CN110307214A - 一种气压传动部件实验模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压传动部件实验模型，包括透明阀体，透明阀体内设有第一限位凸起和止通凸起，透明阀体内还设有上阀芯和下阀芯，上阀芯上设有第一气动活塞；所述的透明阀体内部经第一气动活塞、第一限位凸起和止通凸起依次分隔成控制腔、第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述的控制腔连接有设置在透明阀体外部的电气转换器，第二腔室连接有输出口，第三腔室连接有气源。本发明集成了气动比例压力阀常用的组件，可以模拟这些组件对整体性能的影响，满足产品气动系统的高可靠性要求；此外，本发明还具有集成度高的特点。

Description

一种气压传动部件实验模型

技术领域

本发明涉及一种气压传动部件实验模型，特别是一种气动比例压力阀的实验模型，属于气压设备领域。

背景技术

气压传动是指以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程机械化和自动化的一种技术。随着工业机械化自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域。气动比例压力阀是气压传动较常使用到的部件，也是气动比例控制系统的核心控制元件，它具有动态特性好、控制精度高和易于电气集成等特点，在气动压力、速度、输出力和伺服定位等控制领域中获得了广泛的应用。现有的气动比例压力阀的测试实验中，气动比例压力阀的控制部分、进气部分、输出部分以及透明阀体内在部件阀芯、活塞、阀芯弹簧、过流面积与阀芯位移之间的关系，都会影响气动比例压力阀的性能，目前缺乏一种集成控制部分、进气部分、输出部分以及透明阀体内在部件、以及通过调节参数、及模拟实际工况的方式来检测这些因素对气动比例压力阀的性能影响的实验模型，从而使得进一步优化气动比例压力阀比较费时费力并且成本较高。因此，研发一款集成度高、操作简单的、模拟气动比例压力阀运行工况的气压传动部件实验模型，成为了业界亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种气压传动部件实验模型。本发明集成了气动比例压力阀常用的组件，可以通过这些组件的调整来检测气动比例压力阀的工作过程中这些组件对产品性能的影响，从而为优化产品提供实验依据，满足产品高可靠性的要求；此外，本发明还具有集成度高，操作简单的特点。

本发明的技术方案：一种气压传动部件实验模型，包括透明阀体，透明阀体内设有第一限位凸起和止通凸起，透明阀体内还设有相互连接的上阀芯和下阀芯，上阀芯的端部设有第一气动活塞；所述的透明阀体内部经第一气动活塞、第一限位凸起和止通凸起依次分隔成控制腔、第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述的控制腔连接有设置在透明阀体外部的电气转换器，电气转换器的输入端连接有气温控制器和气压控制器；所述的第一腔室内依次设有固定在上阀芯上的气动隔膜、第一限位质量块和第二气动活塞，第二气动活塞上设有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定在第一限位凸起上；第二腔室内依次设有第三气动活塞和第二限位质量块，第三气动活塞设置在上阀芯上，第二限位质量块设置在下阀芯上；所述透明阀体内侧还设有导向凸起，导向凸起上设有贯穿透明阀体的排气孔；所述的第三气动活塞与导向凸起相贴合，第三气动活塞上设有与排气孔相对应的第一凹槽；所述的第二腔室经管路连接有设置在透明阀体外部的输出口，输出口内设有节流孔；第三腔室内设有固定在下阀芯上的第四气动活塞，第四气动活塞与止通凸起相配合；所述第三腔室连接有设置在透明阀体外部的气源；透明阀体端部设有连通第三腔室的通孔，通孔内设有固定在下阀芯上的第五气动活塞，通孔内还设有与第五气动活塞相对应的第二限位凸起；所述通孔内设有压紧螺丝，压紧螺丝与通孔的内壁螺纹配合，压紧螺丝与第五气动活塞之间设有第二弹簧。

前述的气压传动部件实验模型中，所述的上阀芯和下阀芯之间设有第三弹簧。

前述的气压传动部件实验模型中，所述第一限位质量块的两端设有第一限位器，第二限位质量块的两端设有第二限位器。

前述的气压传动部件实验模型中，所述的通孔包括相连的圆孔和螺纹孔，所述的第五气动活塞设置在圆孔内，压紧螺丝与螺纹孔相配合。

前述的气压传动部件实验模型中，所述的螺纹孔末端设有与压紧螺丝相配合的螺纹密封圈。

与现有技术相比，本发明集成了气动比例压力阀常用的组件，可以通过这些组件的调整观察气动比例压力阀的工作过程中这些组件对产品性能的影响，从而为优化产品提供实验依据，满足产品高可靠性的要求；此外，本发明还具有集成度高，操作简单的特点，将对气动比例压力阀的实验或检测具有普遍适用性。本发明的透明阀体上设有排气孔，排气孔与第二腔室相连通。当第二腔室中的气压力小于设定压力时，产生的压差将使上阀芯运动，上阀芯带动第三气动活塞下移，并且第一凹槽的开口处逐渐减小直至完全被导向凸起挡住，达到减少或阻断气体从排气孔排出的目的。上阀芯的末端接触到下阀芯后顶住下阀芯运动，第四气动活塞与止通凸起分离，使得气源的气体经第三腔室流入第二腔室和第一腔室，对第二腔室和第一腔室进行增压，第二腔室和第一腔室内的气压力增大直至与控制腔内的气压力达到平衡。当第二腔室中的气压力大于设定压力时，产生的压差将使上阀芯回退，下阀芯回到初始位置即第四气动活塞顶牢止通凸起时下阀芯的位置，隔绝第二腔室和第三腔室之间气体的流通，阻断气源的气体进入第二腔室，由于上阀芯带动第三气动活塞回退，第一凹槽的开口处逐渐增大，第二腔室内的气体经第一凹槽和排气孔排出透明阀体，使第二腔室中的气压力减小直到与控制腔内的气压力达到平衡，以此实现泄压的目的。第一限位质量块的质量数值可模拟实际工况中上阀芯的质量和上阀芯运动时受到的阻力，第二限位质量块的质量数值可模拟实际工况中下阀芯的质量和下阀芯运动时受到的阻力，从而实验得到在相应的质量数值下对气动比例压力阀输出压力的影响。调节压紧螺丝能改变第一弹簧的预紧力，以此模拟弹簧的刚度系数和预紧力对输出压力的影响。综上，本发明通过调节阀芯弹簧的刚度系数和预紧力、第四气动活塞与止通凸起过流面积、第三气动活塞的第一凹槽与导向凸起的过流面积等参数，以及上、下阀芯的模拟实际质量工况，来观察和检测气动比例压力阀的工作过程中这些组件对产品性能的影响，从而为优化产品提供实验依据，满足产品高可靠性的要求。

本发明的上阀芯和下阀芯之间设有第三弹簧，使上阀芯与下阀芯弹性接触，增强上阀芯与下阀芯工作的耐久度。

本发明的螺纹孔末端设有与压紧螺丝相配合的螺纹密封圈，增强压紧螺丝与螺纹孔之间的密封效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是通孔的内部结构示意图。

附图标记：1-透明阀体，2-控制部，3-输出部，4-进气部，5-控制腔，6-第一腔室，7-第二腔室，8-第三腔室，9-第一气动活塞，10-第三气动活塞，11-第四气动活塞，12-第五气动活塞，13-上阀芯，14-下阀芯，15-电气转换器，16-气温控制器，17-气压控制器，18-气动隔膜，19-第一限位质量块，20-第一限位器，21-第二气动活塞，22-第一弹簧，23-第一限位凸起，24-第一凹槽，25-排气孔，26-导向凸起，27-节流孔，28-输出口，29-第三弹簧，30-第二限位器,31-第二限位质量块，32-止通凸起，33-第二限位凸起，34-通孔，35-圆孔，36-螺纹孔，37-压紧螺丝，38-螺纹密封圈，39-第二弹簧，40-气源。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种气压传动部件实验模型，构成如附图1和附图2所示，包括透明阀体1，透明阀体1内设有第一限位凸起23和止通凸起32，第一限位凸起为环形凸起，用于安装第一弹簧，第一限位凸起中间的通道可以穿行第一阀芯、以及气流通过，止通凸起与第一限位凸起结构相似，但止通凸起中间的通道可比第一限位凸起中间的通道更大，一方面是因为第一限位凸起上方需要固定第一弹簧，另一方面是止通凸起还具有启闭的作用，流通通道太小会导致频繁启闭时气压难以通过影响使用。透明阀体1内还设有上阀芯13和下阀芯14，上阀芯13和下阀芯14之间设有第三弹簧29，使上阀芯13与下阀芯14弹性接触，增强上阀芯13与下阀芯14工作的耐久度，上阀芯13的端部设有第一气动活塞9；作为另一实施方式上阀芯也可以与下阀芯直接连接。所述的透明阀体1内部经第一气动活塞9、第一限位凸起23和止通凸起32依次分隔成控制腔5、第一腔室6、第二腔室7和第三腔室8。所述的控制腔5经气路连接有设置在透明阀体1外部的电气转换器15，电气转换器是将0～10mA或4～20mA的直流信号转换成20～100kPa气动信号，以便沟通电动单元仪表与气动单元仪表一起工作。电气转换器15的输入端连接有气温控制器16和气压控制器17，所述气压控制器17为分段线性信号源，气温控制器16为恒定信号源，气温控制器与电气转换器协同工作，模拟不同气温下电气转换器输出的相应气压；气压控制器则直接用于控制电气转换器的输出气压。所述的第一腔室6依次设有固定在上阀芯13上的气动隔膜18、第一限位质量块19和第二气动活塞21，通过第一限位质量块19能模拟上阀芯13的质量和上阀芯13运动时受到的阻力，第一限位质量块19的两端设有第一限位器20，第一限位器20的作用是限制第一限位质量块19的位移从而限制上阀芯13的位移。第二气动活塞21上设有第一弹簧22，第一弹簧22的另一端固定在第一限位凸起23上。第二腔室7内依次设有第三气动活塞10和第二限位质量块31，第三气动活塞10设置在上阀芯13上，第二限位质量块31设置在下阀芯14上，通过第二限位质量块31能模拟下阀芯14的质量和下阀芯14运动时受到的阻力，第二限位质量块31的两端设有第二限位器30，第二限位器30的作用是限制第二限位质量块31的位移从而限制下阀芯14的位移。第一限位质量块和第二限位质量块可以是标有具体质量的固定在阀芯上的块状物体，多个实验模型采用不同质量的第一限位质量块和第二限位质量块，即可用于模拟不同具体质量的质量块对于上、下阀芯质量和阻力对气压输出结果的影响。所述透明阀体1内侧还设有导向凸起26，导向凸起26上设有贯穿透明阀体1的排气孔25。所述的第三气动活塞10与导向凸起26相贴合，第三气动活塞10上设有与排气孔25相对应的第一凹槽24，由第三气动活塞10上的第一凹槽24和导向凸起26上的排气孔25组成排气通道。所述的第二腔室7经管路连接有设置在透明阀体1外部的输出口28，输出口28内设有节流孔27。第三腔室8内设有固定在下阀芯14上的第四气动活塞11，第四气动活塞11与止通凸起32相配合。所述第三腔室8连接有设置在透明阀体1外部的气源40，气源也即气压输入装置。透明阀体1端部设有连通第三腔室8的通孔34，如附图2所示，所述的通孔34包括相连的圆孔35和螺纹孔36，第五气动活塞12设置在圆孔35内，圆孔35内设有与第五气动活塞12相对应的第二限位凸起33。所述的螺纹孔36内设有压紧螺丝37，螺纹孔36末端设有与压紧螺丝37相配合的螺纹密封圈38，增强压紧螺丝37与螺纹孔36之间的密封效果，压紧螺丝37与第五气动活塞12之间设有第二弹簧39，通过调节压紧螺丝37能改变第二弹簧39的预紧力，同时压紧螺丝37与螺纹孔36的设计方便拆卸更换第二弹簧39，改变第二弹簧39的刚度系数，以此模拟改变第二弹簧39的预紧力和刚度系数对输出压力的影响。

工作原理：如图1所示，由气压控制器17、气温控制器16、电气转换器15和第一气动活塞9组成控制部2，由第一限位质量块19、第二气动活塞21、第一弹簧22、第三气动活塞10、排气孔25和带节流孔27的输出口28组成输出部3，由第二限位质量块31、第四气动活塞11、第五气动活塞12、第二弹簧39、压紧螺丝37和气源40组成进气部4。在气压控制器17、气温控制器16中分别输入控制部2中变化的气体压力以及气体的温度信号，通过电气转换器15转换为控制部2的气压源，气压力作用在具有体积刚度的气动隔膜18模拟的膜片及杆上，产生使上阀芯13运动的推力，压力气体由气源40进入第三腔室8，再经第四气动活塞11与止通凸起32之间的开口进入第二腔室7和第一腔室6，产生的气压力作用于气动隔膜18与控制腔5的气压力作用在膜片及杆上的力相平衡，形成机械负反馈。

当第二腔室7中的气压力小于设定压力时，产生的压差将使上阀芯13运动，上阀芯13带动第三气动活塞10下移，并且第一凹槽24的开口处逐渐减小直至完全被导向凸起26挡住，达到减少或阻断气体从排气孔25排出的目的。上阀芯13的末端接触到下阀芯14后顶住下阀芯14运动，第四气动活塞11与止通凸起32分离，使得气源40的气体经第三腔室8流入第二腔室7和第一腔室6，对第二腔室7和第一腔室6进行增压，第二腔室7和第一腔室6内的气压力增大直至与控制腔5内的气压力达到平衡。当第二腔室7中的气压力大于设定压力时，产生的压差将使上阀芯13回退，下阀芯14回到初始位置即第四气动活塞11顶牢止通凸起32时下阀芯14的位置，隔绝第二腔室7和第三腔室8之间气体的流通，阻断气源40的气体进入第二腔室7，由于上阀芯13带动第三气动活塞10回退，第一凹槽24的开口处逐渐增大，第二腔室7内的气体经第一凹槽24和排气孔25排出透明阀体1，使第二腔室7中的气压力减小直到与控制腔5内的气压力达到平衡，以此实现泄压的目的。通过第一限位质量块19能模拟上阀芯13的质量和上阀芯13运动时受到的阻力，通过第二限位质量块31能模拟下阀芯14的质量和下阀芯14运动时受到的阻力。调节压紧螺丝37能改变第一弹簧22的预紧力，气压控制器17、气温控制器16和电气转换器15可根据控制要求产生控制腔5内的气压力，节流孔27的大小模拟不同的背压力，在第三气动活塞10的第一凹槽24与导向凸起26的过流面小甚至完全关闭的时候，保持第二腔室7内气压提高时的稳定性，第一腔室6、第二腔室7和第三腔室8模拟腔室的体积大小，改变前述的参数就可以得到它们对输出压力的影响。

Claims (5)

1.一种气压传动部件实验模型，其特征在于：包括透明阀体(1)，透明阀体(1)内设有第一限位凸起(23)和止通凸起(32)，透明阀体(1)内还设有相互连接的上阀芯(13)和下阀芯(14)，上阀芯(13)的端部设有第一气动活塞(9)；所述的透明阀体(1)内部经第一气动活塞(9)、第一限位凸起(23)和止通凸起(32)依次分隔成控制腔(5)、第一腔室(6)、第二腔室(7)和第三腔室(8)；所述的控制腔(5)连接有设置在透明阀体(1)外部的电气转换器(15)，电气转换器(15)的输入端连接有气温控制器(16)和气压控制器(17)；所述的第一腔室(6)内依次设有固定在上阀芯(13)上的气动隔膜(18)、第一限位质量块(19)和第二气动活塞(21)，第二气动活塞(21)上设有第一弹簧(22)，第一弹簧(22)的另一端固定在第一限位凸起(23)上；第二腔室(7)内依次设有第三气动活塞(10)和第二限位质量块(31)，第三气动活塞(10)设置在上阀芯(13)上，第二限位质量块(31)设置在下阀芯(14)上；所述透明阀体(1)内侧还设有导向凸起(26)，导向凸起(26)上设有贯穿透明阀体(1)的排气孔(25)；所述的第三气动活塞(10)与导向凸起(26)相贴合，第三气动活塞(10)上设有与排气孔(25)相对应的第一凹槽(24)；所述的第二腔室(7)经管路连接有设置在透明阀体(1)外部的输出口(28)，输出口(28)内设有节流孔(27)；第三腔室(8)内设有固定在下阀芯(14)上的第四气动活塞(11)，第四气动活塞(11)与止通凸起(32)相配合；所述第三腔室(8)连接有设置在透明阀体(1)外部的气源(40)；透明阀体(1)端部设有连通第三腔室(8)的通孔(34)，通孔(34)内设有固定在下阀芯(14)上的第五气动活塞(12)，通孔(34)内还设有与第五气动活塞(12)相对应的第二限位凸起(33)；所述通孔(34)内设有压紧螺丝(37)，压紧螺丝(37)与通孔(34)的内壁螺纹配合，压紧螺丝(37)与第五气动活塞(12)之间设有第二弹簧(39)。

2.根据权利要求1所述的气压传动部件实验模型，其特征在于所述的上阀芯(13)和下阀芯(14)之间设有第三弹簧(29)。

3.根据权利要求1所述的气压传动部件实验模型，其特征在于：所述第一限位质量块(19)的两端设有第一限位器(20)，第二限位质量块(31)的两端设有第二限位器(30)。

4.根据权利要求1所述的气压传动部件实验模型，其特征在于：所述的通孔(34)包括相连的圆孔(35)和螺纹孔(36)，所述的第五气动活塞(12)设置在圆孔(35)内，压紧螺丝(37)与螺纹孔(36)相配合。

5.根据权利要求4所述的气压传动部件实验模型，其特征在于：所述的螺纹孔(36)末端设有与压紧螺丝(37)相配合的螺纹密封圈(38)。