CN102042895B - 差动活塞正弦压力发生器 - Google Patents

Abstract

本发明属于试验技术，涉及一种带有差动活塞的变容积式的差动活塞正弦压力发生器。发生器由控制系统、两套相同的电机连杆机构、压力室以及与其相连的两套相同的活塞系统组成；控制系统控制两套旋转电机转轴形成初始角度差，电机连杆机构带动两个活塞形成两个活塞的初始位置差，控制系统同时控制两套旋转电机同时同速转动，电机连杆机构带动两个活塞同频同幅往复运动在密闭压力室中产生正弦压力脉动；改变旋转电机转轴的初始角度差，改变压力发生器的正弦压力脉动幅值和压力动静比。本发明具有的压力脉动幅值大范围可调的特性是现有正弦压力发生器所不具备的，符合发动机防喘系统动态压力校验、压力传感器动态非线性研究等特殊试验需求。

Description

差动活塞正弦压力发生器

技术领域

本发明属于试验技术，涉及一种带有差动活塞的变容积式的差动活塞正弦压力发生器。

背景技术

正弦压力发生器是正弦压力动态校准与模拟试验中的主要核心设备，用来提供一定频率和压力幅值的类似正弦压力脉动。正弦压力发生器主要包括出入口调制型正弦压力发生器、振动台激励活塞式正弦压力发生器、电机驱动活塞式正弦压力发生器。出入口调制型正弦压力发生器与电机驱动活塞式正弦压力发生器所能产生的正弦压力幅值主要由静态压力和频率决定，不可调节；振动台激励活塞式正弦压力发生器的压力幅值可通过改变电激励幅值来调节，但压力动静比极限以及可调范围都非常有限。这些正弦压力发生器都不能满足发动机防喘系统动态压力校验等需要大幅度调节压力幅值的试验的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种满足发动机防喘系统动态压力校验、压力传感器动态非线性研究等需要大幅度调节压力幅值的差动活塞正弦压力发生器。

本发明的技术方案是：发生器由控制系统、两套相同的电机连杆机构、压力室以及与其相连的两套相同的活塞系统组成；控制系统控制两套旋转电机转轴形成初始角度差，电机连杆机构带动两个活塞形成两个活塞的初始位置差，控制系统同时控制两套旋转电机同时同速转动，电机连杆机构带动两个活塞同频同幅往复运动在密闭压力室中产生正弦压力脉动；改变旋转电机转轴的初始角度差，改变压力发生器的正弦压力脉动幅值和压力动静比。

本发明的主要优点是：本发明通过两套旋转电机、连杆机构同步同时驱动两套活塞同频率同幅值往复运动，压缩密闭腔中空气，产生大动静比正弦压力脉动；并通过调整两个活塞往复运动之间的相位差实现大范围调节正弦压力幅值大小与压力动静比。本发明的压力发生器能产生非常大动静比的正弦压力脉动，并且正弦压力幅值大小与压力动静比是可调节的，可从最大值逐步调节至基本为零，这是现有正弦压力发生器都不具有的。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图。

具体实施方式

差动活塞正弦压力发生器结构如图1，它包括压力室1、活塞2、活塞缸3、连杆机构4、旋转电机5、活塞6、活塞缸7、连杆机构8、旋转电机9等主要组成，以及电机驱动器与控制器等附属设备元件。

压力室1与活塞缸3右腔、活塞缸7左腔都连通为一体组成密闭容腔。压力传感器等试验件安装在压力室1侧壁，压力室1本身容积尽可能小；而同时使活塞缸3右腔、活塞缸7左腔在两个活塞各自行程最大时容积都接近零。活塞缸3与7的端部都安装有导向套。

旋转电机5通过连杆机构4驱动活塞2往复运动；旋转电机9通过连杆机构8驱动活塞6往复运动。

两套活塞与驱动系统选型与结构完全相同，活塞与活塞腔为圆柱形。

基本原理如下：

压力室内正弦压力脉动为：

$p\left(t\right)\≈-\frac{2\mathrm{\γ}{x}_{0}S{P}_0\cos \frac{\mathrm{\β}}{2}}{V_0}\sin (2\mathrm{\πft}+\frac{\mathrm{\β}}{2})$

压力动静比：

$A\≈-\frac{4\mathrm{\γ}{x}_{0}S\cos \frac{\mathrm{\β}}{2}}{V_0}$

式中：

γ-空气绝热指数；

x₀-偏心距，即等于活塞往复运动位移的幅值；

S-活塞截面积；

P₀-压力室内初始平均压力；

V₀-总平均容积，为两个活塞都处在中间位置时的压力室以及两个活塞腔连通部分总容积；

f-电机转动的频率，等于活塞往复运动频率和压力脉动频率；

β-两电机转轴之间初始角度差，等于活塞往复运动相位差；

可见，在其它条件不变的情况下，压力脉动幅值和压力动静比都与

成正比关系。

具体操作说明如下：

1)控制两台电机运动使转轴形成一定初试角度差，使两个活塞运动形成相位差。

2)根据需要产生的脉动压力频率设定电机转速，

3)当需要改变脉动压力幅值时，先停止两台电机并复位，再根据以上所述原理改变电机转轴初试角度差，然后使两台电机同步同速转动，产生正弦压力脉动。当使两活塞完全同步同相转动时，压力脉动幅值和动静比达到极大值；当使两活塞运动相位相差π时，压力脉动幅值和动静比将接近零。

Claims (1)

1.一种差动活塞正弦压力发生器，其特征在于，发生器由控制系统、两套相同的电机连杆机构、压力室以及与其相连的两套相同的活塞系统组成；控制系统控制两套旋转电机转轴形成初始角度差，电机连杆机构带动两个活塞形成两个活塞的初始位置差，控制系统同时控制两套旋转电机同时同速转动，电机连杆机构带动两个活塞同频同幅往复运动在压力室中产生正弦压力脉动；改变旋转电机转轴的初始角度差，改变压力发生器的正弦压力脉动幅值和压力动静比。

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