气动消声器流量特性的研究.pdf

d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 1 2 气动消声器流量特性的研究 惠伟安 ， 徐文灿 ， 柳孝松 。 ， 毛乾晖 ， 路 波 1 ． 国家气动产品质量监督检验中心，浙江 奉化 3 1 5 5 0 0 ； 2 ． 北方工业大学机电学院，北京 1 0 0 0 4 1 ； 3 ．奉化市质量技术监督局，浙江 奉化 3 1 5 5 0 0 摘 要 利用 I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 变压法 ， 通过测试 ， 计算出气动消声器 以下简称消声器 的临界压力比6 值在0 ． 0 7 ～ O ． 5 范围内。该文 指出， 这个结论是错误的。原因是， 对吸声材料是塑料纤维的消声器来说 ， 在较高使用压力作用下 ， 消声器材料会发生一定变形， 导致 声速流导c值变大。按此c值用变压法计算出的临界压力比b 值会很低 ， 甚至可能为负值。该文提出， 使用作图法 ， 可简便测出消声 器的临界压力比6 值和临界流态下的有效截面积s 值 相当于声速流导c 值 ， 且测出值可信 。 关键词 气动消声器 ； 国际标准； 临界压力比； 有效截面积 ； 吸声材料 中图分类 号 T H1 3 8 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 - 0 0 3 5 - 0 4 S t u d y o n Fl o w Ch a r a c t e r i s t i c s o f P ne u ma t i c S i l e n c e r H W e i a l l ， XU W e n c a n 2 ,L I UXi a o s o n g ， MAO Q i a n h u i ， L UB o 1 ． Na t i o n a l Qu a l i t y S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n C e n t e r o f P n e u ma t i c P r o d u c t s ， F e n g h u a 3 1 5 5 0 0 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g， No a h C h i n a Un i v e r s i ty o f T e c h n o l o g y , B e ij i n g 1 0 0 0 4 1 ； 3 ． F e n g h u a B u r e a u o f Qu a l i t y a n d T e c h n i c a l S u p e r v i s i o n ， F e n g h u a 3 1 5 5 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e u s e o f I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 me tho d f o r v a r i a b l e u p s t r e a m p r e s s u r e t e s t ， t h r o u g h t h e t e s t ， t h e c a l c u l a t i o n o f t h e p n e u ma t i c s i l e n c - e r h e r e i n a f t e r r e f e r r e d t o a s t h e s i l e n c e r o f c ri t i c a l b a c k p r e s s u r e r a t i o b v a l u e i n t h e r a n g e o f 0 ． 0 7 t o 0 ． 5 ． T h i s p a p e r p o i n t s o u t ． t h i s c o n c l u s i o n i s wr o n g ． Th e r e a s o n i s t h a t s o u n d a b s o r p t i o n ma t e ri a l i s p l a s t i c fib e r s i l e n c e r， i n t h e u s e o f h i g h e r p r e s s u r e ， s i l e n c e r wi l l h a p p e n s o me ma t e ria l d e f o r ma t i o n ， r e s u l t i n g i n s o n i c c o n d u c t a n c e C v a l u e b e c o me s l a r g e r ． Ac c o r d i n g t o t h e C v a l u e o f c ri t i c a l b a c k p r e s s ur e r a t i o i s c a l c u l a t e d b y m e tho d f o r v a ria b l e u p s t r e a m p r e s s ur e t e s t ， o f t h e b v a l u e wi l l b e v e r y l o w, e v e n ma y b e n e g a t i v e ． I n t h i s p a p e r , the u s e o f ma p p i n g me tho d c a n b e c o n v e n i e n t l y me a s ur e d c rit i c a l b a c k p r e s s ur e r a t i o b v a l u e o f s i l e n c e r a n d e ffe c t i v e a r e a S v a l u e u n d e r t h e c rit i c a l flo w c o r r e s p o n d i n g t o s o n i c c o n d u c t a n c e C v a l u e ， and me a s ure d v a l u e i s c r e d i t a b l e ． Ke y wo r d s p n e u m a t i c s i l e n c e r ； i n t e rna t i o n a l s t a n d a r d ； c ri t i c a l b a c k ． p r e s s ur e r a t i o ； e ffe c t i v e a r e a ； s o u n d a b s o rpt i o n ma t e ria l O 前言 随着气动系统及压缩空气管路在流程性工业 中的 应用 日趋广泛， 由于排气噪声引发的现场操作环境恶 化 、 人员健康损伤 、 对周边居住环境的噪声污染等问题 也更加 突出。因此 ， 为有效 消除或抑制空气动力性 噪 声 ， 需要在空气动力设备 的气流通道上或进 、 排气系统 中安装专用的气动消声器I ” 。 在 E t 本工业标准 J I S B 8 3 7 9 1 9 9 5 中 ， 提到消声器 流 量 特 性 用 有 效 截 面 积 ．s值 来 表 示 。 国标 G B ／ T 1 4 5 1 3 - 1 9 9 3 气动元件流量特性的测定 中提出串接声 速排气法来测定气动元件 的流量特性p ， 由于消声器下 游没有接 口端 ， 所 以 目前该方法不适 用于消声器流量 基金项目 浙江省质量技术监督系统科研计划项 I 2 0 1 4 0 2 4 4 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 1 5 作者简介 惠伟安 1 9 8 2 一 ， 男 ， 陕西富平人 ， 工程师， 硕士研究生， 主要 研究方向为气动产品测试技术及标准化研究。 特性测试 。最新发布 的国际标准 I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 中 提出使用变压法来测试消声器的流量特性， 表示参数 过多， 测试过程比较繁琐 ， 测试结果 ， 有待进一步研究。 针 对 国际标准 I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 提供 的变压 法 ， 用来测试气动消声器的流量特性 ， 计算出消声器的临 界压力 比， 通过试验数据分析 ， 发现吸声材料为塑料纤 维 的消声器 ， 在较高使用压力作用下 ， 临界压力 比b 值 会很低 ， 甚至可能出现负值。从而提出变压法计算临 界压力 比b 值 的方法不适用消声器 ， 特别不适用于吸声 材料是塑料纤维的消声器。本文提出使用作图法， 可 以简便测出消声器的临界压力比b 值和临界流态下的 有效截面积5 值 ， 且测试结果可信。 1 试验方法和试验方案 1 ． 1试验方法 采用 国际标准 I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 提供 的变压法来 测试消声器的流量特性 ， 试验测试 回路如图 1 所示I ， 消 声器流量特性测试试验装置如 图2 所示 。 液 压 气 动 与 密 封 ／2 01 5身霸 05期 卜气源2 一 调压阀 3 一 截止阀4 4 一 流量计5 一 温度测量仪 6 一 上游压力测量管7 一 上游转换头8 一 被测元件9 一 下游转换接头 1 O 一 下游压力测量管l 1 一 上游压力测量表 l 2 1 2 一 下游压力测量表 压力差值测量表 图 1 变压法试验测试 回路 图 2 气动消声器流量特 性测 试试 验装置 1 ． 2 试验方案 利用变压法来测试气 动消声器的流量特性 ， 本次 试 验针对两种不 同吸声材料 的消声器 ， 分 别为吸声材 料是铜末烧结的消声器和吸声材料是塑料纤维的消声 器， 选出某两种具有代表性的消声器的试验数据来分 析 ， 通过计算临界压力 比6 值和临界流态下 的有效截面 积s 值， 来验证变压法测试结果的可信度。 1 ． 3计算方法 根据公式 1 、 2 、 3 ， 来计算临界压力 比及临界 流态下的有效截面积 。 Q i ．P 2 b 1 』 1 式中 Q 临界状态下的体积流量[ d m ／ s A N R ] ； 卜声速流导[ d m ／ s - b a r 1 ； P 临界状态下上流绝对压力 b a r ； 临界状态下上流空气的绝对温度 K 。 Q ／ 6 ≤ 1 2 p 1 式中 Q 标准状态下的体积流量[ d m ／ s A N R ] ； 卜声速流导[ d m 。 ／ s b a r 1 ； P 上流绝对压力 b a r ； P 下流绝对压力 b a r ； 上流空气的绝对温度 K ； 6 临界压力 比。 S 5 ． 0 3 C 3 36 式 中 5 有效截面积 ram 。 ； 卜声速流导[ d m 3 ／ s b a r ] 。 2 计算结果与比较 2 ． 1 按吸声材料不 同。 消声器可分成两大类 利用变压法 见图 1 ， 测得两个消声器 的有关测量 值和计算值如表 1 和表2 所示。由表 1 及表2 的数据 ， 画出的流量特性线如图3 及 图4 所示 。 表 1 某消声器 连接尺寸 1 ／ 8”， 吸声材料是铜末烧 结 表 2 某消声器 连接 尺寸 3 ／ 8”。 吸声材料是塑料纤维 铜末烧结 的消声 器的流量特性如图 3 所示 。其测 点连线与通过原点 的直线相切 ， 切点就是 临界点 。由 于是渐近线 ， 其切点难以准确确定。故取落在切线上 的最下测点 p l 0 ．3 8 9 和不落在切线上的最上测点 p J p O ． 4 5 7 的 中点 p 0 ． 4 2 3 作 为临界点 。即该 消 HV d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ．0 5 ． 2 01 5 声 器 的 b O ． 4 2 3 ， 对 应 临 界 流 态 下 的 有 效 截 面 积 S 2 8mm o e- 窨 ＼ 删 培 压力比 ／ P z 图 3 1 ／ 8 某消 声器 铜 末烧结 的流量特性 图4 消声器 的吸声材料是塑料纤维 。其较高使用 压力 p 的测点连线的直线并不通过原点 ， 而是与横坐 标 p , ／ i o 交 于测 点连线 的左侧 。而且 ， 该 直线也不 与低 使用压力P 的测点连线相切。但较低使用压力p 的测 点连线仍 可与通过原点的直线相切 。 } t - 童 ● ＼ 删 煺 压力比 ／ P 2 图4 3 ／ 8”某消声器 塑料纤维 的流量特性 计算超临界流态下的有效截面积 ， 发现对铜末烧 结的吸声材料， 在超临界流态下的有效截面积s 值基本 不变 ， 如表 1 中的Js 值在 2 8 - 3 ～ 2 8 ． 5 ra m 之间。但对吸 声材料是塑料纤维的表 2 ， 在超临界流态下的有效截面 积 5 值， p l 在较高的条件下 ， 随p 的增大， 值也随之增 大 。p 从 4 ． 0 2 3 增 至 5 ． 9 8 0 b a r a ， 对应 ．s 值从 5 1 ． 2 增 至 5 4 ．3 ra m 。说明在较高 p 作用下 ， 吸声材料是塑料纤 维 ， 处在 弹性变形范围 ， 在压力泄去时是可以恢复原状 的。压力 p 。 过高 ， 吸声材料会发生塑性变形 ， 压力泄去 不会恢复到原状。再高压力则会吹裂。但在较低压力 p l 下， 该吸声材料能维持形状不变， 不产生弹性变形 ， 其 流量特性是符合椭圆曲线假设的。 2 ． 2 对 吸 声 材 料 是 塑 料 纤 维 的 消 声 器 来 说 。 利 用 IS 06 3 5 8 - 1 2 0 1 3 变压法计算临界压力比b 值是不可 行 的 按流量特性测试数据， 计算临界压力比6 值， 必须 事先给出该气动元件在临界流态下的有效截面积．s 值 或声速流导 c值 。通常是取在较高压力P 下的最 大 S 值或几个较大Js 值的平均值作为临界流态下的有效 截面积 。以表2 的消声器为例 ， 若取S 5 4 m m ， 则计 算出在不同P 条件下的b 值 ， 如表2 所示 。可见 ， 计算 出的平均 b - O ． 2 9 9 ， 这显然是个错误的结论 。 即便对吸声材料是铜末烧结的消声器 ， 利用变压 法计算消声器的临界压力 比也会失真。以表 1 消声器 为例， 从作图看 ， b O ．4 2 3 ， 但表 1 中平均值b O ．3 3 ， 比作 图法得 出的b 值小 2 2 ％。 结论 按照测试数据， 使用变压法计算消声器临界 压力 比b 值是不可行 的。 3 作 图法 使用作图法 ， 可简便求得消声器的临界压力比b 值 及 临界流态下的有效截面积J s 值 。 消声器 的临界点 ， 是指消声器 内刚达声 速时的哪 一 点 ， 该点的下上游压力管 内的压力之 比p ， 称为临 界压力 比b 。该点时 ， 消声器的有效截面积称 为临界流 态下的有效截面积．s 值。 对变压法来说 ， 不存在雍塞流态。当消声器内达 到声速流后 ， 随着P 的增大 ， 通过消声器的质量流量也 随之增大， 不存在定压法才存在的雍塞现象。故变压 法条件下的临界流态下的有效截面积是不能称为雍塞 流态下 的有效截 面积 。消声器 内达声速流后 ， P 在增 大， 可以称作超临界流态。对吸声材料是铜末烧结类 如不锈钢珠烧结 的消声器来说 ， 超 临界流态下的有 效截面积与临界流态下的有效截面积基本不变。对消 声 材料是 塑料纤维来说 ， 超 临界流态下 的有效截 面积 比临界流态下的有效截面积大， 故不能把超临界流态 下的有效截面积当做临界流态下的有效截面积。 作图法求解临界压力比6 值的简便方法是， 取较高 的几个使用压力P 的测点能连成直线的最下测点与不 落在该直线上的较低使用压力P 的测点的最上测点的 中位作为临界点， 该点的p 就是临界压力比6 值， 利 用插入法， 可求得该点的有效截面积， 即为临界流态下 的有效截面积S 值 。 上述作图法得出的临界点是可信的理由是， 对消 声器材料是铜末烧结 的消声器来说 ， 虽测 点连线可 以 与通过原点的直线相切， 切点就是临界点。但该切点 处是渐近线 ， 很难确定临界点的确切位置。若取落在 切线上的最下测点与不落在切线上的最上测点的中位 作为临界点， 就非常容易找出临界点p 。 6 。对吸声材 料是塑料纤维的消声器来说 ， 以表2 为例 ， 较高压力 P 测点连成的直线的最下测 点 p 。 0 ． 4 6 0 ， 表明该测 点已接近无弹性变形的情况了。而不落在较高压力P 测点连成直线上的低使用压力p l 测点的最上测点 p l 0 ．5 0 5 也是无弹性变形 ， 又能接近于低使用压力P 测点连线与通过原点的直线相切的切点 ， 临界点一定 处于上述两个测点之间。即表 2 或图4 消声器 的临界 压力 比b O ． 4 8 2 ， 利用 插人法 ， 求得该点 临界流态下 的 有效截面积S 4 1 ． 7 ram 。 表 2中的S 5 4 ．3 m m 。 是什么呢那是在高压 p l 液 压 气 动 与 密 封 ／2 0 1 5年 第 0 5期 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 1 3 基于 C A N总线技术上的正流量控制 胡乃强， 杨 政 哈威油液压技术 上海 有限公司 ， 上海2 0 1 2 0 6 摘要 无论正流量还是负流量控制 ， 皆是以内燃发动机 以下简称发动机 驱动的行走类工程机械液压系统之节能为目的。而节能 中其关键点还是在围绕着发动机的输出功率和工程机械实际使用功率的匹配。进入2 0 1 4 年中国的行走机械进入欧I v标准阶段， 这 也标志着发动机控制系统进入了更为精确控制的阶段。C A N 总线技术在发动机上的成熟应用 ， 为液压系统的总线升级打下了良 好的 基础。该文正是在这种的背景下， 论述了真正意义上的正流量控制 ， 是要求液压的控制系统， 对于发动机和液压负载时时精确匹配来 达到能量的最小损失。而这一过程的控制正是C A N总线技术的强项所在。 关键词 正流量 ； 控制系统 ； C A N总线 ； 节能 ； 发动机 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 0 0 3 8 0 3 Po s i t i v e Fl o w Co n t r o l 0 f CAN． BUS Te c h n ol o g y H U Nai - qi an g,Y ANG Zhe n g H A WE O i l Hy d r a u l i c T e c h n o l o g y S h a n g h a i C o ． ， L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 1 2 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t Bo t h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e flo w c o n t r o l s y s t e m s a r e d e v e l o p e d f o r t h e e n e r g y - s a v i n g o f mo b i l e c o n s t r u c t i o n ma c h i n e d riv e n b y i n - t e ma l c o mb u s t i o n mo t o r ． T h e k e y a s p e c t o f e n e r g y s a v i n g i s t o ma t c h o u t p u t p o we r o f mo t o r wi t h s e r v i c e p o we r o f c o n s t r u c t i o n ma c h i n e s ． Ch i n a i s e n t e rin g i n t o t h e s t a g e o f I V e mi s s i o n s t a n d a r d ， wh i c h mark e d mo r e p r e c i s e c o n t r o l o f m o t o r ． CAN Bu s t e c h n o l o g y’ S ma t u r e a p p l i c a t i o n i n mo t o r l a y s a g o o d f o u n d a t i o n f o r h y d r a u l i c s y s t e m’ S b u s u p d a t i n g ．I n t h i s c i r c u ms t a n c e ， t h i s p a p e r d i s c u s s e d the s t r e n g t h o f CAN Bu s t e c hn o l o g y , wh i c h a c h i e v e s mi n i mu m e n e r g y l o s s b y c o n s t an t l y m a t c h i n g mo t o r wi t h h y dra u l i c l o a d ． Ke y wo r d s p o s i t i v e fl o w c o n t r o l s y s t e m； C AN Bu s ； e n e r g y s a v i n g ； e n g i n e 0 引言 随着 国内排放法规的 日益严格 和汽车电子技术 的 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 - 1 2 作者简介 胡乃强 1 9 6 3 一 ， 男， 辽宁锦州人 ， 高级工程师， 学士， 现从事 液压元件及液压系统的产品应用开发工作。 迅速发展 ， 在重 型车辆上使用 的电控柴油发动机开始 在工程机械 中批量应用 。在整机配套过程 中， 以发动 机为驱动动力 的行走类工程机械的经济性 、 作业性能 和作业效率依然是其制造者和使用者所追求的指标。 以C A N总线技术为代表 的汽车 电子技术应用于工程机 5 ．9 8 b a r a 下 ， 消声器发生形变后， 在超临界流态下的 有效截面积 ， 而不是临界流态下的有效截面积。故表2 中， 按 S 5 4 mm2 计算 出的一组 b 值是没有任何意义。 消声器的 b 值通常在 0 ． 40 ． 5之间 。为 了更准确 测 出 b 值 ， 建 议测点 P b a r ， g 选 0 ． 5 ， 1 ． 0 ， 1 ． 2 ， 1 ． 4 ， 1 ． 6 ， 1 ． 8 ， 2 ． 0 ， 3 ． 0 和4 ． 0 。 4 结 论 1 吸声材料是塑料纤维的消声器， 在较高使用压 力下 ， 属于流通面积发生变化的气动元件。 2 变压法计算临界压力比6 值的方法不适用于消 声器 ， 尤其不适用于消声器材料是塑料纤维的消声器。 3 变压法不存在雍塞流态， 不存在雍塞流态下的 有效截面积 或声速流导 。超临界流态下的有效截面 积不一定就是临界流态下的有效截面积。 4 变压法可使用作图法简便求得临界压力比b 值 3 8 - - - r - 一 - - - - - 一 - 一 - - - _ 卜一 卜- - 一 - - 一 及临界流态下的有效截面积Js 值。 参考文献 [ 1 ] S MC 国 有限公司． 现代实用气动技术 第三版 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 】 J I S B 8 3 7 9 1 9 9 5 ， 压缩空气用消声器[ s ] ． 【 3 ] G B ／ T 1 4 5 1 3 1 9 9 3 ， 气动元件流量特性的测定【 s ] ． [ 4 】 I S O 6 3 5 8 1 2 0 1 3 ， P n e u m a t i c F l u i d P o w e r D e t e r m i n a t i o n o f F l o w r a t e Ch a r a c t e r i s t i c a o f Co mp o n e n t s Us i n g Co mp r e s s i b l e F l u i d sP a r t l Ge n e r a l Ru l e s a n d T e s t Me t h o d s f o r S t e a d y s t a t e F l o w [ S ] ． [ 5 ] 徐文灿 ， 张士宏． 流动状态对测定气动元件流量特性参数的 影响【 j ] ． 液压与气动， 2 0 1 3 ， 1 ． f 6 16 张士宏 ， 徐文灿． 使用压力对测量气动元件 s 值和b 值的各 种方法的影响f J 1 ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 7 ． [ 7 ] 张士宏 ， 徐文灿．论临界压力比及有效截面积【 J J． 液压气动与 密 封 ， 2 0 1 3 ， 9 ．