CN103362794A - 液压泵出口瞬时流量的测量装置和测量方法 - Google Patents

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Abstract

液压泵出口瞬时流量的测量装置和测量方法，使用一个高频压力传感器，将测到的液压泵出口油液压力对时间求微分，乘一常数即可以得到该泵的瞬时流量。测量装置包括液压泵（1），管道（2）、压力传感器（3），A/D转换卡（4），计算机（5）。在液压泵（1）出口的管道（2）上，安装高频压力传感器（3），A/D转换卡（4）与压力传感器（3）相连，计算机（5）与A/D转换卡（4）相连。

Description

液压泵出口瞬时流量的测量装置和测量方法
技术领域
本发明属于流体流量测量技术领域，具体涉及液压泵瞬时流量的测量方法与测量装置。
背景技术
目前，液压泵的瞬时流量多采用流量计进行测量，但是目前液压泵向高压力、快转速方向发展，现有流量计不能满足测量需要，主要是因为：
（1）现有的瞬时流量计仍然属于惯性流量计，动态响应较快的流量计目前很少。对于常用的液压泵瞬时流量脉动频率，还不能准确地测出瞬时流量的波形。例如高压叶片泵叶片数Z=10~12，转速n=1800r/min，瞬时流量脉动频率f=300~360 Hz。目前还没有合适的流量计能够进行测量其瞬时流量。
（2）瞬时流量测量点的位置所带来的误差问题。由于目前没有高压流量计，对于液压泵的流量，许多单位都是将低压流量计安装在回油管道中测量，此时测量的为低压下的回油流量，因为流量计测量的是体积流量，而油液的体积与压力和温度有关，液压泵的出口压力大于回油压力，出口温度大于回油温度，考虑到由于油液压缩性的影响，低压处油液体积要膨大，由于温度的影响，温度较低的回路中油液的体积要变小，所以通常使用修正公式进行计算。
对于加载阀前与加载阀后流量检测所产生的差别进行了研究由一篇刊登在《流体传动与控制》第33卷第2期，题为“液压泵液压马达容积效率检测方法的研究”所公开，文章认为对执行元件而言，在相应的负载压力工况下液压泵输出的流量方为有效，因此衡量液压泵容积效率指标的流量应是加载阀上游测得的流量，采用此方法来计算其容积效率是真实的，在液压泵试验中采用测量加载阀下游流量的方法测得的容积效率总是大于其真实值，试验压力越高、油液中空气的混入量越大加载阀下游流量与加载阀上游流量的比值便越大。
所以目前对于液压泵瞬时流量的测量没有合适的流量计使用，而且测量位置引起的所测流量损失大、测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的是根据压力脉动测量其瞬时流量的方法，准确测量液压泵的瞬时流量，并可以计算流量脉动。
本发明是液压泵出口瞬时流量的测量装置和测量方法，液压泵出口瞬时流量的测量装置，有一被测量的液压泵1，在液压泵1出口的管道2上安装高频压力传感器3，A/D转换卡4与压力传感器3相连，计算机5与A/D转换卡4相连，压力传感器3的感压面应与管道2的内壁相平。
液压泵出口瞬时流量的测量方法，其步骤为：
（1）启动计算机5，打开测量软件；
 （2）打开液压泵电动机，启动液压泵1；
 （3）使用计算机（5）采集压力传感器3的压力信号；
 （4）计算机上对压力脉动信号进行处理及误差校正， 
Figure 707805DEST_PATH_IMAGE001
式中：
Figure 613444DEST_PATH_IMAGE002
，
从而得到该泵的瞬时流量，同时能够显示瞬时流量波形，计算其流量脉动；
其中V1为液压泵工作腔排出油液体积，V2为液压泵排油口至管道安装压力传感器之间部分油液体积，E为油液弹性模量，p为油液压力。
本发明的有益之处是测量精度高，误差小，测量装置具有结构简单，易于操作。
附图说明
图1为液压泵瞬时流量测量装置组成框图，图2为信号流程图。
具体实施方式
本发明是液压泵出口瞬时流量的测量装置和测量方法，如图1所示，液压泵出口瞬时流量的测量装置，有一被测量的液压泵1，在液压泵1出口的管道2上安装高频压力传感器3，A/D转换卡4与压力传感器3相连，计算机5与A/D转换卡4相连，压力传感器3的感压面应与管道2的内壁相平。
本发明将高频压力传感器装在液压泵出口管路中，在液压泵工作腔至压力传感器之间的油液体积空间，其油液压力p与体积V的变化之间存在的关系为：
Figure 709576DEST_PATH_IMAGE003
式中：dp—体积内部压力变化的微分，dV—体积变化的微分，V0—初始油液体积；
E—油液的体积弹性模量。
因为油液被压缩时压力升高，压力增量是正值，而体积增量为负值，二者符号相反，所以方程前面贯以负号。
上式对时间求导，得：
Figure 608131DEST_PATH_IMAGE004
Figure 411002DEST_PATH_IMAGE005
所以有：
Figure 736810DEST_PATH_IMAGE006
油液弹性模量E可以取为常数，油液体积V0的计算为：
Figure 257921DEST_PATH_IMAGE007
其中，V1为液压泵工作腔排出油液体积，V2为液压泵排油口至管道安装压力传感器之间部分油液体积。
A/D转换卡4的采样频率不能小于压力传感器3的响应频率，压力传感器响应频率不小于1500Hz。
液压泵出口瞬时流量的测量装置，管道2为刚性材料，管道2的布置不能弯曲，管道2的直径 
Figure 507637DEST_PATH_IMAGE008
，高压液压泵输油时管道中的流速v取5～6m/s，流量q按照实际测试的液压泵取值，q＝0～3000L/min，得到的直径d值再放大1.1～1.3倍。
 本发明就是使用一个高频压力传感器，将测到的液压泵出口油液压力对时间求微分，乘一常数即可以得到该泵的瞬时流量，其信号信号流程图如附图2所示。
计算机5中可以通过设计软件或者使用Matlab，Labview等软件进行信号处理，该压力信号在计算机上经过微分和比例环节的计算，最后显示出瞬时流量的波形，并可以计算出流量脉动。
液压泵出口瞬时流量的测量方法，其步骤为：
（1）启动计算机5，打开测量软件；
 （2）打开液压泵电动机，启动液压泵1；
 （3）使用计算机5采集压力传感器3的压力信号；
 （4）计算机上对压力脉动信号进行处理及误差校正， 
式中：
Figure 927302DEST_PATH_IMAGE002
，
从而得到该泵的瞬时流量，同时能够显示瞬时流量波形，计算其流量脉动；
其中V1为液压泵工作腔排出油液体积，V2为液压泵排油口至管道安装压力传感器之间部分油液体积，E为油液弹性模量，p为油液压力。

Claims (4)

1.液压泵出口瞬时流量的测量装置，有一被测量的液压泵（1），其特征在于在液压泵（1）出口的管道（2）上安装高频压力传感器（3），A/D转换卡（4）与压力传感器（3）相连，计算机（5）与A/D转换卡（4）相连，压力传感器（3）的感压面应与管道（2）的内壁相平。
2.液压泵出口瞬时流量的测量装置，其特征在于A/D转换卡（4）的采样频率不能小于压力传感器（3）的响应频率，压力传感器响应频率不小于1500Hz。
3.液压泵出口瞬时流量的测量装置，其特征在于管道（2）为刚性材料，管道（2）的布置不能弯曲，管道（2）的直径                                                ，高压液压泵输油时管道中的流速v取5～6m/s，流量q按照实际测试的液压泵取值，q＝0～3000L/min，得到的直径d值再放大1.1～1.3倍。
4. 液压泵出口瞬时流量的测量方法，其步骤为：
（1）启动计算机（5），打开测量软件；
 （2）打开液压泵电动机，启动液压泵（1）；
 （3）使用计算机（5）采集压力传感器（3）的压力信号；
 （4）计算机上对压力脉动信号进行处理及误差校正， 
式中：
Figure 576762DEST_PATH_IMAGE003
，
从而得到该泵的瞬时流量，同时能够显示瞬时流量波形，计算其流量脉动；
其中V1为液压泵工作腔排出油液体积，V2为液压泵排油口至管道安装压力传感器之间部分油液体积，E为油液弹性模量，p为油液压力。
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