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Jul 13, 2023

質量の測定

Scientific Reports volume 12、記事番号: 3273 (2022) この記事を引用する 1463 アクセス 2 引用 メトリクスの詳細 高圧空気圧サーボ バルブ (HPSV) の質量流量特性

Scientific Reports volume 12、記事番号: 3273 (2022) この記事を引用

1463 アクセス

2 引用

メトリクスの詳細

高圧空気圧サーボ バルブ (HPSV) の質量流量特性は、高圧サーボ システムの動的性能に重要な影響を与えます。 しかし、高圧ガスは圧縮性があるため、理論計算や流量計による測定ではこれらの特性を得ることが困難です。 この論文では,バルブオリフィスの直列接続音速放出の原理に基づいて,HPSVの質量流量特性パラメータの新しい測定方法を提案した。 サーボバルブオリフィスの有効断面積と臨界圧力比は、2 つのバルブオリフィスを直列に接続し、2 つのバルブオリフィスの流れ順序を交換することによって、正確かつ効率的に決定できます。 提案された測定方法の音速放電と断熱放電を含む 2 つの仮定が検証されました。 テストデータとシミュレーションデータを比較すると、HPSV の測定された有効断面積と臨界圧力比の精度が高いことがわかりました。 測定された臨界圧力比は0.46から0.50の範囲であり、有効断面積の変化で表される流量係数はバルブ開度の増加とともに減少しました。 これらの発見は、高圧空気圧サーボ システムの正確な設計、分析、制御に一般的な意味を持ちます。

高圧ガスの高い出力比と瞬間膨張性により、動的特性が効果的に改善され、固有振動数が増加し、空気圧システムの応答速度が向上します。 同時に、高圧によりコンポーネントの小型化が可能になり、設置スペースとコストを節約できます。 したがって、航空、航空宇宙、軍事機器、掘削プラットフォームなどの特殊な分野では高圧が適用されます1、2、3。

高圧空気圧サーボバルブ (HPSV) の性能は、システム設計、システム制御、システム性能の評価と最適化にとって重要です4,5。 サーボバルブは通常スライドバルブ構造をしており、その流量特性が高圧空気圧サーボシステム全体の流量特性の基礎となります6,7,8,9。 多くの専門家や研究者が長年にわたって空気圧コンポーネントの流量特性の測定を研究し、多数の流量計や測定方法を開発してきました。

サーボバルブの流量特性は、流量の大きさに応じて異なる流量計を使用して測定されます。 高流量での試験には精密油圧モーターまたは渦流計が使用され、流量が高くない場合の試験には油圧シリンダが使用されます10。 この方法は流体の密度や粘度が測定結果に大きく影響するため、密度変化の少ない液体媒体や低圧ガスに適した方法です。 音速コンダクタンスと質量流量の臨界圧力比特性評価を使用する ISO 6358 試験方法でも、流量特性の測定を実現できます11。 ただし、この方法には多くの規定があり、テストデバイスと測定機器の精度に対する厳しい要件があり、テストガスの消費量とコストが高くなります12、13。 黒下氏と小根山氏14は、ISO 635811とJIS B 839015に基づいて、小型の装置で大口径部品を測定できるハイブリッド流量特性測定法を提案した。 ただし、臨界圧力比が比較的小さいコンポーネントの場合、測定された音速コンダクタンスの誤差が大きく、この方法では空気圧コンポーネントの質量流量を完全に記述することができません。 川島ら 16,17 は、等温室を使用して流量特性を測定する方法を提案しました。 しかし、この方法は充填剤の密度の影響を受け、等温チャンバーの製造は難しく高価であり、チャンバーの等温性能を評価するのは困難です 18,19。 今村ら。 20 人は、真空チャンバー内で 0.012 ～ 0.062 g/min の範囲のガス質量流量を測定できる SRoGS と呼ばれる重量法を提案しましたが、ガス流量が大きい場合には測定誤差が大きく、この方法では測定誤差が大きくなります。厳しいテスト環境。 キャシャンら。 ２１は、真空処理システムにおける低流量測定に特に適した新しい質量流量検知素子を提案した。 これらの測定方法は、測定機器の要件が高く、測定が難しいという欠点があり、低圧空気圧コンポーネントにのみ適用できます。 高圧空気圧測定では、差圧が大きく、ガス密度の変動が大きく、流量が大きいため、シンプルで効率的な測定方法が必要です。