在比例式气态燃料流量调节阀中,阀芯的运动是是靠比例电磁铁来驱动的,为了给阀的设计提供依据,必须全面地分析阀芯运动时的受力情况。阀芯运动时的受力情况,随阀芯形式的不同而不同,就一般而言,按其作用力的方向可分为:周缘力、侧向力和轴向力三类。周缘力的作用是使阀芯产生旋转,通常忽略不计。侧向力主要是由于流体流过阀芯、阀套之间的缝隙引起的不平衡力产生的,在液压阀分析设计中对这种不平衡力已有较详细的分析和计算,这套分析方法和所得到的规律对气动阀也是适用的,只是其定量关系有些差别。对于侧向力,往往通过一些加工和结构上的方法来减小它,在建立模型时可以不考虑。
作用在阀芯轴向的力主要包括:
驱动力:比例电磁铁对阀芯的推力;
惯性力:包括阀芯和随阀芯一起运动的附件加速运动时产生的惯性力;
干摩擦力:很难计算,需要从设计和使用上予以消除;
粘性摩擦阻力:当流体流经滑阀副缝隙时,由于流体的粘性对阀芯运动产生的摩擦阻力,与阀芯的运动速度成正比,很难精确计算;
气体反作用力:由于流体在阀腔中的流动而产生的反作用力,包括稳态和瞬态两种流体反作用力。