[发明专利]一种高压气动伺服阀质量流量特性测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种高压气动伺服阀质量流量特性测定装置及其测定方法，属于气动技术领域。测定方法基于阀口串联桥路音速排气原理与四边滑阀阀口匹配关系，设计内部气路通道，将伺服阀的两个串联阀口等效为通流截面积相等的串联节流口。通过改变气路方向实现两串联阀口气体流通顺序的变化，充分利用流过两串联阀口气体质量守恒原理，采用定容积停止排气法，分别测量定容积容腔内气体压力变化和稳态温度，计算获得高压气动伺服阀的有效通流截面积与临界压力比，从而精确描述高压气动伺服阀质量流量特性。测定装置用于实现如上测定方法。本发明方法和装置消除了高压气动伺服阀对高压气体质量流量计的依赖，其结构简单、成本低、准确度高、效率高。

技术领域

本发明属于气动技术领域，涉及一种高压气动伺服阀质量流量特性测定装置和测定方法。

背景技术

气动技术因其工作介质为压缩空气，具有低成本、能源清洁无污染、易操作等优点，其被广泛应用于现代工业的各个领域。相比于低压气动技术，高压气动技术有利于元件结构的小型化及执行机构高速化，因此，其成为当前国内外流体传动与控制领域的研究热点之一。

由于高压气动伺服控制技术可应用于国防工业高新技术领域，国外因保密与技术封锁原因鲜有报道。高压气动伺服阀是高压气动伺服系统的核心部件，其质量流量特性是伺服系统设计、分析、控制的基础，成为高压气动伺服系统研究与技术发展的瓶颈。

目前，已有一些气动元件流量特性测量方法。国际标准ISO/DP6358提出用音速流导和临界压力比表示气动元件的流通能力，但该草案制定的实验方法对实验装置和测试仪器的精度要求较苛刻，测试成本高，耗气量太大，从节能及成本角度来说是不利的。

此外，日本学者提出了等温容腔排气法，一定程度上消除温度对元件流量特性及充放气特性的影响，但测试成本较高、难度较大，对实验装置和测试仪器的要求苛刻，且由于其等温性能的评价不便实现，实际测试过程中容器内气体变化难以等效为理想等温过程。

因此，亟需开发一种适用于高压气动伺服阀且成本低效率高的质量流量特性测定方法及测试装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高压气动伺服阀质量流量特性测定装置及方法，其消除了对高压气体质量流量计的依赖，测试装置结构简单、测量成本低，相应其测试方法准确度高、效率高、并且环保节能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高压气动伺服阀质量流量特性测定装置，该装置基于阀口串联桥路音速排气原理，设计内部气路通道，通过改变气路方向，测量高压气动伺服阀的有效截面积与临界压力比，实现高压气动伺服阀质量流量特性高效、精确测量。该装置具体包括高压气源，分水滤气器，减压阀，气源压力表，油雾器，电磁开关阀，定容积容腔，容腔压力传感器,容腔温度传感器,电磁开关阀,位移传感器，驱动装置，控制器，A/D模块以及计算机。所述高压气源、分水滤气器，减压阀、气源压力表、油雾器、第一电磁开关阀依次串联后再与定容积容腔第一端口串联，容腔压力传感器和容腔温度传感器分别与定容积容腔连接，以用于测量定容积容腔的压力和温度，定容积容腔第二端口连通第二电磁开关阀，第二电磁开关阀同时还连接被测高压气动伺服阀的不同通气口，高压气动伺服阀具有五个通气口，五个通气口分别为E₁口、A口、P口、B口、E₂口。高压气动伺服阀的阀芯一端设置有位移传感器，用于测量阀芯的位移，高压气动伺服阀的阀芯另一端设置有驱动装置，用于驱动阀芯移动进而改变阀口开度，控制器连接驱动装置，以用于控制驱动装置按照设定的要求或者指令驱动阀芯，A/D模块同时连接位移传感器和计算机，控制器同时连接驱动装置和计算机。通过控制器控制驱动装置改变高压气动伺服阀的阀口开度，位移传感器和A/D模块获得高压气动伺服阀的阀芯位移，由计算机采集相应数据。