高-微流量減壓閥氣壓穩(wěn)定特性及其高精度測試系統(tǒng)開發(fā)研究.pdf

1、氣動減壓閥是最常用的減壓、穩(wěn)壓元件，廣泛應(yīng)用于各種場合。微流量減壓閥具有壓力、流量控制精度高等特點，是微小衛(wèi)星執(zhí)行系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，為執(zhí)行系統(tǒng)提供微小的流量(0～100mg/s)和穩(wěn)定的壓力，其性能直接影響衛(wèi)星工作的可靠性。目前在我國現(xiàn)有的微流量減壓閥產(chǎn)品測試中心，對減壓閥性能缺乏精確測試的能力。高流量減壓閥由于其高流量輸出的特點，使其在機加工氣動控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以某公司的微流量薄膜式減壓閥和自研發(fā)噴砂設(shè)備中的KHF高流量

2、減壓閥為測試對象，研制相應(yīng)的高精度測試系統(tǒng)，以實現(xiàn)減壓閥壓力、流量等性能的精確測試為目標。
　　本文綜述了減壓閥性能的測試方法，揭示了當前減壓閥測試設(shè)備存在的問題。介紹了KPR和KHF系列薄膜式減壓閥的基本結(jié)構(gòu)及其減壓穩(wěn)壓原理，建立了薄膜式減壓閥各腔室的氣流壓力變化特性方程、閥芯受力平衡方程和出口流量方程的數(shù)學模型，對氣動減壓閥的特性參數(shù)進行了描述。利用AMESim軟件對高/微流量減壓閥的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對其壓力、流量等特性的影響進行

3、了仿真研究，發(fā)現(xiàn)在理想狀態(tài)下，高/微流量減壓閥的壓力、流量特性均是比較穩(wěn)定的，為評價測試系統(tǒng)壓力、流量的測試精度提供了理論依據(jù)。通過Fluent軟件對高/微流量減壓閥的氣流變化機理進行了仿真研究，發(fā)現(xiàn)隨著閥口開度的增加，氣體流經(jīng)閥口后壓力分布逐漸增大，速度分布更加均勻，但減壓能力減弱。此外，由流體外側(cè)沿閥芯壁方向壓力逐漸增大，而速度則表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。
　　根據(jù)高精度和便捷式的測試需求，制定了測試系統(tǒng)的設(shè)計原則并對測試系統(tǒng)

4、的組成及功能進行了分析，設(shè)計了測試系統(tǒng)的氣路連接方案，并完成了測試設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。利用SolidWorks軟件完成了測試系統(tǒng)硬件的三維模型設(shè)計，并對系統(tǒng)關(guān)鍵元件進行了合理選型。利用LabVIEW作為系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺，完成了測試系統(tǒng)的人機界面設(shè)計，并對系統(tǒng)軟件部分的動態(tài)測試、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、精度控制等重要模塊進行了開發(fā)。通過理論計算驗證了測試系統(tǒng)采集精度的可靠性。最后完成了測試設(shè)備對高/微流量減壓閥的性能測試實驗，實驗結(jié)果顯示微流