耐高壓雙向橢圓齒輪流量計的研究.pdf

1、橢圓齒輪流量計是市場占有份額比較大的一種通用流量計。橢圓齒輪流量計采用容積式計量，具有計量精度高、油溫影響和壓力損失小、安裝簡單、性能穩(wěn)定、量程范圍大等特點，被廣泛應用。但傳統(tǒng)的橢圓流量計僅能應用在低壓環(huán)境，高壓環(huán)境下的齒輪容積式流量計大多從國外進口。提高橢圓齒輪流量計的耐高壓性能，有助于增加其應用場合，更好地滿足日益提高的市場需求。 在綜合國內(nèi)外文獻資料的基礎上，對流量計的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向進行了論述，并對幾類主要流量計

2、進行了關(guān)鍵參數(shù)比較。探討了橢圓齒輪流量計的發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理以及優(yōu)、缺點。論文提出了新型耐高壓雙向橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)方案；并對橢圓齒輪副的結(jié)構(gòu)特性進行了理論分析，得到了橢圓齒輪副在恒流量下的脈動嚙合曲線。對其主要特性如泄漏特性，壓力損失特性等進行了理論分析。根據(jù)耐高壓雙向橢圓齒輪流量計高壓計量室的特點提出了磁敏檢測的結(jié)構(gòu)方案。對磁敏傳感器和永磁磁鋼的工作特性進行了研究。通過有限元仿真分析，確定了磁敏檢測結(jié)構(gòu)的基本元件和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。針

3、對耐高壓雙向橢圓齒輪流量計的特性研制了液壓試驗臺，試驗結(jié)果表明，工作壓力小于21MPa時，樣機的檢測流量誤差為±0.5％；工作壓力大于21MPa至31.5MPa時，誤差為±0.5～3％。當流體從不同油口流入樣機時，雙通道磁敏傳感器采集的方波信號相位不同，通過對比兩方波信號的相位超前與滯后，可判斷流體流動方向。該橢圓齒輪流量計能夠承受31.5MPa的高壓，并且在背壓低于15MPa情況下壓力損失較小，最大為0.15MPa。耐高壓雙向橢圓齒輪

4、流量計具有耐高壓，可雙向測量流體流量，磁敏傳感器非接觸方式測量，油溫影響和壓力損失小的優(yōu)點，本文所完成的研究工作為進一步的研究和開發(fā)打下了基礎。 有關(guān)各章內(nèi)容分述如下： 第一章，在綜合國內(nèi)外文獻的基礎上，對流量計的發(fā)展歷史和目前流量計市場的現(xiàn)狀及發(fā)展方向進行了論述，并對幾類主要流量計進行了關(guān)鍵參數(shù)比較。探討了橢圓齒輪流量計的發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理以及優(yōu)、缺點。針對目前橢圓齒輪流量計發(fā)展現(xiàn)狀，提出本論文的研究意義和研究內(nèi)容。

5、 第二章，提出了新型耐高壓雙向橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)方案。該流量計主要由下端蓋、殼體、上端蓋、橢圓齒輪副、齒輪軸、磁鋼、磁敏傳感器等組成。對橢圓齒輪副的結(jié)構(gòu)特性進行了理論分析，包括其節(jié)曲線方程和齒廓參數(shù)等。并對橢圓齒輪副的脈動嚙合特性進行了理論分析，得到了恒流量下橢圓齒輪副的脈動嚙合曲線。 第三章，針對本文提出的新型耐高壓雙向橢圓齒輪流量計結(jié)構(gòu)，對其主要特性如泄漏特性,壓力損失特性等進行了理論分析。橢圓齒輪流量計的內(nèi)泄漏需通

6、過選擇合適的端面間隙hl、齒頂間隙h2、偏心率e、長軸長a和齒輪厚度b等參數(shù)來減小。它的壓力損失主要受流體粘度和流體流量影響。 第四章,在對比分析幾種非接觸測量式傳感器的性能基礎上,提出了耐高壓雙向橢圓齒輪流量計的磁敏檢測結(jié)構(gòu)及其工作原理。采用單輸出鎖定型霍爾開關(guān)集成器件雙通道磁敏檢測方式。雙磁鋼180°相反布置于一只橢圓齒輪上。分析了磁敏傳感器的工作原理和電、磁特性參數(shù)等。討論了永磁磁鋼的工作特性等。通過有限元仿真分析,確定了

7、磁敏檢測的基本元件和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。并進行了相應的實驗測試。 第五章,在前述理論分析的基礎上,制作耐高壓雙向橢圓齒輪流量計樣機,針對其特性研制了液壓試驗臺,并在實驗室條件下對樣機的性能進行了試驗分析。試驗結(jié)果表明,工作壓力小于21MPa時,樣機的檢測流量誤差為±0.5[％]:工作壓力大于21MPa至31.5MPa,時,誤差為±0.5～3[％]。當流體從不同油口流入樣機時,雙通道磁敏傳感器采集的方波信號相位不同,通過對比兩方波信號的