椭圆齿轮流量计,腰轮流量计,双转子流量计

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针对高压液压系统流量信号测量难设计的内齿轮流量计

针对高压液压系统流量信号测量难的问题,设计了一种内齿轮流量计,分析了该内齿轮流量计的工作原理,指出:该流量计具有结构简单、流量脉动低,可广泛用于液压系统的动态流量测量特点。
  1 问题的提出
  (1)技术背景
  对于高压液压系统的流量测量问题,国内目前还没有成型的产品,只是在部分研究机构、院校的实验室,在实验室条件下,通过间接测量流量的方法,可准确测量流量,但如果实验条件变了,如流体的黏度、温度、流速、脉动、压力、流态等条件变了,就很难准确地测量出该高压液压系统的流量。流量仪表是一种性能强烈依赖于使用条件的仪表。流量计是使用比制造要艰难得多的少数仪表之一,在实验室它可得到极高的准确度,但是在使用现场,一旦条件变化,情况完全不同。发明专利“容积式流量计”和发明专利“耐高压双向椭圆齿轮流量计”,都是以椭圆齿轮为研究对象,对椭圆齿轮流量计本身可能给被测系统带来的流量脉动,没有加以考虑,很难用于高压动态流量的测量。新型实用专利“平衡式多齿轮高压动态流量计”,由于其结构复杂,转动部件多,转动惯量大,又有外啮合齿轮对的参加,流量脉动较大,故很难真正地用于液压系统的动态流量的测量。单对外啮合产生的流量脉动一般为7%~15%,单对内啮合产生的流量脉动一般为1%~7%。为克服以上技术的不足,提出了一种新型内齿轮流量计。
  该高压动态内椭圆齿轮流量计,适用于以矿物油、乳化液或水为工作介质的系统,是一种能可靠地测量高压液压系统流量的高压流量计,属于流体传动的动态流量测试领域。
  (2)内齿轮流量计的分类
  内齿轮流量计分为普通渐开线内齿轮流量计和多型渐开线内齿轮流量计两大类,普通渐开线内齿轮流量计简称内齿轮流量计,它是由一个内齿轮和一个小齿轮及密封块组成,X形渐开线内齿轮流量计简称X形内齿轮流量计,它是由一个内齿轮、X个小齿轮和密封块等组成,根据小齿轮个数的不同来区分,即有几个小齿轮就称为几型,如三型内齿轮流量计就是具有3个小齿轮的内齿轮流量计。
  2 工作原理
  (1)普通内椭圆齿轮流量计的工作原理
  内啮合椭圆齿轮流量计的工作原理:一般情况下,它是由一对相互啮合的内齿轮、小齿轮、密封块、前后盖板等组成,内啮合齿轮流量计的2个齿轮应具有相同的参数。当压力油从进油口进入后,推动该对齿轮旋转,将油液带入出油口,这就是普通内啮合齿轮流量计的工作原理。流量计连续不断地进油和出油,使得齿轮不停地旋转,通过测量内齿轮或小齿轮的转速,就可确定通过齿轮流量计的流量大小。
  (2)新型三型内齿轮流量计的工作原理
  本课题组设计了一种低脉动、低转动惯量的高压动态内齿轮流量计。
  利用平衡式复合齿轮泵的工作原理,设计了一种能够在液压系统的高压侧,测量液压系统动态流量的高压动态内齿轮流量计,该流量计具有不受环境条件影响,准确地测量高压液压系统动态流量的特点,对大型工矿企业液压系统的故障诊断和自动控制将起重要作用,该项研究填补了国内无该类高压动态容积式流量计的空白。经过合理地选择内齿轮和小齿轮的参数,让3对内啮合齿轮实现错位叠加,流量脉动只有原来的1/9,低于0.5%。以三型内椭圆齿轮流量计为例说明多型内齿轮流量计的工作原理。如图1所示,固定的内齿轮的内部均匀分布3个与之相啮合的小齿轮,和保持架一起由配流轴支承。前壳体、后壳体与内齿轮、3个小齿轮、保持架及配流轴一起,构成3个密闭的进油口、3个出油口,前壳体上布置有进液口,后壳体上布置有  出液口。内齿轮与前壳体、后壳体固定在一起,保持架上装有用于测速的均布磁铁,前壳体上装有齿轮测速传感器,前壳体、后壳体与内齿轮间用O形密封圈密封,用螺栓联接,保持架上开有保持架进油口环形槽和保持架出油口环形槽,用小密封圈密封。
  该流量计工作时,压力液体由进液口通过配流轴、经保持架进油口环形槽、保持架中的内部油口进入3对内齿轮高压密封腔,分别驱动3个小齿轮和保持架同时转动,然后液体经保持架出油口环形槽、配流轴,由出液口排出。将被测液体的流量信号转换为保持架的转速信号,再通过装在前壳体上的齿轮转速传感器,测量出保持架上的小磁体的转速,将转速信号变为电信号,传给单片机或计算机,系统的动态流量可以通过LCD显示或通过计算机进一步处理。
该流量计由于内齿轮同时与多个小齿轮错位啮合,既可显著降低其流量脉动,又避免了单对齿轮啮合时所产生的冲击和噪声,流量脉动低。
  3 技术方案
  本设计采用的技术方案是:高压动态内椭圆齿轮流量计由前、后盖、内齿轮、3个小齿轮、保持架、配流轴等组成,均匀布置的小齿轮的个数可为2~4个不等,内齿轮作为壳体的一部分,分别和前后盖板固定在一起,在保持架上装有均布的小磁体。内齿轮与3个均布的小齿轮错位啮合,这样既可以避免单对齿轮啮合时所产生的冲击和噪声,又可以使该流量计的流量脉动大大降低。当该流量计接入高压系统之后,被测液体由进油口经配流轴、保持架进入内齿轮均布的3个进油腔,推动3个小齿轮和保持架运动,将油液带入内齿轮的3个均布的出油腔,油液再  经保持架、配流轴到出油口,将被测液体的流量信号转换为保持架的转速信号,再通过转速传感器将转速信号变为电信号,传给单片机或计算机,系统的动态流量可以通过LCD显示或通过计算机进一步处理。
  (1)由于本发明属于内齿轮流量计,其3对小齿轮和内齿轮错位啮合,实现低流量脉动,其流量脉动可低于0.5%,流量品质得到明显改善。
  (2)由于把内齿轮固定,3个小齿轮和保持架采用轻质合金,转动部件的转动惯量明显减小,可用于动态流量的测量。
  本发明能准确测量液压系统高压动态流量,具有结构简单、测量范围大、精度高、可靠性好等优点。
点击次数:  更新时间:2017-05-05 11:26:15  【打印此页】  【关闭