ATOS防爆閥DHA-0631/2/ADC24V工作原理

漸開啟，灌溉恢復。

　　三、純機械自控閥門的控制原理及控制單元設計

　　（一）純機械自控閥門的控制原理分析

　　純機械自控閥門的控制原理如下：閥門自動控制元件中存在濕敏材料，濕敏材料與土壤直接接觸，當土壤中水分含量增多的時候，濕敏材料產生吸水膨脹作用，從而給緩沖彈簧施加壓力，緩沖彈簧在壓力的作用下會移動并推動復位彈簧和閥芯進行運動，閥芯運動的過程中其錐形面會逐漸封住進水口，實現閥門的自動關閉，灌溉停止。當濕敏材料吸水膨脹的時候，如果其膨脹量比閥芯封堵進水口的移動量大，則很可能導致閥芯錐形頭受到較大壓力，甚至損壞閥芯，而緩沖彈簧則能夠起到良好的緩沖作用，避免閥芯錐形頭受到較大壓力，實現對閥芯錐形頭的保護[3]。

　　（二）自動控制單元設計分析

　　通過上文中的分析可知，緩沖彈簧主要起到對閥芯的緩沖保護作用，復位彈簧主要起到開啟閥門的作用，閥門自動化控制的核心為彈簧，下面對兩種彈簧的參數設定和設計方法進行分析：

　　1. 彈簧參數設定。兩種彈簧采用相同的參數，主要包括彈簧的內徑、外徑、中徑、節間距、螺旋升角以及彈簧絲的直徑。對于彈簧的旋轉方向來說，如果沒有特殊要求，一般選擇右側旋轉。彈簧在不受壓力的情況下，彈簧圈之間的間距應當為一定值，在受到壓力的時候，彈簧會發生收縮變形。在設計的過程中應當考慮極限荷載的情況，應當保證彈簧圈之間在極限荷載作用下一定的間距。

　　2.設計方法。在對彈簧進行設計的過程中，要保證其能夠滿足閥門正常使用的尺寸要求和圈數要求，同時要保證彈簧的穩定性和可靠性，這就涉及到彈簧剛度、穩定性以及強度的計算和確定。

　　（1）彈簧剛度計算。彈簧剛度需要滿足閥門正常工作對彈簧變形量的要求，從而計算出彈簧的具體參數，在彈簧絲直徑、彈簧材質相同的時候，增加彈簧的圈數，彈簧的剛度會變小，減少彈簧的圈數，彈簧的剛度會變大。

　　（2）彈簧強度計算。在本純機械自控閥門設計中，所采用彈簧絲的升角在 5 度到9 度之間，將升角設為 a，則可以求出，a 的正弦值約等于 0，a 的余弦值約等于 1，以此可以求出彈簧截面應力的近似值：(12)42cdF+π。

　　在上式中，F 代表剪力，c 代表彈簧中徑與彈簧絲直徑的比值，即彈簧指數，d 代表彈簧絲的直徑，c 值過大，則可能會對彈簧的穩定性帶來不良影響，c 值過小，則可能導致在卷繞的過程中彈簧絲出現彎曲，因此 c 值不宜過大也不宜過小，在本設計中 c 的取值范圍為4-16。

　　（1）彈簧穩定性計算。彈簧側向彎曲是彈簧不穩定的具體體現，彈簧本身的圈數較多，同時受到的壓力較大的時候，會影響其穩定性，出現側向彎曲，即如果彈簧的高徑比超過上限，則會出現側向彎曲。為了保證純機械自控閥門中彈簧的穩定性，在彈簧兩端的不同狀態需要取不同的長細比值，如果彈簧兩端都處于固定狀態，則彈簧長細比的取值應當小于5.3，如果彈簧一端處于固定狀態，另一端處于自由狀態，則彈簧的長細比應當小于 3.7，如果彈簧兩端都處于自由狀態，則彈簧的長細比應當小于 2.6。

　　四、結語

綜上所述，本文以前人研究理論為基礎，設計了一種用于灌溉的純機械自控閥門，并探討了其具體的自動控制原理和設計方案，旨在為相關純機械自控閥門的設計和開發提供參考。本文的研究也存在著一定的不足之處，在未來的研究中，應當著重對閥門壽命方面進行研究，以此來進一步推進純機械自控閥門的應用和發展。

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