国家标准GB／T14513的深化使用

国家标准 GBFF14513是使用串接声速排气法测量气动元件的两个流量特性参数 (壅塞流态下的有效截面积 5值和临界压力比b值)。下面，就怎样提高 b值的测值正确度、串接声速排气法的抗扰动的能力和该方法的扩展使用进行分析研讨。

1 结构、原理和特点串接声速排气法 (见图 1)是利用行业标准JB/LQ20703-86或 日本工业标准 JIS B 8375规定的试验装置测出有关参数后 ，利用公式(1)计算出被测元件的S值(记为S。)，辅助元件的 5值(记为S )及按被测元件与辅助元件的次序串接后的.s值(记为.s，：)，再利用公式(2)计算被测元件b。值。

5 J 、/ ( ) --j ㈩) ]/1 ]式中 --气罐容积(以L计)；收稿13期：2012-1l-08作者简介：徐文灿(1937-)，男，安徽桐城人，教授，主要从事气动元件流量特性、气动系统工程技术等方面的研究。

- - 放气时间(以S计)；气罐内的初始压力为P-o，放气 t秒时气罐内瞬时压力为P。，放气完毕待气罐内压力稳定时的压力为P ，都以 bar(abs.)计； 为室温(以K计)；S1、 、S。：均以mm 计。

o Msoo 习母 Ms 计鳓L- 、r 2、 6l图 1 串接声速排气 法为保证被测元件(或辅助元件)是声速排气。要求p>llb1(或pl>l/b2)。

为保证被测元件与辅助元件串接后是声速排气、且临界截面处在后面的辅助元件内，要求串接元件声速排气完毕时，气罐内的瞬时压力pl>l/b，2，且5。 2>6。

其中：b12b2·Sl 2 (3)1.1 不同61时的最佳面积比(S1 2)i和最小(d61/b。)j取压力仪表的测量精度为千分之-，可导出Ls值的均方根误差 dS/S略小于 l%。在不同的 b 条件下，由式(2)可以推算出 b。值的均方根误差 d6 ，6，与面积比s， 之间的关系曲线，如图 2所示。

65液压 气动 与密封/2013年 第 02期从图 2可以看出，对每个 b 值，存在-个最佳面积比(S。/Sz)j，其db-/b 最小，记为(d6。/b，)j，如图 3所示。随b·的增大，最佳面积比(SI/Sz)j线性增大，但(db。/b )j迅速减校0000- 000图 2 db。/b 与 b。及 S。/S2的关系- - (6o 1) · · (6o 2) - f60 3 - f6 41- - - (60 5) fb0 6)图 3 不同b 时的最佳面积比(S。嘲 i和最小(d6 /b。)，1.2 辅助元件 5：的选择在不同b。条件下，在(d6 /b。)i附近，都存在很宽的S /5 范围内，d6./6 变化不大的现象。这表明，S 可在较宽的范围内选择，对b，值的测量正确度影响有限。

表 1中列出了在不同 b 条件下，允许 d6。/6 比(d6。/b )i大0.03时的S。 ：的允许变动范围。由表 1可见，b。>O.4时，允许选S：S 。但通常S：应大于.s 。从表 1可见 ，随 b 从 0.6降至 0.1，S /S2从 0.81降至 0.6，即 S从5 的 1.23倍增至 1.67倍。

表 1 d61/bl比(d61/b1)i大3%时的s ：的变动范围1.3 初始压力P。的选择d6 /6.大致与 dS/S成正比例关系。为了提高b 值的测量正确度，就应减小 dS/S。减小 dS/S的主要措施是提高罐内的初始压力 P 。。b ≥O.3时，推荐选 P 。：0.6MPa(g)；6l：0.2-0.1之间，推荐选ploO.8至 1，2MPa(g)；单个元件6。1.2MPa(g)。

1.4 辅助元件 b 的选择从式(3)可以看出，b.，与b，及 ：有关。对每个 b。

值都存在-个最佳面积比(S )i，及与此最佳面积比对应的(5。JS：)j，列于表 2中。当 b.>0.4时，从表 l可以看出，因存在 .s。 ：1.0，表明可选与被测元件为同-型号的另-个元件作为辅助元件，即S：5。，b ：6。，则 b。 >0.4x0.660.264，即 Pl>1/0.2643.79bar(abs.)。对 Plo6bar(abs.)来说，P.>3.79bar(abs.)是合理的。

表2 最佳面积比(s。/S )i下的(s。 2)iO.1 O.6O O.530.2 0.64 0.57O.3 O.69 O.620.4 0.73 O.66O.5 O.78 0.71O.6 O.82 O.8O当b。<0.4，特别是 6。很小时，从表 1看出，S <1，且随6.的减少，Js 越来越小，不能选被测件的同-型号的另-元件作为辅助元件〃议使用 b>0.4的孔口管接头作为辅助元件，该孔口管接头的5值(即5：)应符合表 1中对 Js 2的要求。由于6。>0.4，由式(3)可知，b.，就不会太低，以免要求P.过高。

利用 GB/T14513的串接声速排气法，测出-些换向阀的数据列于表3中，表中Ls。是阀通径的几何面积。

2 合理选择连接管这里所指连接管，是指被测元件与辅助元件之问的连接管。

(1)被测元件及辅助元件的连接口若是相同的螺纹尺寸，可按本国家标准的规定，选择连接管的内径及长度。

(2)被测元件是内螺纹连接口，辅助元件可选 S值满足表 1要求，b值在 0.4以上的带相同尺寸的外螺纹连接的元件，直接拧至被测元件上，无需连接管 ，如使用孔口管接头。

(3)被测元件出口为快换接头连接，可选择 S值满足表 1要求的短管(长细比L/d<60，通常b>0.4)和(或)快换接头(通常b>0.4)作为辅助元件(兼作连接管用)。

Hydraulics Pneumatics& Seals/NO.02.201 3注：表3中，K22JD系列为座阀式电磁阀，K25D系列为单电控滑阀，压力Pt为绝对压力。

3 串接声速排气法的抗扰动能力3.1 IS06358方法的抗扰动能力IS06358方法为了测得声速流导 C值和临界压力比b值 ，必须测量压力、流量和温度。压缩空气在气动元件内流动，由于分离旋涡、冲波扰动，压力和流量都存在脉动。当b值较小时 (如 bO.2)，流量若有±(1～3)%的脉动，有可能造成 b值的测量偏差在 50%以上，甚至 100%。故该方法抗扰动能力差。

3.2 定容积等温放气法的抗扰动能力定容积等温放气法要测量排气过程 (含声速排气及部分亚声速排气段)中气罐内压力P随时间t的变化，这就避不开上述扰动对压力测量的影响。同时还存在压力测量反应滞后的问题。当然，与 IS06358方法相比，扰动对 b值的影响要小些。因测量压力是气罐内的压力，而不是被测元件安装管道内的压力。

3.3 串接声速排气法的抗扰动能力串接声速排气法只测室温、放气时间和压力。室温和放气时间可以准确测定。压力是测气罐内的初始压力P 刚放气完毕瞬时的压力P 和放气完毕后气罐内压力稳定后的压力P 。P 。和P 都是测稳定时的压力，不存在脉动问题。P，只作为参考用，无测量精度要求，并不参与确定 S和 b值。本方法放气过程是声速放气，有效截面积.s值几乎不变。虽然被测元件在放气过程中存在分离旋涡、冲波扰动。但本方法并不测量放气过程中的量(压力或流量)，S值和b值的测定不会受压力脉动的影响。故本方法抗扰动能力很强，测出的b值更加可信。

串接声速排气法对有进出连接口的气动元件，测量 s值和 b值是合适的。尤其对大流通能力气动元件来说，目前是测量S值和b值唯-可行的方法。

对无连接出口(如消声器、喷嘴、喷枪等)的气动元件来说，串接声速排气法只能测 S值，测不了b值∩使用钟罩法测其 b值。

4 串接声速排气法的扩展使用4.1 串接声速排气法扩展使用的基本思路若已有定常流法测定阀的流量特性试验台。又没有合适气罐的话，可使用定压法 (保持上游压力 P 不变，调节流量 ，测出S值和 b值的方法)或变压法(调节上游压力P 的大小，被测件出口通大气 ，测出S值和b值的方法)，借助串接声速排气法的公式 (2)、(3)和(6)，计算出被测元件的S 和 6 。

s：-qo x-/Z (6)0 0404 . p。 、式中 g --是壅塞流态下的质量流量(以kg/s计)；67液压 气动 与密封/2Ol3年 第 O2期P 、T.--是上游测压管内的绝对压力 (以MPa(abs.)计)和绝对温度(以K计)；S--是被测元件的壅塞流态下的有效截面积(以mm 计)。

使用定压法或变压法，借助串接声速排气法的公式.计算出气动元件的 b值，不-定都能得到满意的结果。原因可