純機械自動控制閥門的設計及控制原理分析

徐書茂

摘要：采用自動控制閥門來對企業生產所需要的流動介質進行流出與流入量、流體壓力、流體方向等內容的有效管控，采用自動控制閥門的方法同時達到機械生產與管理運輸的雙重要求。而市場上最新出現的純機械自動控制閥門，有效實現脫離傳統閥門需要借助外部能量、傳感裝置、人工來完成閥門控制的局限性，通過全程自動化控制閥門來實現對流動介質量的管控。本文首先對自動控制閥門的相關內容進行介紹，分析自動控制閥門設計原理，最后對純機械自動控制閥門單元設計進行彈簧參數設計與設計方法的分析。

關鍵詞：純機械;控制原理;自動控制閥門;

引言：現階段，自動控制閥門的技術還需要借助有源控制來實現機械運作，并且需要人工來輔助自動控制閥門的部分流程。而純機械自動控制閥門通過全程自動化控制閥門來實現對企業生產流動介質量的控制，并且由于純機械自動控制閥門本身操作簡單、節能效果好等優勢，讓其在我國許多領域的企業生產中得到廣泛的適用。

一、自動控制閥門的相關內容介紹

自動控制閥門在實際的運用中，液體與氣體流出/流入量在自動化操作下完成控制管理要求。自動控制閥門主要具備以下四大特點：第一，該閥門設施安裝簡單且操作難度較低，操作過程中省時省力且用水少;第二，該閥門設施生產制造工藝簡單和生產成本較低;第三，自動控制閥門因自動化功能特點而呈現出較長的使用壽命和高運行效率;第四，自動控制閥門整體操作無需人為控制就可完成對于液體/氣體流入、流出量的控制。

現在市場上常用的自動控制閥門，主要是利用微電子線路或紅外感應技術為主要的高成本生產技術。以微電子線路或紅外感應技術在經營成本較小的工程適用性與經濟價值不高。本文主要提出以手動閥門、電動閥門、氣動閥門為主的純機械自動運行方式的控制閥門。

二、自動控制閥門設計原理

2.1 閥門設計

自動控制閥門主要是由寬方桿、手柄、細桿、細方桿、閥門五大部分焊接后組成。自動控制閥門設計可以用于控制企業生產水資源的利用量。自動控制閥門方志每次生產用水的出水時間以及出水量都有嚴格控制。企業生產用水一般有五分鐘左右的出水時間，閥門裝置會在出水時間超過五分鐘后自動關閉。同時也可通過人工進行干涉自動控制閥門的再次開啟。自動控制閥門管道內的每一種裝置都是組成自動控制閥門系統的重要組成部分，一旦閥門系統中缺少某個裝置，都可能會對自動閥門控制系統造成巨大的影響。自動控制閥門的關閉裝置位于出水地方的細長管型連接器與空腔中的細長方的槽。同時，需要在細長方形槽設施下端設有圓形柱孔，主要是用于圓形細桿（圓形細桿的作用：固定并連接閥門和計時器）來應對水流輸出過程中可能面臨的問題。必須要保持純機械自動控制閥門內部長期處于直線流動狀態來減少阻力。

2.2 閥門及時間控制裝置

手柄、連接用細桿、閥門、細方桿、寬方桿是純機械自動控制閥門的重要組成部分。計時用的銷檔主要用寬方桿和細方桿來進行卡住。為了防止純機械自動控制閥門出現應用問題，必須要優先選擇折行形式和協調好連接在關鍵上的折線形和前端的孔板。同時，優先選擇圓柱空腔結構形式且前端設有高磁性磁鐵的計時器，而且必須要保證管件下方的細長管連接器處于運動狀態。純機械自動控制閥門具備極強的適應性以及特征性，因此在大多數應用過程中不易出現卡住的問題。

2.3 工作原理

控制閥門裝置工作控制與固定折板與折現主要是借助一根彈簧來實現活動。在常態狀態下，折線銷主要用于固定閥門的位置。當企業需要進行生產用水和計時放水時，在半圓環到達最高點附近，利用彈簧對折來給予拆線銷壓力進入寬細方桿中，計時的標準是聽到一聲響聲。沒有聽見響聲的原因是拆線銷為進入寬細方桿或是拆線銷掉落。當計時器正式開始為期五分鐘的計時時，前半部分的水管在極快的水流速度下很快得到填滿。可以通過在計時器裝置中設立三個變量來提高計時器的精準度。當計時器到達五分鐘，壓力驅動磁鐵進行移動閥門來進行終止放水。計時器會在終止放水后回到最初位置，為下一次自動控制閥門工作的即使做好準備。

2.4 設計方案

首先，在自動化工程領域所涉及的自動化數據分析是確保自動化控制閥門的關鍵，因此，必須要保證機械構建系統與自動控制閥門的自動化數據分析處于一致，同時需要利用現代化技術來實現對自動控制閥門的數據分析與檢驗，確保閥門的彈簧圈數與彈簧尺度的合理性、科學性、高精度;其次，純機械自動控制閥門的各項指標數據必須要結合企業的生產實際情況來合理的控制，從而確保提高水資源的應用效率和合理使用。

三、純機械自動控制閥門單元設計分析

3.1 彈簧參數設計分析

純機械自動控制閥門的彈簧參數必須在合理范圍內，才能確保彈簧推動閥門實現自動化控制。設計人員在對彈簧內外尺寸大小、絲直徑、螺旋升角度等內容進行設計時，要求彈簧設計人員能夠根據自動控制閥門的控制要求來制定準確合理的彈簧參數。由于彈簧在推動閥門實現自動控制過程中，會發生彈簧拉伸、壓縮、旋轉等活動，因此彈簧的旋轉角度和旋轉方向必須要嚴格的按照閥門對于自動化控制的作用要求來進行設計。最后，彈簧在推動閥門實現自動化控制過程中會接收來自于閥門的荷載。如果閥門給彈簧帶來的荷載包括彈簧本身的承載量，就會壓縮彈簧間距而造成的閥門自動化控制效果下降等后果。因此需要設計人員精準控制閥門及與彈簧的極限荷載，從而避免出現彈簧受到荷載過大而造成的間距縮小。

3.2 設計方法分析

彈簧的狀態是影響純機械自動控制閥門效果的重要影響因素之一，因此需要設計人員能夠嚴格的把控好彈簧參數，確保給閥門的自動化提供安全可靠的彈簧支持。而彈簧的剛度與強度等是彈簧可靠性設計中的重要數據參數，必須要確保彈簧在承受閥門荷載時不會出現彈簧間距縮小而造成的失效問題。

3.2.1 彈簧剛度性能

設計人員應該明確彈簧剛度性能參數設計的計算方法與設計方法。在對彈簧剛度性能計算前，地需要確保彈簧材料和彈簧絲不會在計算過程中出現質量問題或是變形，為彈簧剛度計算創造穩定調節。設計人員在彈簧剛度設計與計算過程中發現：彈簧材料剛度性能與彈簧圈數呈現反相關關系。要求設計人員根據純自動化控制閥門在企業生產的自動控制需求，來確定彈簧的圈數和變形量。必須要保證彈簧變形量和彈簧剛度分別滿足于閥門自動控制要求和變形要求。

3.2.2 彈簧強度性能

彈簧強度性能計算過程中，必須要控制彈簧絲生角的正弦值與余弦值之比接近零和一之間。根據彈簧絲正弦值與余弦值來確定彈簧的截面應力。而剪應力、彈簧中徑、彈簧絲直徑是彈簧應力近似值計算的主要內容，同時需要這些數據與彈簧絲進行比值對比。應力近似值參數大小與彈簧的穩定可靠性產生直接影響關系，因此需要設計人員能夠控制該比值的范圍不會影響彈簧絲卷繞過程。

四、結束語

純機械自動控制閥門在企業運行效率好壞的關鍵要素之一，就是在于對機械自動閥門單元設計的管理力度和管理水平。機械自動閥門自動控制單元能夠實現對作用對象進行實時的運行狀態監測，并且能夠根據作用對象的運行需求進行及時的調整，來保證作用對象的運行穩定性與高效狀態。

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