重新认识气缸的最大耗气量

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气缸的最大耗气量对于其所在的气动支路的空气组合元件的选型具有决定作用，对于主管路的空气处理元件的选型具有指导作用，对于气罐容积的确定也具有重要意义。本文认为以往使用的气缸最大耗气量收稿 日期 ：2012-04-26作者简介：张士宏(1971-)，男 ，山西汾阳人，博士，主要从事气动元件流量特性、气动系统工程技术方面的研究。

1 气缸最大耗气量的分析以往规定，气缸的最大耗气量是以活塞运动的最大速度乘以活塞面积算出的空气量化成标准状态下的体积流量，即：29-0.0462D -(P0.102). (1)式中 g---最大耗气量，L/min(ANR)；D--缸径 .cm：[3[4[5[6[8]Concerns[R].IEA/OECD，Paris，1994。

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5液压 气动 与密 封/2013年 第 O1期- - 气缸的最大速度，mm/s；p--使用压力，MPa(g)。

图 1所示气动回路的气缸是缸径 100mm，行程300mm的无缓冲气缸。在p 0.5MPa、负载率 70.6的条件下 ，测得该气缸的动态特性如图2所示。图2中，P，为气缸进气腔内的压力，MPa(abs.)；p 为气缸排气腔内的压力，MPa(abs.)； 为活塞速度，mm/s； 为活塞位移，mm； 为时间，s。

当气缸达到最大速度 时，气缸进气腔内的压力P 大约是供气压力P 的80%。因通过充气回路向气缸充气的流量与充气回路的两端压力比P /p 、供气压力P 、供气温度 及该充气回路的有效截面积 .s值和临界压力比b值有关。充气回路确定后，S值和 b值则- 定。供气压力P 及温度 保持-定，则充人气缸内的气量(即耗气量)只与进气腔内的压力P 有关。气缸在最大速度时，因P /p 较大，充入流量小 ，并非是最大耗气量。气缸达到最大速度，是在此之前，气缸整个充排气过程中，此开口系统各种热功转换累积形成的运动状态。故按式(1)算出的最大耗气量只能称为虚拟的最大耗气量，并非真实的最大耗气量。

位移x /I f时间 到 达时间图 1 阀控气缸单元 图 2 气缸 的动态特性2 气缸最大耗气量的计算什么时候的耗气量(即充人气量)最大呢是在换向阀刚切换时。此时，充气腔的初始压力p。初是大气压力P。，充气回路两端的压力差p p。初 -p 最大，此时充人气缸的充气腔的流量最大，才是气缸的真实的最大耗气量。

真实的最大耗气量化成标准状态下的体积流量，其计算公式如下：旦≤6时。

g- 2485 (3)式中 q ---标准状态下的最大体积流量，即真实的最大耗气量，L/min(ANR)；p --供气压力，MPa(abs.)；- - 供气温度，K；p 初--气缸的充气腔的初始压力 ，通常情况下，P1初-p 0.102MPa(abs.)；卸p。-p1初，MPa；s--气缸的充气回路在壅塞流态下的有效截面积 .mm。；6--气缸充气回路的临界压力比。

3 实例例：缸径 D100mm，行程 L300mm的气缸，已知供气表压力为 0.5MPa，要求气缸的动作时间t0.8s，充排气回路的合成有效截面积 S21mm ，合成临界压力比b0.17，计算该气缸的真实的最大耗气量。设 288K。

解：气缸的平均速度：uL/t300/O.8375mm/s设最大速度是平均速度的 1.2倍 ，则最大速度：Umax1.2u1.2375450mm/s按公式(1)计算出的虚拟的最大耗气量：g-0.0462x10Zx450x(0.50.102)1 251L/min(ANR)气缸刚充气时，p1 O.102MPa，故：Pl 0 .1 020.169<60.17故按式(2)算出的真实的最大耗气量：gam ax124 21(0.5 0.102)、/ 1 526L/min(ANR)可见，真实的最大耗气量与虚拟的最大耗气量是不同的。

4 总结对气动系统而言，应分别计算出各个气缸的真实的最大耗气量。整个气动系统在-个循环周期内，真实的最大耗气量的最大值(也许是某个气缸，也许是两个或2个以上气缸同时充气时)，则为该气动系统的真实的最大耗气量。系统的真实的最大耗气量用于选定主管路的空气处理元件(如后冷却器、空气干燥器、主管路过滤器等)及主配管尺寸。各个气缸的真实最大耗气量用于选定各支路的空气组合元件(空气过滤器、减压Hydraulics Pneumatics＆ Seals/No.O1.2013层板式节流阀设计参数的数模重建及验证张 玮(中国航空工业集团公司第 116厂 研发中心，河南 新乡 453019)摘 要：针对某《飞机设计手册》有关层板式节流阀参数选缺-节数模计算结果误差过大的情况 ，通过对层板式节流阀的节流原理进行分析，以节流原理为基础，重新进行数学建模。并利用 EXCEL工具对多种层板节流阀的数模计算结果与实验数据进行对比.验证了新建数模的正确性。

关键词：层板节流阀；参数；数学建模；EXCEL；验证中图分类号：TH137.5 文献标识码 ：A 文章编号：1008-0813(2013)01-0007-03The Regeneration and Verification of M athematics M odelfor the Laminate--type Throttle ValvezHANG We(The Research and Development Center，No.116，Aviation Industry of China，Xinxiang 453019，China)Abstract： In instance to the calculation error of mathematics model in the paragraph Selection of Laminate-Type Throtle ValvePametem” in the book Airplane Design Handbook”， the paper analyses the principle of the laminate-type throtle valveand regenerates the mathemics model based on the principle.Besides， by EXCEL， the paper verifies the regenerated mathematicsmodel of lam inate-type throttle vMve through the comparison of the calculated results of the mathematics model with the actual test results。

Key words： laminae-type throtle valve； parameter； mathematics model； EXCEL； verificationO 前言层板节流阀是-种常用的流量调节阀，用于调节执行机构的运动速度或消除压力脉动的影响。我厂在进行节流阀设计中。应用 2003版、航空工业出版社出版的《飞机设计手册》第 12卷《飞行控制系统和液压系统设计》-中第 770页、层板式节流阀参数选缺中，利用层板式节流阀阻尼参数公式进行参数设计时。发现该公式计算结果与实验结果相差极大。本文对层板节流阀的节流原理进行分析，并以节流原理为基础，重新进行数学建模。并利用 EXCEL工具对本文新建数模的计算结果与层板节流阀的实测结果、《飞机设计手册》第 12卷中的数模计算结果进行对比，验证了本文新建收稿日期：2012-07-09作者简介：张玮(1968-)，女，河南沈丘人，高级工程师，工程硕士，主要从事航空附件的设计及研究。

1 层板式节流阀的典型结构及节流原理层板式节流阀的典型结构见图 1。

l 2 3 4 51-管接头 2-密 封圈 3-弹簧 4-节流组件 5-壳体图 1 单向节流阀结构示意图由图 1知：层板式节流阀的节流组件是由多层薄板节流块叠加而成。每个节流块上均开有正心或偏心的节流孔。其原理为：利用流体通流面积突变或运动方向改变产生压力损失的特性，实现对流体的控制。层板式节流阀的节流块为卞式，其特性与薄壁节流孔接阀、油雾器)、换向阀及支配管尺寸等。用系统的真实最大耗气量与平均耗气量之差，可作为选定气罐容积的条件之-。