耐高压双向摆线转子流量计研究
本文关键词:耐高压双向摆线转子流量计研究
更多相关文章: 容积式流量计 耐高压 高精度 摆线 内啮合 齿形修正 压力损失 磁路 有限元 内泄漏 仿真 实验
【摘要】: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。
【关键词】:容积式流量计 耐高压 高精度 摆线 内啮合 齿形修正 压力损失 磁路 有限元 内泄漏 仿真 实验
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH814.7
【目录】:
- 致谢5-6
- 摘要6-8
- Abstract8-14
- 第1章 绪论14-40
- 1.1 流量计量技术概述14-22
- 1.1.1 流量的基本概念14-15
- 1.1.2 流量计的历史与现状15-16
- 1.1.3 流量计量常用术语16-17
- 1.1.4 流量计的分类17-22
- 1.2 容积式流量计22-33
- 1.2.1 容积式流量计概述23
- 1.2.2 容积式流量计分类23-26
- 1.2.3 转子流量计特性研究26-33
- 1.3 国内外研究进展33-37
- 1.3.1 耐高压结构研究34-35
- 1.3.2 转子形状研究35-36
- 1.3.3 内泄漏与误差特性研究36-37
- 1.4 课题研究意义及研究内容37-39
- 1.4.1 研究意义37-38
- 1.4.2 研究内容38-39
- 1.5 本章小结39-40
- 第2章 摆线转子流量计结构设计40-60
- 2.1 摆线转子流量计结构与工作原理40-42
- 2.1.1 摆线转子流量计的构成40
- 2.1.2 摆线转子流量计工作原理40-41
- 2.1.3 摆线转子流量计结构特点41-42
- 2.2 进油槽与排油槽设计42-45
- 2.3 螺钉强度分析45-48
- 2.4 摆线转子流量计强度特性研究48-58
- 2.4.1 分析设计法原理48-52
- 2.4.2 基于有限元的耐高压双向摆线转子流量计壳体强度分析52-56
- 2.4.3 形变量实验研究56-58
- 2.5 本章小结58-60
- 第3章 摆线转子曲线研究60-86
- 3.1 短幅外摆线及其参数方程60-61
- 3.1.1 短幅外摆线的形成60-61
- 3.2 短幅外摆线参数方程61-63
- 3.3 摆线转子齿形曲线63-67
- 3.3.1 内外转子齿形曲线形式63-64
- 3.3.2 内转子曲线参数方程64-65
- 3.3.3 外转子曲线参数方程65-67
- 3.4 摆线转子的几何参数67-69
- 3.4.1 摆线转子的基本几何参数67-68
- 3.4.2 摆线转子的其他几何参数68-69
- 3.5 摆线转子啮合运动分析69-76
- 3.5.1 啮合线方程69-70
- 3.5.2 啮合角及其变化规律70-71
- 3.5.3 相对滑动速率71-76
- 3.6 摆线转子流量计排量的精确计算76-80
- 3.6.1 摆线转子流量计准确排量计算之能量守恒法76-79
- 3.6.2 摆线转子流量计准确排量计算之区域面积法79-80
- 3.7 内外转子齿形的修正80-84
- 3.7.1 齿廓曲率半径与异形齿廓80-83
- 3.7.2 齿形的修正与密封特性研究83-84
- 3.8 本章小结84-86
- 第4章 转速传感器及二次仪表研究86-116
- 4.1 转速传感器与二次仪表概述86-89
- 4.1.1 接触式测量方法86-87
- 4.1.2 非接触式测量方法87-89
- 4.2 摆线转子流量计用转子转速传感器89-93
- 4.2.1 霍尔元件工作原理89-90
- 4.2.2 霍尔传感器测量电路及误差补偿90-92
- 4.2.3 集成霍尔元件92-93
- 4.3 摆线转子流量计用转子转速传感器研究93-106
- 4.3.1 转速传感器结构93-94
- 4.3.2 传感器选型与参数确定94-99
- 4.3.3 永磁体磁场强度计算99-101
- 4.3.4 结构参数与有限元仿真计算101-106
- 4.4 霍尔传感器及永久磁钢位置的排布方法106-109
- 4.4.1 霍尔传感器排布方法106-107
- 4.4.2 霍尔传感器排布方法107-109
- 4.5 显示仪表设计109-112
- 4.5.1 次仪表硬件及面板设计109-111
- 4.5.2 次仪表软件设计111-112
- 4.6 实验研究112-114
- 4.6.1 实验目的112
- 4.6.2 实验方法112-114
- 4.6.3 实验结果114
- 4.7 本章小结114-116
- 第5章 摆线转子流量计性能研究116-148
- 5.1 转子脉动特性116-118
- 5.1.1 容积式流量计转子脉动特性概述116-117
- 5.1.2 摆线转子流量计流量脉动特性研究117-118
- 5.2 油液特性研究118-124
- 5.2.1 油液粘度变化的影响118-121
- 5.2.2 流体密度变化的影响121-122
- 5.2.3 流体弹性模量的变化122-123
- 5.2.4 待测液体的等效体积123-124
- 5.3 摆线转子流量计校准124-128
- 5.3.1 摆线转子流量计样机124
- 5.3.2 摆线转子流量计校准系统124-126
- 5.3.3 校准条件分析及折算系数确定126-128
- 5.4 压差特性128-131
- 5.4.1 压力损失特性实验研究128-129
- 5.4.2 引起压力损失的原因129-130
- 5.4.3 转子的径向不平衡力130-131
- 5.5 摆线转子流量计测量误差分析131-145
- 5.5.1 摆线转子流量计的流量系数132
- 5.5.2 随机误差的测量132-134
- 5.5.3 系统误差的测量134-138
- 5.5.4 实际流量系数变化原因分析138-145
- 5.6 系统误差的修正145-146
- 5.7 本章小结146-148
- 第6章 总结与展望148-152
- 6.1 论文总结148-149
- 6.2 论文的主要创新点149-150
- 6.3 工作展望150-152
- 参考文献152-156
- 攻读博士学位期间取得的学术成果及荣誉156-157
- 附录157-159
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈剑平,梁和平,梁桂森;热膜式气体质量流量计设计[J];柴油机;2003年04期
2 李景天,郑勤红,宋一得,刘剑虹;用边界元法计算永磁体磁场[J];电工电能新技术;1998年01期
3 晁宏洲;祁顺仁;陈广明;;天然气流量计概述[J];工业计量;2005年S1期
4 许秀;科里奥利质量流量计原理及其应用[J];工业仪表与自动化装置;2005年01期
5 高本正树 ,孙延祚;将来环境与能源技术中的流量测量[J];工业计量;2005年03期
6 李宝俊;;旋转活塞流量计[J];工业仪表与自动化装置;1978年04期
7 秦叔经;;压力容器标准和规范中分析设计方法的进展[J];化工设备与管道;2011年01期
8 程新宇;冯晓伟;李治贵;朱保庆;张滨;;基于ANSYS/WORKBENCH的压力容器接管应力分析[J];石油和化工设备;2011年02期
9 蒋齐密,张新访,刘土光,周济;电涡流检测系统中的电磁场仿真[J];计算机仿真;2000年05期
10 何君;门金来;陈杰;;容积式流量计性能及应用[J];机械设计与研究;2012年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 江军;空气湿度对热膜式空气流量计计量误差的影响[D];北京林业大学;2005年
2 王智丽;发动机排气污染物检测系统的研究[D];天津大学;2005年
3 兰纯纯;时差法超声波流量计的研究[D];重庆大学;2006年
4 项银杰;差压式涡街质量流量计信号处理系统的研制[D];浙江大学;2007年
5 张腾;三齿轮流量计的研究[D];安徽理工大学;2013年
6 范玉浪;内外管差压流量计的优化仿真和实验研究[D];中北大学;2014年
,本文编号:934454
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/934454.html