椭圆齿轮流量计,腰轮流量计,双转子流量计

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轴向并联式椭圆齿轮流量计的流量特性

流量测量的主要任务有三类:一是为流体物质贸易核算储运管理和废水、废气排放控制的总量计量;二是为流程工业提高产品质量和生产效率,降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的检测和控制;三是检测和控制液压传动系统的流量。
按测量原理的不同,流量仪表可分为容积式、速度式和压差式三类:
(1)容积式流量计,又称正排量流量计,它是利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知体积,并进行重复不断地充满和排放该体积部分的流体而累加计量出流体总量的流量仪表。如腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、活塞流量计等。
(2)速度流量计是以测量管道内的平均速度来求得流量的仪表。如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声流量计等。
(3)压差式流量计是利用伯努利方程原理来测量流量的流量仪表。它以输出压差信号来反映流量的大小。如节流式流量计、匀速流量计、楔形流量计、弯管流量计、浮子流量计等。
通常,人们作流量测量前,重视对使用仪表的工作原理和性能的了解,而往往忽略对被测流体物性和流动状况的准确掌握,实际上,这些因素对流量仪表正确测量是十分重要的。流量仪表是一种仪表性能强烈依赖使用条件的仪表。一位国际著名流量专家说得好,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,一切全都白废。高压液压系统的流量测量问题,国内没有该类产品,现在只有部分研究机构、院校在自己的实验室,可准确测量,但实验条件变了,如流体的粘度、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了。
流量是液压系统重要的性能参数之一,监测流量一般用容器法和流量计法。容器法就是直接测量油液的容积或重量;流量计法就是在液压系统中装上流量计,直接或间接读出稳态或累计流量。流量计法进行流量监测的常用设备有椭圆齿轮流量计、齿轮流量计、电远传式浮子流量计和计量马达等。
测速发电机一般有直流和交流两种。在液压实验中,直流测速发电机用得比较多。直流测速发电机的原理与普通直流发电机一样,定子可用永久磁铁,转子绕组产生的电压经整流子、电刷引向外部,其输出的电压和输出轴的转速成正比,这就是它的测速原理。除测速发电机外,还可用磁电感式转速传感器、光电反射式转速传感器等测速,甚至还可用闪光测速仪测速。
压力传感器又称电器式压力计,它是一种将压力信号变成电量的仪表,压力变成电信号后,有利于放大、控制,通过A/D转换器将模拟信号转变为数字信号,便于计算机控制。在液压系统中,一般选用压电式压力传感器。
温度的监测,对保证设备安全、经济地运行有着重要的作用。常用的监测液压系统温度的仪器设备有液柱温度计、压力式温度计、热敏电阻式温度计及热电偶温度计等,为便于计算机控制,一般可选用热敏电阻式温度计。例如利用热敏电阻式温度传感器,通过计算机控制,可自动启闭冷却系统,方便地实现对液压系统的冷却。
1 工作原理
1.1 流量变送器的工作原理
其结构原理和齿轮马达类似,相当于无负载齿轮马达,当流体进人流量计时,推动齿轮旋转,将系统的流量信号转变为齿轮的转速信号,完成流量变送器的任务。
1.2 椭圆齿轮流量计的组成
椭圆齿轮流量计由流量变送器和测速两部分组成,如图1所示。
2 齿轮流量变送器的流量特性研究
对齿轮流量传感器或称齿轮流量变送器,由参考文献[3]可知,当流体通过普通外啮合齿轮流量变送器时,由齿轮的啮合而产生的瞬时流量为:
式中:Q —— 流量; 
B —— 齿轮的宽度;
ω—— 齿轮的角速度;
Rc—— 齿轮齿顶圆半径;
R —— 齿轮节圆半径;
Rj—— 齿轮基圆半径;
φ —— 齿轮转角。
由(1)式得瞬时*大、*小排量分别为:
式中:tj——齿轮的基圆基节。
根据文献[3],瞬时流量脉动为:
式中:σ——单片结构的齿轮流量变送器的流量脉动;
Qm ——平均流量。
由(4)式可看出:液体通过齿轮流量变送器后,其系统将发生流量脉动。由文献[3]可知,齿轮变送器的流量脉动一般为10%~15%,如将该转换器直接应用到高压液压系统,将使系统发生强烈的振动,发出很大的噪声,系统将被破坏。
公式(1)可写成在0~2п内的周期流量公式如下:
单片齿轮流量变送器,齿数为13时的流量脉动,用MATLAB仿真,如图2所示。
当采用二片结构的流量变送器时,齿数为2n+1,并错位180o安装,流量变送器的流量公式为:
由于二片结构的流量变送器流量的*大、*小值之差只有单片齿轮变送器流量的*大、*小值之差的1/2,再加上二片流量变送器的流量是单片的二倍,故二片结构的齿轮变送器的流量脉动率只是单片齿轮变送器流量脉动率的1/4,即:
由图3可以看出,当采用四片结构的流量变送器时,齿数为4n+1,并错位90o安装,流量变送器的流量公式为:
由公式(8)结合图2可以看出,4片结构的齿轮流量变送器,流量的*大、*小值之差只有单片齿轮变送器流量*大、*小值之差的1/4,再加上四片流量变送器的流量是单片的四倍,故4片结构的齿轮变送器的流量脉动率只是单片齿轮变送器流量脉动率的1/16,即:
3 结论
该流量计具有以下特点:
(1)四片式并联齿轮流量变送器的流量脉动只有单片的1/16,解决了目前我国容积式流量计不能用于测量高压液压系统动态流量的问题,填补了国内空白;
(2)和间接测量方法相比,该椭圆齿轮流量计经校正后,测量精度高,测得结果可靠,对测试环境和条件没有特殊要求,适应性强,可批量生产;
(3)由于该椭圆齿轮流量计存在转动部件,在启动阶段的测试结果可能不准确。流量计的转动部件应采用轻质材料制造。
点击次数:  更新时间:2017-05-05 12:17:30  【打印此页】  【关闭