齿轮流量计理论及其动态性能实验研究

摘要

在工业自动化水平不断提升的现代化工厂，人们对信息的获取要求更加方便、严格和准确。容积式齿轮流量计是一种应用广泛的流量测量仪表，当该流量计直接来测量高压环境的流体流量特性时，有较高的难度，原因在于齿轮流量计本身的结构特点:量程大的流量计质量和体积都大，会产生较高的脉动;体积和质量小的流量计量程一般受到限制。针对液压系统高压环境下的流量信号的测量是流量计测量的一个难点，利用微型流量计进行高压侧的流量特性测量，那么对流量计动态性能的研究是对高压侧流量的测量有着重要的意义。
　　本论文首先是在普通齿轮流量计的结构基础上，研究和分析三行星齿轮流量计，详细的叙述了该流量计的结构和工作原理，并通过合理的计算推导，得出其几何排量和流量，再对行星齿轮流量计进行有限元分析，利用SolidWorks软件中的Simulaition插件对行星齿轮流量计做静力学分析、模态分析，在理论上合理的解释了该流量计的可行性。
　　其次通过AMESim软件平台建立一套仿真系统，模拟在理想情况下液压缸活塞位移、速度情况与系统流量以及系统压力之间的变化关系。在液压私服系统回路中，利用伺服阀改变出口流量，实现系统压力和流量的改变，通过仿真实验来研究此时系统压力与流量之间是否有着确切的函数关系。液压缸的有效截面积是不变的，活塞的行程变化决定了液压缸内有效体积变化，流体的压力决定了活塞的行程变化，因此流体压力与系统流量之间存在联系。
　　接下来利用试验台对流量计进行动态性能测试的试验，通过传感器来直接或间接测量流体瞬态信号的信息，包括流体的压力、双出液压缸液压杆的位移以及齿轮流量计齿轮的脉冲信号。阐述动态流量计系统和流量计动态性能实验液压系统及其基本工作原理和实验过程及结果。
　　最后是对齿轮流量计进行标定来确定该齿轮流量计的仪表系数，对标定实验进行相关说明，介绍了流量计标定实验液压系统的结构和基本原理，说明了试验过程和方法。并介绍了基于LabVIEW软件平台来设计的流量实时显示程序，能够实时显示流量曲线，便于分析和观察通过流量计流量的变化特征。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 流量计概述

1．2 流量测量技术与仪表的应用领域

1．3 常见流量计的应用

1．3．1 差压式流量计

1．3．2 涡街流量计

1．3．3 涡轮流量计

1．3．4 浮子流量计

1．3．5 数字靶式流量计

1．3．7 超声波流量计

1．4 流量计国内外发展现状

1．4．1 国内发展现状

1．4．2 国外发展现状

1．5 研究背景、研究目的、研究内容以及研究意义

1．5．1 课题来源及研究背景

1．5．2 研究目的

1．5．3 主要研究内容

1．5．4 研究意义

1．6 本章小结

2 行星齿轮流量计的有限元分析

2．1 行星齿轮流量计的结构及其工作原理

2．1．1 行星齿轮流量计的基本结构

2．1．2 行星齿轮流量计的测量工作原理

2．2 行星齿轮流量计的理论排量和流量计算

2．3 行星齿轮流量计的静力学分析

2．3．1 算例类型的建立和材料定义

2．3．2 夹具的建立和外部载荷的添加

2．3．3 网格的划分

2．3．4 运行结果分析

2．4 行星齿轮流量计的模态分析

2．4．1 模态分析简介

2．4．2 计算模态分析

2．5 本章小结

3 基于AMESim的液压特性仿真实验

3．1 理论计算

3．2 基于AMESim软件平台建立模型

3．2．1 AMESim软件平台简介

3．2．2 模型的建立

3．3 模型的参数设定

3．4 不同频率的仿真实验

3．5 不同流量的仿真实验

3．6 不同压力的仿真实验

3．7 本章小结

4 齿轮流量计的动态性能试验

4．1 动态流量计系统

4．1．1 动态流量计系统基本组成

4．1．2 动态流量计实验系统基本原理

4．1．3 动态流量计实验目的

4．2 流量计动态性能实验台

4．2．1 流量计动态性能实验液压系统基本组成

4．2．2 流量计动态性能实验系统基本原理

4．3 流量计动态性能实验过程及结果

4．3．3 实验结果与分析

4．4 本章小结

5 齿轮流量计标定及流量实时显示程序设计

5．1 流量计标定实验原理

5．1．1 实验设备及原理

5．1．2 流量计标定方法

5．2 流量计标定实验液压系统

5．2．1 流量计标定实验液压系统基本组成

5．2．2 流量计标定实验液压系统基本原理

5．2．3 流量计标定实验基本方法

5．2．4 实验数据处理与结果

5．3 基于LabVIEW程序对流量信号的采集

5．3．1 声卡实现可行性分析

5．3．2 基于LabVIEW软件开发平台的程序设计

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果