用于调节阀的角行程测试板及其计算方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节阀的角行程测试板及其计算方法。

背景技术

调节阀是在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件，在工业生产过程控制中必不可少；若要提升调节阀的性能就必须对其角行程进行测量以利于改进结构。

现有技术中，尚未出现能行之有效的提高调节阀角行程测量精度的计算方法，导致调节阀的性能始终无法有效提升，亟需等待解决。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能准确模拟出调节阀在转动时的角行程轨迹并能根据弧长L精确计算出转角β的值以准确掌握转角β的变化过程，从而极大的有利于提升调节阀性能的用于调节阀的角行程测试板及其计算方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于调节阀的角行程测试板，其特征在于，包括弓形本体，所述弓形本体的直线段中心处开设有直角三角形缺口。

一种用于调节阀的角行程计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将弓形本体同心固定在调节阀的转轴上并将弓形本体转动90度，进而绘出椭圆曲线；

当D>d时，椭圆曲线的长半轴为a，短半轴为b，周长为2πa+4(a-b)；

根据对称性，在椭圆的四分之一处(转角β为π/2)的周长为πa/2+a-b；

椭圆半径R与转角β关系为：

弧长L与转角β关系为：

S2：根据弧长L来计算角度β的大小；

注意到，角度β从0变到π/2，R(β)从b变到a，且单调增加，但非线性关系；

设：

R(β)＝Aβ

则

由R(0)＝b，

C＝b

得弧长L与转角β之间的近似解析表达关系式：

进而得到一元三次方程：Ax

S3：采用盛金公式法求解一元三次方程：Ax

其中：

重根判别式为：

总判别式为：

Δ＝Q

根据盛金判别法，有：

(1)当a＝b，a>0时，有

(2)当a>b，△＜0，方程有三个不相等的实根:

其中：

对本问题，解x

(3)当a＜b，△>0，方程只有一个实根：

其中：

计算的相对误差与椭圆离心率相关，离心率越小，精度越高。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明借助弓形本体能准确模拟出调节阀在转动时的角行程轨迹，并能根据弧长L精确计算出转角β的值，进而能准确掌握转角β的变化过程，从而极大的有利于调节阀性能的提升。

附图说明

图1为本发明的弓形本体的结构图；

图2为本发明的参数分布图；

图3为本发明的转角β为90度时的行程图。

具体实施方式

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1所示，一种用于调节阀的角行程测试板，包括弓形本体1，弓形本体1的直线段中心处开设有直角三角形缺口11。

如图2～3所示，一种用于调节阀的角行程计算方法，包括以下步骤：

S1：将弓形本体1同心固定在调节阀的转轴上并将弓形本体1转动90度(也即转角β从0变为π/2)，进而绘出椭圆曲线12；当D＞d时，椭圆曲线12的长半轴为a，短半轴为b，周长为2πa+4(a-b)；

根据对称性，在椭圆的四分之一处(转角β为π/2)的周长为πa/2+a-b；

椭圆半径R与转角β关系为：

弧长L与转角β关系为：

这是一个椭圆积分，没有解析表达式。

S2：根据弧长L来计算角度β的大小；

注意到，角度β从0变到π/2，R(β)从b变到a，且单调增加，但非线性关系；

设：

R(β)＝Aβ

则

由R(0)＝b，

C＝b

得弧长L与转角β之间的近似解析表达关系式：

进而得到一元三次方程：Ax

S3：采用盛金公式法求解一元三次方程：Ax

其中：

重根判别式为：

总判别式为：

Δ＝Q

根据盛金判别法，有：

1.当a＝b，a＞0时，有

2.当a＞b，Δ＜0，方程有三个不相等的实根：

其中：

对本问题，解x

3.当a＜b，△>0，方程只有一个实根:

其中：

计算的相对误差与椭圆离心率相关，离心率越小，精度越高。

本发明借助弓形本体1能准确模拟出调节阀在转动时的角行程轨迹，并能根据弧长L精确计算出转角β的值，进而能准确掌握转角β的变化过程，从而极大的有利于调节阀性能的提升。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。