论文部分内容阅读
流量是工业自动化领域经常需要检测的重要参数之一,流量检测仪表在各种检测仪表中占有很大的比重。容积式流量计精度高,可靠性好,可用于高粘度流体流量测量,是流量检测仪表中重要的一部分。其对前直管段没有要求低,可测量旋转流并且不易受管道阻流件的影响,尤其适用于液压系统流量的测量。随着高压液压系统的普及,研发可以用于高压液压系统流量检测的高精度耐高压转子流量计有助于增强电液控制系统的性能,推动流体传动及控制技术的发展。论文以耐高压双向摆线转子流量计为研究对象,在结合国内外文献的基础上,对摆线转子流量计的结构特点、二次仪表以及实验特性进行了深入的分析和研究,其主要包括以下几点:提出了耐高压双向摆线转子流量计结构,其以修正后的摆线内啮合转子为核心计量元件,修正后的摆线转子具有排量大、转速低、进出口压差小,转动平稳不易卡塞的特点,流量计上下端盖设有特殊形状的通油槽以连通同一侧容腔,并增大密封容腔与油槽的通流面积,有助于减小流量计进出口压差;设计了用于摆线转子流量计转子转速检测及流量显示的传感器与二次仪表,传感器采用非接触检测的原理,可用于高压流体的测量,且二次仪表可以实现对流量系数的微调修正,大大方便了产品出厂时的校准以及后续的维修服务;论文对摆线转子流量计的实验特性进行了探讨,在考虑了油液的弹性模量及体积随温度的变化率后,提出通过折算系数将不同环境下流体体积进行折算的方法,实现用高精度低压流量计对高压摆线转子流量计的校准,并针对实验结果对影响流量计计量精度的因素进行了建模与分析。现将有关各章内容分述如下:第一章,介绍了流量计的发展、工作原理及分类,重点介绍了容积式流量计及转子流量计的国内外研究现状。国内外转子流量计的研究重点在于转子齿形及流量计结构的创新,以便获得较小的压差特性和流量脉动特性,对现有转子流量计的特性进行了详细的分析、探讨。并对课题的研究内容及研究意义进行了简要概括。第二章,对耐高压双向摆线转子流量计的结构进行了介绍。因为容积式流量计在承受高压时,计量室因压力而产生形变,形变会导致计量室容积的改变,从而对测量结果造成影响,故本章特采用有限元方法对流量计壳体在承受高压时的应力应变进行了详细分析。本章还对固定上下端盖的螺栓进行了强度分析和预紧力分析,以保证其承受高压时的安全性。最后本章对壳体承压时的形变量情况进行了实验研究,实验结果与仿真分析结果基本一致。第三章,本章重点对摆线转子流量计的内啮合转子进行了阐述与分析。首先介绍了转子齿形曲线的形成于特点。之后对摆线转子的啮合运动过程进行了计算分析,探讨了啮合角及相对滑动速率等于啮合相关的问题,并根据齿形曲线给出了摆线转子流量计排量的精确计算方法。在本章的最后,为了克服摆线转子多点啮合所造成的加工成本高容易卡死等问题,提出了对摆线转子齿形曲线进行修正的方法。第四章,本章重点对摆线转子流量计用转速检测传感器及二次仪表进行了分析研究。提出一种使用永磁体配合霍尔元件的非接触检测方法实现对转子转速的检测。为了实现传感器的优化设计,本章对传感器的磁路进行了分析计算,并采用有限元的方法对磁场强度及磁感线分布情况进行了仿真。而为了实现对流量信号的显示,本章介绍了一种基于单片机的流量显示二次仪表,其可对转速传感器的输出信号进行转化计算,并最终显示流量结果。因为采用数字化的检测及计算方法,其可以方便的实现对流量系数的微调。第五章,本章重点对摆线转子流量计的各项实际特性进行了实验研究与理论分析,包括其压力损失特性,转速脉动特性,内泄漏与精度特性等。介绍了实验校准实验系统的原理和校准过程。并对产生压力损失及测量误差的原因进行了深入的分析。因为在校准过程中,使用的椭圆齿轮流量计与样机的测量环境不同,本文提出了采用针对具体环境情况使用折算系数进行折算的等效体积方法,从而使得不同环境下的测量结果可以实现对比。本章最后还在对测量误差进行详细分析的基础上,提出了使用最小二乘法对计算流量系数进行修正的方法,经过修正,测量结果的精度可以达到±0.3%。第六章,概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需要进一步研究的工作和方向。