氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的研究進(jìn)展及展望

一、高速開(kāi)關(guān)閥

氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。高響應(yīng)、長(zhǎng)壽命、低功耗、模塊化及具有高穩(wěn)定性和可靠性的氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)發(fā)，是促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化及氣動(dòng)技術(shù)自身發(fā)展所必需面對(duì)的課題, 高速開(kāi)關(guān)閥作為航空航天高速開(kāi)關(guān)閥式系統(tǒng)的核心元件,國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者和機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行了大量研究,在高頻電液開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)發(fā)中、采用了壓電陶瓷材料、電致伸縮材料等新材料作為開(kāi)關(guān)閥的電-機(jī)轉(zhuǎn)換裝置, 其中詳細(xì)設(shè)計(jì)了高速開(kāi)關(guān)閥的電源、顯示、串口和CAN通訊電路;重點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制高速開(kāi)關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)放大電路，設(shè)計(jì)中采用了CPU與功率放大部分電氣隔離措施,提高其可靠性和安全性;同時(shí)使用雙電壓驅(qū)動(dòng)方式,縮短了高速開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間,因而提高了響應(yīng)頻率、在硬件電路基礎(chǔ)上、設(shè)計(jì)了高速開(kāi)關(guān)閥顯示、串行和CAN通訊接口以及PWM控制信號(hào)的軟件模塊，zui后對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的閥芯運(yùn)動(dòng)特性以及占空比對(duì)閥芯運(yùn)動(dòng)的影響做了分析,進(jìn)而分析了高速開(kāi)關(guān)閥的靜、動(dòng)態(tài)特性,提高動(dòng)態(tài)特性的性能; 高速開(kāi)關(guān)閥應(yīng)用于電液可變氣門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在輸入信號(hào)頻率為133Hz,輸入電壓幅值為5V,彈簧剛度35N/mm,預(yù)緊力265N,系統(tǒng)壓力8.5MPa,流量20L/min的條件下,彈簧回復(fù)的氣門(mén)zui大升程(10mm)比液壓力回復(fù)的氣門(mén)zui大升程(8mm)高出25%,從而證實(shí)了高速開(kāi)關(guān)閥及其電動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)換器的有效性,根據(jù)開(kāi)關(guān)閥的技術(shù)要求對(duì)開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行了試驗(yàn)研究,其中包括樣機(jī)的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析得出了開(kāi)關(guān)閥相機(jī)的性能參數(shù),試驗(yàn)結(jié)果表明:開(kāi)關(guān)閥樣機(jī)開(kāi)啟壓力小,啟閉迅速在公稱壓力下實(shí)現(xiàn)了零泄漏,滿足設(shè)計(jì)要求, 在真空樹(shù)脂灌注機(jī)中計(jì)量閥是一個(gè)很重要的部件、它的性能的好壞、密封性能如何及壽命的長(zhǎng)短，都直接關(guān)系到灌注機(jī)的真空度及計(jì)量配比精度;而計(jì)量配比精度又是灌注機(jī)灌注質(zhì)量的根本保證。因此，要想提高灌注機(jī)的灌注質(zhì)量，就必須提高計(jì)量閥的各項(xiàng)性能。

二、開(kāi)關(guān)閥的電業(yè)控制系統(tǒng)

氣動(dòng)活塞式切斷閥由氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)與直行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二部分組成，中間由支架連接而成。根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的型式，氣動(dòng)活塞式切斷閥可分為直通單座切斷閥(ZSQP型)、直通套筒切斷閥(ZSQM型)、二位三通切斷閥(ZSQN型)三種型式;氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有單作用(彈簧復(fù)位)和雙作用(雙進(jìn)氣)二種，采用單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，整機(jī)作用方式可分為氣關(guān)式(水平管路接通)和氣水平管路斷開(kāi))在結(jié)構(gòu)上，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥與電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的閥體是沒(méi)有什么區(qū)別的，主要區(qū)別在于推動(dòng)閥體中的滑塊改變閥位的推動(dòng)力不同，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥由氣路(管子)中的控制空氣送到閥中的操作氣缸推動(dòng)活塞移動(dòng)帶動(dòng)滑塊改變閥體閥位;電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥則通過(guò)螺旋線圈產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)滑塊改變閥體閥位， 氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥所接的控制信號(hào)是氣壓信號(hào)，必須用管子連接體積較大，由于氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥改變閥位是通過(guò)其氣缸內(nèi)控制空氣形成一定的壓力后才能推動(dòng)活塞與滑塊改變閥體閥位;實(shí)際控制時(shí)開(kāi)關(guān)速度相對(duì)較慢，電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的控制信號(hào)一般電流信號(hào)也將用導(dǎo)線連接且沒(méi)有操作柱塞，所以電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的體積比氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的體積小產(chǎn)生吸力的速度相對(duì)較快，從工作速度看電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥動(dòng)作較快，由于氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥改變閥位是通過(guò)其氣缸內(nèi)控制空氣形成一定的壓力后才能推動(dòng)活塞與滑塊改變閥體閥位，實(shí)際控制時(shí)開(kāi)關(guān)速度相對(duì)較慢，而電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥電流產(chǎn)生吸力的速度相對(duì)較快，開(kāi)關(guān)容積減壓是為提率而提出的一種新型減壓方法，對(duì)其關(guān)鍵元件超高壓大流量氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的原理、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)的理論和試驗(yàn)研究，利用氣動(dòng)力平衡,解決超高壓主閥心驅(qū)動(dòng)力大和響應(yīng)慢的難題,設(shè)計(jì)出小流量驅(qū)動(dòng)大開(kāi)口的超高壓大流量開(kāi)關(guān)閥。 此外，電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的體積比氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的體積小，氣體告訴開(kāi)關(guān)閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動(dòng)作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，切斷閥接受來(lái)自調(diào)節(jié)儀表的信號(hào)，切斷、開(kāi)啟或改變介質(zhì)流向，達(dá)到對(duì)壓力、流量、液位等工藝參數(shù)自動(dòng)控制，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工、紡織等各種工業(yè)部門(mén)的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和運(yùn)程控制系統(tǒng)中，本系列產(chǎn)品有薄膜式、活塞式兩種，閥體結(jié)構(gòu)有單座、套筒、雙座(二位三通)三種，密封形式有填料密封和波紋管密封兩種，產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有PN10、16、40、46四種，公稱口徑范圍DN20～200mm，適用流體溫度由-60～450℃，泄漏量等級(jí)為IV級(jí)或VI級(jí)，流量特性為快開(kāi);因而對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求 ,采用傳統(tǒng)的以完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)定的動(dòng)作循環(huán)和滿足靜態(tài)性能要求的系統(tǒng)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的生活需要，氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥再今后的生活里將給我們帶來(lái)方便和便利。

三、氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的分類(lèi)

氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥它包括閥芯、閥座、端蓋、力矩電機(jī)，其閥芯為階梯形圓柱體，閥芯右端臺(tái)肩上開(kāi)有兩通孔，閥座右端設(shè)有敏感腔，閥座軸向中空徑向開(kāi)有大氣口、高壓口、負(fù)載口，閥座內(nèi)孔右端軸向開(kāi)有通道，兩通孔分別與高壓口及大氣口相通，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流量大、無(wú)需彈簧、用于脈寬調(diào)制控制時(shí)不會(huì)產(chǎn)生彈性元件疲勞破壞，控制方

法能夠使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性得到改善，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥是以氣缸為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)作用，氣動(dòng)式高速開(kāi)關(guān)閥是由6bar壓縮空氣通過(guò)氣源處理器調(diào)節(jié)壓力實(shí)現(xiàn)扭矩控制，精度達(dá)±5%;4位式功率管理器，扭矩跨度更大，效率更高;采用高性能氣動(dòng)馬達(dá)，zui大功率耗氣量600L/min; 杰出的連續(xù)運(yùn)行功能，能夠滿足高負(fù)荷作業(yè)需要;單手操作的正、反轉(zhuǎn)按鈕，觸摸式開(kāi)關(guān)閥，便于使用;有直柄和彎柄兩種操作型式，適合不同應(yīng)用場(chǎng)合;整體反作用力臂，強(qiáng)度高、可360°調(diào)節(jié)支撐位置，開(kāi)關(guān)閥能阻止或開(kāi)通雙向流通的二通閥，又稱截止閥氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的頻率響應(yīng)是當(dāng)信號(hào)電流在二個(gè)頻率范圍內(nèi)作正弦規(guī)律變化時(shí)，控制流量對(duì)輸入信號(hào)的復(fù)數(shù)比，頻率響應(yīng)通常在輸入信號(hào)恒定和負(fù)載壓降為零的條件下測(cè)定，并表示為幅值比、相對(duì)于位移，閥的頻率響應(yīng)可能隨著信號(hào)的幅值、溫度和供給壓力等條件而變化，氣動(dòng)滯后雙張多 膠印機(jī)中存在電動(dòng)，機(jī)動(dòng)，氣動(dòng)等控制的動(dòng)作，這些動(dòng)作中,電動(dòng)反應(yīng)zui快,氣動(dòng)zui慢而機(jī)動(dòng)則具有周期性，氣動(dòng)動(dòng)作由于是靠單位時(shí)間抽氣量來(lái)控制的,它無(wú)法與電動(dòng) 機(jī)動(dòng)的速度相提并論，在低速時(shí)配合會(huì)很好但在高速時(shí),氣動(dòng)動(dòng)作相對(duì)機(jī)動(dòng)動(dòng)作可能呈滯后狀態(tài)。

總結(jié)：

氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥是一種新型的材料，在現(xiàn)今的社會(huì)里將會(huì)給人們到來(lái)很好的效益和發(fā)展前景，是我們的材料。