流體通過調節閥時,受流體作用力影響,產生使閥芯上下移動的軸向力或使閥芯旋轉的切向力。對于直行程的調節閥,軸向力影響信號與位移的關系,這一軸向力稱為不平衡力,以ft(任意位置時),Ft(關閉位置時)表示。對角位移的調節閥,如蝶閥、偏心旋轉閥等,影響其角位移的切向合力矩稱為不平衡力矩,以M表示。
影響不平衡力(矩)的因素很多,主要是閥的結構型式、壓差、流向因素。閥的結構型式中又包括閥的類型、節流形式、閥芯(塞)形狀、閥芯正裝或反裝、閥桿直徑與閥座直徑大小等關系。
從表3-1中工作狀態中,可以非常直觀地看出對單座式調節閥,閥芯正裝,流開型,閥關閉時的閥芯所受的不平衡力Ft為:
其它閥的不平衡力(距)的推導道理一樣,是一個簡單的受力計算。常見的閥計算公式匯總在表3-1中。
表3-1 常用調節閥不平衡力和許用壓差計算公式
調節閥 | 工作狀態 | 不平衡力(力矩) 計算公式 | 允許壓差計算式(P2≠0) |
單座閥 角形閥 | Ft = | P1-P2 = |
雙座閥 | Ft = | P1-P2 = |
套筒閥 | Ft = | P1-P2 = |
三通 (合流) | Ft = | P1-P2 = |
三通 (分流) | Ft = | P1-P2 = |
隔膜 | Ft = | P1+P2 = |
蝶閥 | M=ξDN △P ξ為轉矩系數 | P1-P2 = M'為輸出力矩,J為推力系數,f為摩擦系數 |