本文關(guān)鍵詞：耐高壓雙向擺線轉(zhuǎn)子流量計研究

  更多相關(guān)文章： 容積式流量計 耐高壓 高精度 擺線 內(nèi)嚙合 齒形修正 壓力損失 磁路 有限元 內(nèi)泄漏 仿真 實驗

【摘要】：流量是工業(yè)自動化領(lǐng)域經(jīng)常需要檢測的重要參數(shù)之一,流量檢測儀表在各種檢測儀表中占有很大的比重。容積式流量計精度高,可靠性好,可用于高粘度流體流量測量,是流量檢測儀表中重要的一部分。其對前直管段沒有要求低,可測量旋轉(zhuǎn)流并且不易受管道阻流件的影響,尤其適用于液壓系統(tǒng)流量的測量。隨著高壓液壓系統(tǒng)的普及,研發(fā)可以用于高壓液壓系統(tǒng)流量檢測的高精度耐高壓轉(zhuǎn)子流量計有助于增強電液控制系統(tǒng)的性能,推動流體傳動及控制技術(shù)的發(fā)展。論文以耐高壓雙向擺線轉(zhuǎn)子流量計為研究對象,在結(jié)合國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上,對擺線轉(zhuǎn)子流量計的結(jié)構(gòu)特點、二次儀表以及實驗特性進行了深入的分析和研究,其主要包括以下幾點：提出了耐高壓雙向擺線轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu),其以修正后的擺線內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子為核心計量元件,修正后的擺線轉(zhuǎn)子具有排量大、轉(zhuǎn)速低、進出口壓差小,轉(zhuǎn)動平穩(wěn)不易卡塞的特點,流量計上下端蓋設(shè)有特殊形狀的通油槽以連通同一側(cè)容腔,并增大密封容腔與油槽的通流面積,有助于減小流量計進出口壓差；設(shè)計了用于擺線轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速檢測及流量顯示的傳感器與二次儀表,傳感器采用非接觸檢測的原理,可用于高壓流體的測量,且二次儀表可以實現(xiàn)對流量系數(shù)的微調(diào)修正,大大方便了產(chǎn)品出廠時的校準(zhǔn)以及后續(xù)的維修服務(wù)；論文對擺線轉(zhuǎn)子流量計的實驗特性進行了探討,在考慮了油液的彈性模量及體積隨溫度的變化率后,提出通過折算系數(shù)將不同環(huán)境下流體體積進行折算的方法,實現(xiàn)用高精度低壓流量計對高壓擺線轉(zhuǎn)子流量計的校準(zhǔn),并針對實驗結(jié)果對影響流量計計量精度的因素進行了建模與分析�，F(xiàn)將有關(guān)各章內(nèi)容分述如下：第一章,介紹了流量計的發(fā)展、工作原理及分類,重點介紹了容積式流量計及轉(zhuǎn)子流量計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。國內(nèi)外轉(zhuǎn)子流量計的研究重點在于轉(zhuǎn)子齒形及流量計結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,以便獲得較小的壓差特性和流量脈動特性,對現(xiàn)有轉(zhuǎn)子流量計的特性進行了詳細的分析、探討。并對課題的研究內(nèi)容及研究意義進行了簡要概括。第二章,對耐高壓雙向擺線轉(zhuǎn)子流量計的結(jié)構(gòu)進行了介紹。因為容積式流量計在承受高壓時,計量室因壓力而產(chǎn)生形變,形變會導(dǎo)致計量室容積的改變,從而對測量結(jié)果造成影響,故本章特采用有限元方法對流量計殼體在承受高壓時的應(yīng)力應(yīng)變進行了詳細分析。本章還對固定上下端蓋的螺栓進行了強度分析和預(yù)緊力分析,以保證其承受高壓時的安全性。最后本章對殼體承壓時的形變量情況進行了實驗研究,實驗結(jié)果與仿真分析結(jié)果基本一致。第三章,本章重點對擺線轉(zhuǎn)子流量計的內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子進行了闡述與分析。首先介紹了轉(zhuǎn)子齒形曲線的形成于特點。之后對擺線轉(zhuǎn)子的嚙合運動過程進行了計算分析,探討了嚙合角及相對滑動速率等于嚙合相關(guān)的問題,并根據(jù)齒形曲線給出了擺線轉(zhuǎn)子流量計排量的精確計算方法。在本章的最后,為了克服擺線轉(zhuǎn)子多點嚙合所造成的加工成本高容易卡死等問題,提出了對擺線轉(zhuǎn)子齒形曲線進行修正的方法。第四章,本章重點對擺線轉(zhuǎn)子流量計用轉(zhuǎn)速檢測傳感器及二次儀表進行了分析研究。提出一種使用永磁體配合霍爾元件的非接觸檢測方法實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的檢測。為了實現(xiàn)傳感器的優(yōu)化設(shè)計,本章對傳感器的磁路進行了分析計算,并采用有限元的方法對磁場強度及磁感線分布情況進行了仿真。而為了實現(xiàn)對流量信號的顯示,本章介紹了一種基于單片機的流量顯示二次儀表,其可對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號進行轉(zhuǎn)化計算,并最終顯示流量結(jié)果。因為采用數(shù)字化的檢測及計算方法,其可以方便的實現(xiàn)對流量系數(shù)的微調(diào)。第五章,本章重點對擺線轉(zhuǎn)子流量計的各項實際特性進行了實驗研究與理論分析,包括其壓力損失特性,轉(zhuǎn)速脈動特性,內(nèi)泄漏與精度特性等。介紹了實驗校準(zhǔn)實驗系統(tǒng)的原理和校準(zhǔn)過程。并對產(chǎn)生壓力損失及測量誤差的原因進行了深入的分析。因為在校準(zhǔn)過程中,使用的橢圓齒輪流量計與樣機的測量環(huán)境不同,本文提出了采用針對具體環(huán)境情況使用折算系數(shù)進行折算的等效體積方法,從而使得不同環(huán)境下的測量結(jié)果可以實現(xiàn)對比。本章最后還在對測量誤差進行詳細分析的基礎(chǔ)上,提出了使用最小二乘法對計算流量系數(shù)進行修正的方法,經(jīng)過修正,測量結(jié)果的精度可以達到±0.3%。第六章,概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需要進一步研究的工作和方向。
【關(guān)鍵詞】：容積式流量計 耐高壓 高精度 擺線 內(nèi)嚙合 齒形修正 壓力損失 磁路 有限元 內(nèi)泄漏 仿真 實驗
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH814.7
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-40
• 1.1 流量計量技術(shù)概述14-22
• 1.1.1 流量的基本概念14-15
• 1.1.2 流量計的歷史與現(xiàn)狀15-16
• 1.1.3 流量計量常用術(shù)語16-17
• 1.1.4 流量計的分類17-22
• 1.2 容積式流量計22-33
• 1.2.1 容積式流量計概述23
• 1.2.2 容積式流量計分類23-26
• 1.2.3 轉(zhuǎn)子流量計特性研究26-33
• 1.3 國內(nèi)外研究進展33-37
• 1.3.1 耐高壓結(jié)構(gòu)研究34-35
• 1.3.2 轉(zhuǎn)子形狀研究35-36
• 1.3.3 內(nèi)泄漏與誤差特性研究36-37
• 1.4 課題研究意義及研究內(nèi)容37-39
• 1.4.1 研究意義37-38
• 1.4.2 研究內(nèi)容38-39
• 1.5 本章小結(jié)39-40
• 第2章 擺線轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)設(shè)計40-60
• 2.1 擺線轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)與工作原理40-42
• 2.1.1 擺線轉(zhuǎn)子流量計的構(gòu)成40
• 2.1.2 擺線轉(zhuǎn)子流量計工作原理40-41
• 2.1.3 擺線轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)特點41-42
• 2.2 進油槽與排油槽設(shè)計42-45
• 2.3 螺釘強度分析45-48
• 2.4 擺線轉(zhuǎn)子流量計強度特性研究48-58
• 2.4.1 分析設(shè)計法原理48-52
• 2.4.2 基于有限元的耐高壓雙向擺線轉(zhuǎn)子流量計殼體強度分析52-56
• 2.4.3 形變量實驗研究56-58
• 2.5 本章小結(jié)58-60
• 第3章 擺線轉(zhuǎn)子曲線研究60-86
• 3.1 短幅外擺線及其參數(shù)方程60-61
• 3.1.1 短幅外擺線的形成60-61
• 3.2 短幅外擺線參數(shù)方程61-63
• 3.3 擺線轉(zhuǎn)子齒形曲線63-67
• 3.3.1 內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒形曲線形式63-64
• 3.3.2 內(nèi)轉(zhuǎn)子曲線參數(shù)方程64-65
• 3.3.3 外轉(zhuǎn)子曲線參數(shù)方程65-67
• 3.4 擺線轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)67-69
• 3.4.1 擺線轉(zhuǎn)子的基本幾何參數(shù)67-68
• 3.4.2 擺線轉(zhuǎn)子的其他幾何參數(shù)68-69
• 3.5 擺線轉(zhuǎn)子嚙合運動分析69-76
• 3.5.1 嚙合線方程69-70
• 3.5.2 嚙合角及其變化規(guī)律70-71
• 3.5.3 相對滑動速率71-76
• 3.6 擺線轉(zhuǎn)子流量計排量的精確計算76-80
• 3.6.1 擺線轉(zhuǎn)子流量計準(zhǔn)確排量計算之能量守恒法76-79
• 3.6.2 擺線轉(zhuǎn)子流量計準(zhǔn)確排量計算之區(qū)域面積法79-80
• 3.7 內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒形的修正80-84
• 3.7.1 齒廓曲率半徑與異形齒廓80-83
• 3.7.2 齒形的修正與密封特性研究83-84
• 3.8 本章小結(jié)84-86
• 第4章 轉(zhuǎn)速傳感器及二次儀表研究86-116
• 4.1 轉(zhuǎn)速傳感器與二次儀表概述86-89
• 4.1.1 接觸式測量方法86-87
• 4.1.2 非接觸式測量方法87-89
• 4.2 擺線轉(zhuǎn)子流量計用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器89-93
• 4.2.1 霍爾元件工作原理89-90
• 4.2.2 霍爾傳感器測量電路及誤差補償90-92
• 4.2.3 集成霍爾元件92-93
• 4.3 擺線轉(zhuǎn)子流量計用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器研究93-106
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)93-94
• 4.3.2 傳感器選型與參數(shù)確定94-99
• 4.3.3 永磁體磁場強度計算99-101
• 4.3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)與有限元仿真計算101-106
• 4.4 霍爾傳感器及永久磁鋼位置的排布方法106-109
• 4.4.1 霍爾傳感器排布方法106-107
• 4.4.2 霍爾傳感器排布方法107-109
• 4.5 顯示儀表設(shè)計109-112
• 4.5.1 次儀表硬件及面板設(shè)計109-111
• 4.5.2 次儀表軟件設(shè)計111-112
• 4.6 實驗研究112-114
• 4.6.1 實驗?zāi)康?/span>112
• 4.6.2 實驗方法112-114
• 4.6.3 實驗結(jié)果114
• 4.7 本章小結(jié)114-116
• 第5章 擺線轉(zhuǎn)子流量計性能研究116-148
• 5.1 轉(zhuǎn)子脈動特性116-118
• 5.1.1 容積式流量計轉(zhuǎn)子脈動特性概述116-117
• 5.1.2 擺線轉(zhuǎn)子流量計流量脈動特性研究117-118
• 5.2 油液特性研究118-124
• 5.2.1 油液粘度變化的影響118-121
• 5.2.2 流體密度變化的影響121-122
• 5.2.3 流體彈性模量的變化122-123
• 5.2.4 待測液體的等效體積123-124
• 5.3 擺線轉(zhuǎn)子流量計校準(zhǔn)124-128
• 5.3.1 擺線轉(zhuǎn)子流量計樣機124
• 5.3.2 擺線轉(zhuǎn)子流量計校準(zhǔn)系統(tǒng)124-126
• 5.3.3 校準(zhǔn)條件分析及折算系數(shù)確定126-128
• 5.4 壓差特性128-131
• 5.4.1 壓力損失特性實驗研究128-129
• 5.4.2 引起壓力損失的原因129-130
• 5.4.3 轉(zhuǎn)子的徑向不平衡力130-131
• 5.5 擺線轉(zhuǎn)子流量計測量誤差分析131-145
• 5.5.1 擺線轉(zhuǎn)子流量計的流量系數(shù)132
• 5.5.2 隨機誤差的測量132-134
• 5.5.3 系統(tǒng)誤差的測量134-138
• 5.5.4 實際流量系數(shù)變化原因分析138-145
• 5.6 系統(tǒng)誤差的修正145-146
• 5.7 本章小結(jié)146-148
• 第6章 總結(jié)與展望148-152
• 6.1 論文總結(jié)148-149
• 6.2 論文的主要創(chuàng)新點149-150
• 6.3 工作展望150-152
• 參考文獻152-156
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果及榮譽156-157
• 附錄157-159

【參考文獻】

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