对不同充气压力下空气炮喷爆压强和喷爆冲量试验

空气炮的喷爆压强，和喷爆冲量是关乎空气炮产品性能的两个重要指标。本周河南鑫濮机械设备有限公司通过CYG1145型压力变送器和LabVIEW对我司产品进行严格的试验。

空气炮的喷爆可视为压缩气体的瞬态膨胀，喷爆时间只有几百毫秒，需要进行高速的数据采集。河南鑫濮对每一个毫秒都采集一个数据点，满足了试验系统对数据分析的需要。我司技术部队采集到的数据和对应时间显示到测试图上，即为压力-时间相应曲线。数据同时保存有表格形式，可以方便查找对应的时间点和压力点，便于进行精确计算。

本次试验我司采用0.7MPa的空气压力，所以该实验系统仅对充气压力为0.4-0.7MPa的数据进行对比分析。

 

本次试验采用我司PF(D)-300-612空气炮，得到的测试波形如图3所示。

一、PF空气炮不同充气压下喷爆压强和时间分析


河南鑫濮技术部将变送器压力感应面距空气炮喷口50mm，固定在固定盘上，固定盘相当于一个挡板，当空气炮喷出的高速气体冲到挡板上，速度变为零，空气的动能转化为压能，高频压力变送器测到驻压强（即动能转化而来的压强）

空气炮充气压力不同，测到的驻压强也不同。由图3可得到不同充气压力下的波形最值，充气压力越大，测到的驻压强最大值也越高。

 

当充气压力为0.4MPa时，测到驻压强的最大值为0.256MPa;充气压力为0.7MPa时，测到驻压强的最大值为0.546MPa。

随着充气压力的增大，喷爆时间呈现先上升后下降的趋势，在4组数据中，充气压力为0.5MPa时，监测到最大的喷爆时间218ms；充气压力在0.4MPa,0.6MPa时的喷爆时间分别为226ms和319ms。

二、PF空气炮不同充气压力下喷爆冲量分析

我司PF型空气炮的清堵效果不但与气体喷爆作用力的大小有关，还与喷爆持续时间长短有关。可以用冲量来衡量空气炮的清堵效果，冲量越大清堵效果也越好，利用积分计算空气炮的喷爆冲量。

由于波形曲线是一个不规则函数，不易计算其积分值，积分可以看做是空气炮测试波形与横坐标围成的面积，即可比较不同充气压力下空气炮的冲量大小。设充气压力0.4MPa时，空气炮测试波形与横坐标围成的面积为1；利用网络划分比较得出，充气压力为0.5MPa,0.6MPa及0.7MPa时，空气炮测试波形与横坐标围成的面积分别为3.1,3.72,2.13.不同充气压力下所测的参数如表1所列。

由表1可知，并不是充气压力越大冲量就越大。在充气压力增大的过程中，测到的压强最大值呈现递增趋势，但喷爆时间是先增加后减少。鑫濮机械经过计算比较得出，当充气压力为0.6MPa，PF空气炮的喷爆状态比较理想，能够得到较好的清堵效果。不同充气压力下的冲量比重如图4所示。

三、结语
本次对我司PF型空气炮的喷爆实验，采集了空气炮瞬态喷爆冲击的高速数据，并从面板直接观察空气炮的压力-时间相应曲线，显示冲击力的最大值和喷爆总时间。
通过实验，我司PF空气炮的性能良好，胜任于煤矿煤仓的喷爆工作。鑫濮建议，用户对不同清堵要求下，通过调整空气炮的充气压力，来达到自己最优的使用效果！