排气孔直径对直动式安全阀影响

2021-10-14张晶

速读·中旬 2021年11期

关键词：安全阀仿真

◆摘要：安全阀是气动控制系统的关键部件，在制动系统中起重要作用。本文主要分析了排气孔直径对安全阀性能的影响，得到安全阀的最优参数，为之后的安全阀设计打基础。

◆关键词：安全阀;排气孔直径;仿真;参数

安全阀是气动控制系统的关键部件，其性能关系设备及人身的安全。而随着气动控制系统性能的不断提高必然会对安全阀的性能提出更高的要求，使其能更好的保证系统的安全，因此，对于安全阀性能的研究显得尤为重要。

在已经建立安全阀的基础上，使用计算机进行仿真，可以方便的修改参数，进行参数影响分析，更方便的反应问题。本文主要是从排气孔直径方面对安全阀的性能进行分析研究。

1排气孔直径的影响

对于排气孔直径，分别将其设为0.5mm、6mm、20mm，来看其对安全阀性能的影响。

随排气孔的增大，阀芯全部开启的时间先变短后变长，阀芯回落的时间也是先变短再变长，在阀芯直径为3mm左右时，所用时间比较短，即调压精度可以达到最高。经过多次仿真，得出排气孔的最佳直径为4mm，所以可以知道在排气孔为4mm时，调压精度比较高。

经过之前参数的分析，可以得到安全阀性能最佳时的参数为：弹簧刚度20N/mm，弹簧预压缩力71N，阀芯质量0.2kg，粘滞摩擦系数50N/（m/s），排气孔直径4mm

在20s时，给一个信号，使换向阀打开，进口壓力大于弹簧预压缩力，在大概36s左右达到最高压力点，所以大概需要11s将安全阀完全打开;在60s时，给另一信号，使换向阀关闭，进口压力慢慢变得小于弹簧力和上部气体压力，阀芯回落，在64.1s时回落到最下部，使压力始终保持在设置的最初压力1.9bar，所以阀芯回落的时间大概是14.1s，这样可以将安全阀的整个过程的仿真出来。可以看出阀芯开启和回落的时间已经有很大的改进，缩短的比较明显。

从图中可以读出一些重要点的坐标，如下：

压力曲线开始上升的坐标（20，1.013）;

压力曲线上升到最高点坐标（36.55，1.97277）;

压力曲线开始下降点的坐标（60，1.97275）;

压力下降结束点的坐标（64.1，1.89686）

对于（Pn-Po）、[δ]p、愈小或n愈大，则调压精度愈高，从计算可以看出，此设计仿真的安全阀的调压精度还是比较高的，达到了设计要求。

2参数影响建议

根据上述的仿真分析，对安全阀性能提出以下建议：

2.1弹簧参数中，在其他条件的允许的情况下，尽量降低弹簧刚度和弹簧的预压缩力，可以提高动作灵敏度，但尽量不要改变弹簧预压缩力，因为弹簧预压缩力改变了会使阀芯打开的气压力改变。

2.2阀芯质量过大过小都会影响到调压精度，所以阀芯质量定为0.25kg是比较合适的。

2.3粘性摩擦系数对安全阀的性能影响不是很大，只要根据实际情况设定下就可以了。

2.4对于出气口直径，对安全阀性能的影响，是存在一个最佳值，所以建议出气口直径设定为4mm，此参数下，安全阀的性能较好。