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气动延时换向阀的延时精度研究
姚黎明谢卫华
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上辫工程拄术大学机械工和系上海∞
本文从理论分析, 计算机仿真和实验研究几方面对气动延时换向阀的延时精度
进行了探计,找到了影响延时精度几个主要的因素,提出提高延时精度的途径,
从、而为这类阔的研究, 开发、改进结构和正确使用提供了依据。. .
关键词:精度蝉———行机构苎——旦~竺毛‘危写’髟,。.乒⋯;乏白/国’
目前,在气动系统的控制方式上,可编程控制器已得到十分广泛的应甩, 但是,
对于一些特殊的工作环境如: 高温、高湿、强辐射、强电磁干扰和要求防爆等,由于
本身和相关传感器的可靠性满足不了工作要求,因此,近年来逐步发展并完善了气动延时闷
特别是气动延时换向阔和逻辑单元,利用气体的节流特性来控制阔的动作时闻, 实现全气
动控制的自动循环。这类延时阈已在许多场合下得到了应甩,它避免了所有的电一气或气一
电转换的过程,有效地提高了控制系统的可靠性,并使系统大为简化。
如今,对气动延时阀的理论和延时精度的研究尚束引起广泛重视,因此对于延时阔本质
特性帕延时精度的研究显得十分必要。本文作者之一在澳大种亚进修期间,曾将这类延时阀
应用于一些气动控制系统,实践表明有进一步研究它的必要性。本课题在理论、计算机仿真
和实验分析三方面进行了研究。
气动延时换向阀的结构和工作原理
气动延时换向阔由两大部分组成: 由阕体
和阎芯等组成的换向部分和由气腔、可调节流
器组成的气动延时控制部分。当气源压缩空气
刚由节流器进入气腔时, 由于其压力很低不足
以推动阎芯向右作换向运动,所以日与
见圈不通。但当气腔气体压力随着充气的
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持续进行上升到一·定值州,作】目在阀:左端的压力艟克服阀芯与阀体间的摩擦力等阻力,推
动阀甚作换向运动,使与接通,最终达到换向的目的。所谓延时时间,就是指从气
源压力气体进入气腔时划开始至换向时口与口相通的时刻为止的这段时间,记作;
气动延时换向阀延时精度指标
为了比较准确地描述气动延时阀延精度及其变化,定义以下五个基本指标
. 延时范围‘
对于任一气动延时换向阀,其延时范围为: ⋯一
. 延时误差系数:』;坠·%
式中:⋯; 延刚范围内任一延时时间所对应的最大延时误差
:延时范围内任一延时【问
. 延时精度系数:一· %

∑
.
. 平均延【⋯时间。, ,—;土
式中;; 样本实验数据总数
. 延时可靠性系数
对于实际的使用者,用延时可靠性系数可以比较明了可行地描述延时阕延时时间
的精确程鹱。其定义为; 在相同的试验条件下,样本数据中,值为:
;.一% ·.一%
的数据出现船概率,记。
式中::延时可靠性系数变量,其取值范围: 。
具有如下性质:
:

为值船非减函数。随值的变化而变化。
延时精度的理论分析
. 延刚时间方程
.. 充气过程的问一压力特性方程
当≤., 流体力学和热力学可知,充气气体的流动为音速状态,此时, 允
气时间的表达式为:
一风.
。

式中:。气腔内初始气压: 气腔内气压
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