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气动元器件流量特性的测量


根据ISO6358,气动元器件的流量特性由声速流导和临界压力比来表示,并通过固定上流压力或使下流向大气开放,调节流路抵抗来调节流过被测元器件的上下流压力和流量,再用流量计测量定常流状态下的流量,来测量被测元器件的流量特性。由于绝大多数的流量计动态响应差,这种方法只能是逐一测量指定压力条件下的静态流量,需逐点测量,所以测量时间长,耗气量大,且需要量程比非常高的流量计或几个流量计。
但如果采用等温容器,使等温容器中预先充好的压缩空气通过被测元器件向大气放出,利用等温容器的特点,不用流量计,仅测量容器内压力变化即可测量整个放气过程中任意时刻的瞬时流量。这种测量方法测量的流量可达到1%精度,并在一次放气过程中就可测出被测元器件的压力-流量关系曲线,耗气量少,测量时间只需十几秒钟。
该种测量方法的测量回路如图2 所示。测量步骤如下:(1)通过减压阀调定供气压力向等温容器中充气;(2)关闭供给管路上的截止阀,用计算机控制打开被测元器件前的电磁阀,使等温容器内的压缩空气通过被测元器件向大气放气。与此同时,将容器内压力记录到计算机;(3)等容器内压力降到大气压,关闭被测元器件前的电磁阀结束测量。

利用等温容器的气动元器件流量特性测量装置
图2 利用等温容器的气动元器件流量特性测量装置

记录的容器内空气压力变化的波形如图3 所示。根据式(1),对此波形进行微分可得到该图下方的压力-流量特性曲线。根据这个特性曲线,可求出被测元器件的声速流导和临界压力比。实验结果表明,该方法测量的声速流导的误差在2%以内,临界压力比的误差在依0.05 以内。

放气时的压力响应和压力-流量特性曲线

图3 放气时的压力响应和压力-流量特性曲线
以上的流量特性测量方法仅通过测量压力即可实现,测量时间短,耗气量少,实用性非常高。该方法与ISO 6358 规定的逐点静态测量方法相比,测量时间缩短约70%,耗气量减少95%以上。