Energy efficiency of aerostatic restrictor with orifice throttle

Qin LUO; Xiao-yan SHEN; Dong-sheng LI; Jian-long Yin; Jia-cheng Hu

doi:10.37188/OPE.20212909.2158

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Energy efficiency of aerostatic restrictor with orifice throttle

Micro/Nano Technology and Fine Mechanics | 更新时间：2021-10-08

- Energy efficiency of aerostatic restrictor with orifice throttle
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 9, Pages: 2158-2167(2021)
- 作者机构：
  
  中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州 310018
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212909.2158
  CLC： TH133.3
- Received：06 January 2021，
  
  Revised：16 March 2021，
  
  Published：15 September 2021
- 稿件说明：
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罗钦,沈小燕,李东升等.小孔节流型气体静压节流器能效研究[J].光学精密工程,2021,29(09):2158-2167.

LUO Qin,SHEN Xiao-yan,LI Dong-sheng,et al.Energy efficiency of aerostatic restrictor with orifice throttle[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(09):2158-2167.
罗钦,沈小燕,李东升等.小孔节流型气体静压节流器能效研究[J].光学精密工程,2021,29(09):2158-2167. DOI： 10.37188/OPE.20212909.2158.

LUO Qin,SHEN Xiao-yan,LI Dong-sheng,et al.Energy efficiency of aerostatic restrictor with orifice throttle[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(09):2158-2167. DOI： 10.37188/OPE.20212909.2158.

摘要

针对气体静压润滑技术中的能量利用效率与能效评估长期没有得到解决的问题，本文以三种三坐标测量机用精密节流器为例，建立了能效评估理论模型与实验分析方法。首先，从气体状态出发，在气动功率的基础上引入压缩因子等建立流入节流器的压缩空气压缩能模型。其次，依据气膜场的压力、承载力建立节流器的气浮功模型。然后，由两种功-能模型建立节流器的能效理论。最后，通过多参数试验对三种节流器进行能效测试。结果表明：三种节流器均在进气管路内径为2 mm、供气压强为0.3 MPa时获得最佳能效。其中，工作面积最大的双UA型节流器能效最大可达 17.8%。总之，节流器的能效与供气压强、进气流量呈负相关、与承载力呈正相关；当其他条件相同时，节流器的能效与工作面积在一定范围内呈正相关关系。论文研究对气源配置、静压系统总体设计理论具有重要参考价值。

Abstract

To address problems that have long been unsolved in the energy utilization efficiency and energy efficiency evaluation of aerostatic lubrication technology， this study uses three types of aerostatic restrictors for CMM， to establish the theoretical model of energy efficiency evaluation and experimental analysis. First， starting from the gas state， the compression factor is introduced based on the pneumatic power to establish a compression energy model of the compressed air flowing into the throttle. Second， using the pressure and bearing capacity of the air film field， the air flotation work model is determined. Third， the energy efficiency theory is established from the two functional models. Finally， an energy efficiency test for the three throttles is conducted through multi-parameter tests. The test results show that all three types of restrictors have the best energy efficiency when the inner diameter of the intake pipe is 2 mm and the supply pressure is 0.3 MPa. Among them， the double U A-type with the largest working area can reach a maximum energy efficiency of 17.8%. In conclusion， the energy efficiency of the device is inversely related to the supply pressure and intake flow， and positively related to the bearing capacity. Furthermore， when other conditions are equal， the device with a greater working area exhibits a greater energy efficiency. This thesis research has vital reference value for the gas source configuration and overall design of aerostatic systems.

关键词

Keywords

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