基于MEMS的液壓系統(tǒng)V錐流量計(jì)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷理論水平的進(jìn)步，管路流量特別是動(dòng)態(tài)流量作為系統(tǒng)狀態(tài)信息的豐富載體，越來(lái)越受到人們的重視。具有能耗低、高頻響等特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)流量計(jì)是液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷所急需的。本文將MEMS傳感器與先進(jìn)的差壓發(fā)生裝置V錐結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了能耗低、高頻響、可靠性高、成本低的液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流量測(cè)量。主要做的工作有： (1)提出了傳統(tǒng)的V錐差壓發(fā)生裝置適合液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流量測(cè)量具有的優(yōu)勢(shì)與缺陷。將微觀的MEMS傳感器引入到宏

2、觀的液壓系統(tǒng)流量測(cè)量中，結(jié)合V錐流量計(jì)自身的優(yōu)勢(shì)，建立了適合液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流量測(cè)量的新模型。 (2)分析V錐結(jié)構(gòu)前后流道壓力和流速的分布和變化規(guī)律，從N-S方程開始推導(dǎo)了V錐節(jié)流裝置的壓差與流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通過分析V錐結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)管路粘性損失、流出系數(shù)的影響以及所能產(chǎn)生的壓力差大小等，選取了比較優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (3)根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)不同建立了8個(gè)不同模型應(yīng)用Fluent軟件進(jìn)行對(duì)比仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果得出了優(yōu)化的β值和

3、θ角的取值范圍。選取了一組優(yōu)化的參數(shù)建立了與實(shí)驗(yàn)樣機(jī)完全一致的三維模型。進(jìn)一步的仿真結(jié)果顯示，流道中流速與壓力的變化分布符合流量-壓差關(guān)系數(shù)學(xué)模型的意義，故可以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的理論和實(shí)驗(yàn)研究。 (4)對(duì)加工制作的樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。通過靜態(tài)測(cè)試，輸出結(jié)果線性度和重復(fù)性較好，精度較高。最后通過動(dòng)態(tài)流量測(cè)試試驗(yàn)，得出新型流量傳感器具有超過200Hz的動(dòng)態(tài)頻寬。證明了這是適合液壓系統(tǒng)特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)流量測(cè)量裝置。 在下一步