耐高压双向容积式微小流量计的研究

发布时间：2017-10-04 09:05

  本文关键词：耐高压双向容积式微小流量计的研究

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【摘要】：流量是工业自动化领域的重要检测参数之一,容积式流量计是一种常用的流量检测仪表,具有精度高、可靠性好的特点,并可用于高粘度流体、旋转流、脉动流的测量,因而使用广泛,尤其适用于液压领域。如今,随着高压液压系统的普及,以及工业生产中对节能及自动化控制要求的不断提高,高压工况下的微小流量高精度测量愈发重要。然而,当前国内并无相关产品,只能依赖国外进口的流量计。因此,研究可用于高压液压系统中微小流量高精度测量的容积式流量计不仅能够解决工程实际问题,更有助于拓展国内现有流量计的应用范围。本论文以耐高压双向容积式微小流量计作为研究对象,在分析国内外相关文献的基础上,完成了如下工作：提出了以一对低偏心率椭圆齿轮转子为核心计量元件的流量计设计方案,推导了椭圆齿轮的节曲线方程和基于折算齿形法的齿廓方程,有效降低了流量计排量,使之能够适应微小流量的测量需求；设计了基于霍尔传感器的转子转动信号非接触测量结构,构建了完全封闭的测量容腔,从而实现高压工况下的高精度测量；搭建了微小流量计实验平台,完成了样机实验研究和流量计压力损失、脉动、误差等计量特性的理论分析,结果表明,所设计流量计在31.5MPa压力下,0.05～3L/min流量范围内示值相对误差小于±0.5%,具有耐高压、结构简单、精度高、可双向计量的特点。有关各章内容分述如下：第一章,介绍了流量测量技术的发展、流量计的分类及特点,重点阐述了国内外椭圆齿轮流量计的研究进展；结合微小流量的测量需求,着重说明了容积式流量计在微小流量测量领域的应用及重要性；简要概述了课题的研究意义及研究内容。第二章,提出了耐高压双向椭圆齿轮微小流量计的设计方案,介绍了流量计的结构组成、工作原理及特点,着重说明了高压下微小流量测量需求的实现；阐述了椭圆齿轮节曲线方程的推导与校验过程,并提出了基于折算齿形法的椭圆齿轮齿廓方程求解办法,全面完善了椭圆齿轮的数字化建模理论。第三章,介绍了常见的非接触检测方式,提出了转子转动信号非接触检测结构,并针对该结构的磁路构造原理、元件选型进行了详细阐述,通过有限元仿真分析了关键参数的影响,并验证了设计的可行性。第四章,对椭圆齿轮微小流量计的压力损失特性、脉动特性、误差特性进行了理论分析,重点研究了流量计的内泄露机理以及实际流量系数的变化规律,并探讨了流量系数与误差的关系。第五章,制作椭圆齿轮微小流量计样机,搭建实验系统,对流量计的计量性能进行实验研究,验证了流量计设计及理论分析的正确性,并提出了实际流量系数的修正方法,得出了流量计的计量精度及量程。第六章,概括本论文的主要研究工作及成果,并展望了今后有待进一步深入开展的研究工作及方向。
【关键词】：容积式流量计 低偏心率椭圆齿轮 耐高压 微小流量 磁路 霍尔传感器 有限元仿真 压力损失 误差 实验
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-34
• 1.1 容积式流量计12-26
• 1.1.1 流量测量及流量计概述12-17
• 1.1.2 容积式流量计及其分类17-22
• 1.1.3 椭圆齿轮流量计的研究22-26
• 1.2 微小流量测量现状26-31
• 1.2.1 微小流量测量概述26-27
• 1.2.2 微小流量测量仪表27-31
• 1.3 题研究意义及内容31-33
• 1.3.1 研究意义31-32
• 1.3.2 研究内容32-33
• 1.4 本章小结33-34
• 第2章 耐高压双向椭圆齿轮微小流量计的设计34-56
• 2.1 流量计的结构与工作原理34-38
• 2.1.1 流量计的结构34-35
• 2.1.2 流量计的工作原理35-36
• 2.1.3 流量计的结构特点36
• 2.1.4 螺钉联接方案设计36-38
• 2.2 非圆齿轮传动及其设计理论38-47
• 2.2.1 非圆齿轮传动概述38-39
• 2.2.2 非圆齿轮的节曲线设计39-42
• 2.2.3 非圆齿轮的齿廓设计42-47
• 2.3 二阶椭圆齿轮设计理论47-55
• 2.3.1 高阶椭圆齿轮副的节曲线方程47-49
• 2.3.2 阶椭圆齿轮的节曲线49-50
• 2.3.3 阶椭圆齿轮的齿廓方程50-55
• 2.4 本章小结55-56
• 第3章 转动信号的非接触检测结构设计56-70
• 3.1 常见非接触式检测方法56-57
• 3.2 霍尔元件工作原理与集成霍尔元件57-59
• 3.2.1 霍尔元件工作原理57-58
• 3.2.2 集成霍尔传感器58-59
• 3.3 基于集成霍尔元件的检测磁路设计59-67
• 3.3.1 检测磁路构造59-60
• 3.3.2 集成霍尔传感器选型60-61
• 3.3.3 永磁体选型61-63
• 3.3.4 磁路的有限元仿真分析63-67
• 3.4 流体流动方向的辨别67-68
• 3.5 本章小结68-70
• 第4章 椭圆齿轮流量计特性研究70-82
• 4.1 压力损失特性70-72
• 4.2 排量计算与脉动特性72-75
• 4.2.1 流量计的排量计算72
• 4.2.2 流量计的瞬时流量计算72-74
• 4.2.3 角速度脉动74-75
• 4.3 泄漏与误差特性75-81
• 4.3.1 流量计泄漏分析75-78
• 4.3.2 流量计的流量系数78-79
• 4.3.3 流量计的误差与量程79-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第5章 流量计性能实验研究82-90
• 5.1 流量计实验平台82-84
• 5.1.1 流量计实验样机82-83
• 5.1.2 实验系统搭建83-84
• 5.1.3 实验方法84
• 5.2 流量计性能实验84-89
• 5.2.1 压力损失特性实验84-85
• 5.2.2 误差特性实验及精度修正85-89
• 5.3 本章小结89-90
• 第6章 总结与展望90-94
• 6.1 论文总结90-91
• 6.2 工作展望91-94
• 参考文献94-100
• 附录100-102
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果及荣誉102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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4 梁敬松;LCB—9800S／P椭圆齿轮流量计的开发研究[J];机械开发;1995年02期

5 蔡武昌;电磁流量计应用近况和技术发展[J];炼油化工自动化;1997年04期

6 刘欣荣;;微小流量测量及其仪表[J];华北电力技术;1990年05期

7 史登跃,侯芬,闫丽瑾;涡轮流量计的原理及应用[J];仪器仪表与分析监测;2004年02期

8 苏文;浅谈流量计的发展及现状[J];中国仪器仪表;2002年06期

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本文编号：969779