流量控制阀的原理和Amesim仿真方法

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了二通流量控制阀的工作原理和仿真方法。二通流量控制阀通过定压差元件保持节流口两侧压差恒定，从而实现流量的调节。仿真结果表明，在正常工作范围内，尽管负载压力或进出口压差发生变化，通过阀的流量能够保持恒定。同时，文章还强调了仿真建模时需关注的基本原理和数学模型，而不必过分追求与实际结构的完全一致。通过简化建模，可以更有效地分析元件的性能和特性。本文提供的仿真模型可进一步用于分析其他特性，并为相关研究和应用提供了参考。

文章来源： Amesim学习与应用，作者新浩

本文所说的流量控制阀，是指可以调节流经阀的液体流量，使之不受阀两侧压力变化影响的液压阀。这类阀的重要用途之一是调节执行元件的运行速度，因此也曾被普遍叫做调速阀。在最新国标《GB/T 17446—2012 流体传动系统及元件  词汇》中，“调速阀”的叫法已不再被采用，因此，本文使用了“流量控制阀”的说法。

• 节流阀开口越大，液阻越小，液体越容易流通，反之则液体越难流通；

• 当节流阀开口一定时，阀两侧的压差和通过的流量互为因果。

生活中有一种很常见的节流阀，就是水龙头。如果水网的压力保持恒定，而水龙头外的大气压力也基本是恒定的，那么可以认为水龙头两侧压差恒定，水流大小只与水龙头的开度有关，我们只需要打开水龙头到不同开度就可以获得想要的水流；如果水网的压力是变化的，忽大忽小，那么我们就无法或者很难得到固定的水流大小。

• 如果负载压力P2增大，则定压差阀芯1右移，定压差元件开口增大、液阻减小，Pc增大，直至P2、Pc和弹簧压力共同作用于阀芯1达到新的平衡，节流口两侧压差基本保持不变，流量也基本保持不变；如果负载压力P2减��，则有相反的调节过程，也可以保持流量恒定。

2 二通流量控制阀的仿真方法

2.1 仿真模型的建立

改变仿真条件，保持节流口开口不变并逐渐增大出口压力再次仿真（注：详细仿真模型见模型文件FlowRegulator_2.ame，下载链接见文末），得到进出口压差变化时二通流量控制阀对流量的调节过程，如图6所示。可以看出，当进出口压差从20 bar变化到180 bar时，定压差阀芯位移有约0.4 mm的改变；同时，弹簧力大约增加2 N，节流口两侧压差大约增加0.01 bar，流经阀的流量也有相应的改变。当然，这些变化相对微小，可以忽略，因此可以认为二通流量控制阀起到了维持流量恒定的作用。

图6 进出口压差改变时阀的调节过程曲线

『注：细心的小伙伴们一定会发现一个问题，随着流量控制阀进出口压差增大，节流口两侧压差增大，但流量却在减小！这是为什么呢？笔者在提取仿真结果时，着实被这个问题困扰了一番！经过仔细分析和思考，笔者发现这个看似诡异的结果背后涉及到Amesim对液体体积和流量的处理方式。这个问题说来话长，暂时按下不表，抽空再专门写篇文章来解释它。』

除此之外，本文的仿真模型还可用于分析更多二通流量控制阀的特性，比如液动力对阀响应的影响等等，本文不再详细叙述，有兴趣的小伙伴们可以进一步思考。