SMC減壓閥的靜動(dòng)態(tài)特性仿真分析
   在中高壓氣液動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，由于其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性對(duì)整個(gè)回路的工作狀態(tài)有影響，因此，需對(duì)減壓閥的工作特性進(jìn)行研究。針對(duì)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(duì)其輸出壓力、流量等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，可對(duì)減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機(jī)制有更深刻的理解。仿真結(jié)果表明: 利用AMESim 進(jìn)行仿真具有建模簡便、模型、運(yùn)算快捷的，能夠有效節(jié)省試驗(yàn)和設(shè)計(jì)成本。
   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(dòng)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(dòng)式減壓閥，在中高壓氣液動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。減壓閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性對(duì)于整個(gè)回路系統(tǒng)的工作狀態(tài)有影響，因此，在液動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有必要對(duì)減壓閥的工作特性進(jìn)行研究分析。
   SMC減壓閥的基本結(jié)構(gòu)
   SMC減壓閥主要由壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)( 先導(dǎo)控制閥) 和流量控制機(jī)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(jìn)油口進(jìn)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(jìn)而利用通孔將液壓力作用于先導(dǎo)閥的錐形閥芯上。
   當(dāng)二次壓力小于小設(shè)定輸出壓力時(shí)，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(shí)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(dòng)，進(jìn)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(shí)，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(dòng)，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(dá)到平衡為止。
   SMC減壓閥此時(shí)，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(shí)，由于主閥芯與閥套間的節(jié)流縫隙變化相對(duì)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。
   SMC減壓閥結(jié)論
   SMC減壓閥 對(duì)液動(dòng)系統(tǒng)中常見的先導(dǎo)式減壓閥進(jìn)行建模仿真，具有建模簡便、模型、運(yùn)算快捷的。基于仿真結(jié)果進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析，對(duì)減壓閥的工作狀態(tài)和內(nèi)部機(jī)制可做到更細(xì)致全面的理解，有效節(jié)省試驗(yàn)和設(shè)計(jì)成本。
   介紹了氣體先導(dǎo)式減壓閥的工作原理，建立了減壓閥閥芯節(jié)流數(shù)學(xué)模型，分析了減壓閥靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。
   1、SMC減壓閥是一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專門裝置，作用是在給定減壓范圍后，將閥前管路較高的壓力降低至閥后管路所需的水平。減壓閥廣泛用于高層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過高的區(qū)域、礦井和氣體管路等。隨著工業(yè)控制精度的提高，減壓閥的控制精度也逐步提高，要求閥后壓力穩(wěn)定，過流能力大，反向壓力損失小，瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間短，減壓和卸壓時(shí)間短，壓力超調(diào)率低，開展減壓閥靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性研究，有利于了解其控制能力和狀態(tài)。
   2、SMC減壓閥主要由閥體、主彈簧、主閥芯、主閥座、活塞、、先導(dǎo)閥芯、先導(dǎo)閥座、先導(dǎo)活塞和調(diào)整彈簧等組成(圖1) 。擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，壓縮調(diào)整彈簧，頂開先導(dǎo)閥芯，介質(zhì)從進(jìn)口側(cè)進(jìn)入活塞上方，由于活塞面積大于主閥閥芯面積，推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，使主閥打開，由閥后壓力平衡調(diào)節(jié)彈簧的壓力改變導(dǎo)閥的開度，從而改變活塞上方的壓力，控制主閥芯的開度使閥后壓力保持恒定。
   SMC減壓閥的特性分靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性兩種。靜態(tài)特性是指在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下，減壓閥出口壓力與進(jìn)口壓力或流量等參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性是指在進(jìn)口壓力或流量突然變化或其他擾動(dòng)因素的作用下，減壓閥出口壓力與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。
   連接套和閥體之間的密封存在的上述4個(gè)問題，是影響減壓閥連接套和閥體之間油液滲漏的重要因素，因此解決問題的措施也應(yīng)該圍繞這4個(gè)問題。
   2、解決密封問題的措施
   針對(duì)以上對(duì)減壓閥油液滲漏的分析， 從4個(gè)方面提出解決問題的措施。
   (1) 提高密封表面質(zhì)量。把連接套和閥體密封面上的緊固膠干凈，檢查表面粗糙度，復(fù)查密封面尺寸；提高O型圈和密封面的密封效果。
   (2) O形圈的壓縮量。把連接套和閥體之間的O型圈的尺寸由φ31.47mm×φ1.78mm 改為φ31mm×φ2mm，使O型圈的壓縮量由10.1％增加到20％，從而提高了O型圈的密封面的面積。
   (3) 增加端面密封。雖然采取了以上提高密封面質(zhì)量以及提高O型圈的壓縮量， 在一定程度上可以預(yù)防油液的滲漏；但是，并不能從根本上解決O型圈滲漏的隱患；因此，在以上措施的基礎(chǔ)上，在連接套和閥體的軸向方向再增加端面密封，安裝槽的深度為1.5mm，O型圈的規(guī)格為φ24.5mm×φ2mmmm，壓縮量為25％。端面密封的在于：O型圈與密封面充分接觸，提高了密封效果，如圖3所示。