行星齿轮流量计动能变化的研究

    0　引言

    在液压元件及系统的试验研究和故障诊断中,流量信号往往是需要测量和控制的重要参数之一,流量测量通常包括测量系统的稳态平均流量和测量动态流量。其中,利用安装在回油管上的低压流量计可实现对系统的稳态平均流量测量,检测出系统总的泄漏量。而系统动态流量的测量,对评价伺服阀、比例阀等控制元件以及控制液压系统的动态特性都有非常重要的意义。动态流量的测试,特别是高压侧液体流量的测试已成为液压测试中的重点和难点之一,成为制约测试系统的完善和发展的瓶颈。例如,在比例流量阀的测试中,目前国内尚无性能较好的流量计能满足动态测量的要求。所以提出和发现动态流量测量中的新理论和新方法,具有重要的现实意义。

    容积式流量计是属于直接测量法,是测量液压系统流量的一种精度最高、最直观、最有效方法,但由于目前普通容积式流量变送器本身的流量脉动大[1],一般不能用于液压系统高压侧的动态流量测量。例如,目前常用的椭圆容积式流量计,虽然结构简单、造价便宜,但因其流量脉动大,不能用于液压系统高压侧的动态流量测量,限制了该类流量计的应用。对于普通齿轮流量计来说,虽然流量脉动较椭圆流量计小,但仍有较大的流量脉动(大约为10%~15%左右)[2],故也只能用在中、低压液压系统的测量;而其他以椭圆流量计、齿轮流量计原理为原型的一些变体,主要是考虑扩大流量计的测量范围,提高测试精度,其流量计本身的脉动仍很大,一般也无法测量液压系统高压侧的动态流量(国外进口的高压齿轮流量计只能测量液压系统高压侧的平均流量,系统中需加装蓄能器来吸收由于齿轮流量计产生的脉动,故不能用来测量高压侧的动态流量),只能用于测量液压系统回油侧的稳态流量。

    高压液压系统动态流量的测试是液压测试的难点,目前国内尚无性能较好的容积式流量计能满足使用要求,国外虽有容积式高压流量计,但不能检测动态流量,只能检测平均流量。目前国内外液压系统高压侧的动态流量测量,多采用间接测量法,如二通插装式动态流量计、智能压差式动态流量计等,但由于流体介质本身性质的不确定性,处于变速流动状态的介质内部存在着黏性摩擦力、惯性力的作用,流体内部还会产生不稳定的漩涡和二次流等复杂流动现象,以及流动状态、边界条件、现场测试环境、管理条件等的不同,使得受到以上各种条件影响很大的间接式动态流量计不可能适用于各种测试环境[3]。为此,对动态行星齿轮流量计进行研究,填补了国内在这方面的研究空白,并获得国家专利[4],该流量计能解决高压动态流量的测量问题。