于最小设定输出压力时，先导阀的阀芯关闭，主阀芯在平衡弹簧作用下处于最低位置，此时主阀芯与阀套的节流缝隙最大，控制窗口处于全开状态，主阀芯阻尼孔中无油液流动，进出容腔短接，减压阀处于非工作状态。
当二次压力升高时，先导阀前腔压力高于调节弹簧力，则先导阀打开，产生先导流量，主阀阀芯底腔压力升高，在压力差的作用下克服平衡弹簧力向上移动，主阀芯与阀套的节流缝隙减小，即控制窗口减小，。