CN107655680A - 一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置。本发明包括定位轴、上平板、上压缩弹簧、蜗杆外壳、支撑杆、下压缩弹簧、开关按键、电源指示灯、触控显示屏、固定支架、定位滑杆、温度压力传感器、一维导轨、导轨步进电机、可调节底座、固定螺母、固定螺栓、蜗杆步进电机、竖直蜗杆、传力杆、下平板、箱体、位移传感器、圆形平面静压节流器、工作平台、圆盘、主控装置、传力平板、节流器连接杆、圆盘步进电机。本发明可以对任何圆型平面静压节流器气膜微流场的参数实现自动化全局测量，整体装置自动化程度高，能够有效避免人为因素对数据采集的干扰，深入探究气膜微流场的参数分布。

Description

一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置

技术领域

本发明涉及一种气体参数测量领域，具体地说是一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置。

背景技术

节流器常被应用于探索气体静压轴承与滚动轴之间的气膜特性。对节流器的气膜微流场参数探究，可以很好地探究微流场参数之间的关系，从而得到性能最优的微流场参数配比。但是在探究节流器微流场参数的过程中，由于设备的限制，节流器产生的微流场只能测量局部微流场，其他部分都是基于微流场对称的情况下得到测量数据；仿真数据只能作为参考，不能真实反映出微流场的参数分布。

目前，还未有技术可以对平面静压节流器的微流场进行全局测量的设备。设计此装置的目的是为了在探究节流器微流场参数的过程中，能够实现自动化微流场全局参数测量。

发明内容

本发明针对现有技术的缺少，提供了一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置。

本发明装置包括：定位轴、上平板、上压缩弹簧、蜗杆外壳、支撑杆、下压缩弹簧、开关按键、电源指示灯、触控显示屏、固定支架、定位滑杆、温度压力传感器、一维导轨、导轨步进电机、可调节底座、固定螺母、固定螺栓、蜗杆步进电机、竖直蜗杆、传力杆、下平板、箱体、位移传感器、圆形平面静压节流器、工作平台、圆盘、主控装置、传力平板、节流器连接杆、圆盘步进电机。

所述的定位轴穿过所述的上平板，所述的定位轴下端固定在所述的蜗杆外壳上端，所述的上压缩弹簧穿过所述的定位轴安装在所述的上平板和所述的蜗杆外壳之间，所述的蜗杆步进电机连接蜗杆并固定在所述的蜗杆外壳的水平位置，所述的固定螺栓安装在所述的蜗杆外壳中间部位，所述的竖直蜗杆固定在所述的下平板上端，并伸入蜗杆外壳内部，与水平位置连接所述的蜗杆步进电机的蜗杆形成配合，所述的下压缩弹簧穿过所述的竖直蜗杆安装在所述的下平板和所述的蜗杆外壳之间，所述的下平板通过所述的支撑杆固定在所述的箱体的上部，所述的支撑杆依次穿过所述的上平板、所述的蜗杆外壳、所述的下平板以及所述的箱体，并用所述的固定螺母进行固定；

所述的传力杆上端固定在所述的蜗杆外壳下端，连接所述的箱体内部所述的传力平板，所述的传力平板下端固定所述的节流器连接杆，所述的节流器连接杆下端连接所述的圆形平面静压节流器，所述的固定支架安装在所述的箱体内部的上平面，所述的定位滑杆连接在所述的固定支架上，所述的位移传感器连接在所述的定位滑杆上，所述的位移传感器测头与所述的圆形平面静压节流器上平面接触；

所述的圆盘安装在所述的箱体内部的下平面，所述的圆盘步进电机安装在所述的箱体的下端，穿过所述的箱体的下端，与所述的圆盘中心连接，所述的一维导轨安装在所述的圆盘上，所述的工作平台与所述的一维导轨连接，所述的温度压力传感器测头从所述的工作平台平面反穿安装；

所述的主控装置安装在所述的箱体上端，所述的主控装置包括所述的触控显示屏、所述的开关按键以及所述的电源指示灯，并连接所述的蜗杆步进电机、所述的位移传感器、所述的温度压力传感器、所述的导轨步进电机以及所述的圆盘步进电机。

本发明的控制系统包括所述的开关按键、电源指示灯、触控显示屏、主控装置、蜗杆步进电机、位移传感器、温度压力传感器、导轨步进电机、圆盘步进电机，所述的主控装置与所述的蜗杆步进电机、位移传感器、温度压力传感器、导轨步进电机以及圆盘步进电机连接；

本发明的工作流程是：通入电源，按下所述的开关按键，所述的电源指示灯闪亮，在所述的触控显示屏设置所述的圆形平面静压节流器与所述的工作台的间距，点击确定触摸键，所述的蜗杆步进电机控制所述的蜗杆外壳上下移动，并带动所述的圆形平面静压节流器上下移动，主控装置调用气膜厚度设置程序，厚度设置完毕，点击采集触摸键，主控装置调用所述的数控采集程序，对整个圆形平面静压节流器产生的气膜场进行扫描测量，在采集过程中主控装置将采集到的数据实时显示在触控显示屏并将数据进行保存，数据采集完毕，关闭开关按键，系统停止工作。

所述的气膜厚度设置程序包括如下处理步骤：

第一步，利用固定支架以及定位滑杆将位移传感器数值固定在节流器上方，并使传感器测头与节流器接触；

第二步，打开触控显示屏，主控装置将位移传感器的位置信号进行采集，发送到屏幕进行显示，点击起点触摸键，当下传感器位置设置为原点；

第三步，将待设置的气膜厚度数值输入到触控显示屏，点击设置触摸键，蜗杆步进电机控制蜗杆外壳移动，并带动节流器上下移动；

第四步，移动完毕，读取位移传感器的数据，计算实际移动距离与设置移动距离之间的差值；

第五步，设置蜗杆步进电机的移动速度为原来的一半，设置完毕，主控装置控制节流器移动产生的距离；

第六步，循环执行第四、五步，当采集到的差值小于阈值范围内，则发送设置成功信号，主控装置接收信号，停止控制蜗杆步进电机。

所述的数控采集程序包括如下处理步骤：

第一步，当传感器处于气膜场中心位置，传感器直接采集温度压力数据；

第二步，中心位置数据采集结束，导轨步进电机控制一维导轨上的工作平台沿着节流器直径方向由中心向边缘位置移动；

第三步，工作平台移动结束，温度压力传感器和带步进电机的圆盘共同工作，传感器采集完一点的气膜参数，圆盘步进电机控制圆盘转动固定角度，移动到下一个采集点；

第四步，循环执行第三步，直到圆盘绕一周回到原点，发送原点信号，主控板控制导轨步进电机继续向外移动，圆盘步进电机控制圆盘逆向移动，采集数据；

第五步，循环执行第二、三、四步，直到一维导轨运动到节流器边缘位置，发送边缘信号，主控板停止数据采集，关闭系统。

根据使用规则，设定打开主控装置开关按键的结果，通过所述的电源指示灯显示。

本发明的有益效果是：适用于任何圆型平面静压节流器气膜微流场的参数的测量，适应性强；实现自动化全局测量，整体装置自动化程度高，直接操作触摸显示屏数据测量，能够有效避免人为因素对数据采集的干扰；本装置移动方便，固定简单。

附图说明

图1是本发明隐藏箱体下端后一个方向的立体结构图；

图2是本发明展示箱体下端后另一个方向的立体结构图；

图3是本发明控制系统原理框图；

图4是本发明的工作流程图；

图5是本发明气膜厚度设置的程序流程图；

图6是本发明数控采集的程序流程图；

图7是本发明数据采集中导轨移动的方向示意图；

以下集合附图对本发明作进一步描述。

如图1、2所示，本发明包括：定位轴1、上平板2、上压缩弹簧3、蜗杆外壳4、支撑杆5、下压缩弹簧6、开关按键7、电源指示灯8、触控显示屏9、固定支架10、定位滑杆11、温度压力传感器12、一维导轨13、导轨步进电机14、可调节底座15、固定螺母16、固定螺栓17、蜗杆步进电机18、竖直蜗杆19、传力杆20、下平板21、箱体22、位移传感器23、圆形平面静压节流器24、工作平台 25、圆盘26、主控装置27、传力平板28、节流器连接杆29、圆盘步进电机30。

所述的定位轴1穿过所述的上平板2，所述的定位轴1下端固定在所述的蜗杆外壳4上端，所述的上压缩弹簧3穿过所述的定位轴1安装在所述的上平板2 和所述的蜗杆外壳4之间，所述的蜗杆步进电机18连接蜗杆并固定在所述的蜗杆外壳4的水平位置，所述的固定螺栓16安装在所述的蜗杆外壳4中间部位，所述的竖直蜗杆19固定在所述的下平板21上端，并伸入所述的蜗杆外壳4内部，与水平位置连接所述的蜗杆步进电机18的蜗杆形成配合，所述的下压缩弹簧6穿过所述的竖直蜗杆19安装在所述的下平板21和所述的蜗杆外壳4之间，所述的下平板21通过所述的支撑杆5固定在所述的箱体22的上部，所述的支撑杆5依次穿过所述的上平板2、所述的蜗杆外壳4、所述的下平板21以及所述的箱体22，并用所述的固定螺母16进行固定；

所述的传力杆20上端固定在所述的蜗杆外壳4下端，连接所述的箱体22内部所述的传力平板28，所述的传力平板28下端固定所述的节流器连接杆29，所述的节流器连接杆29下端连接所述的圆形平面静压节流器24，所述的固定支架 10安装在所述的箱体22内部的上平面，所述的定位滑杆11连接在所述的固定支架10上，所述的位移传感器23连接在所述的定位滑杆11上，所述的位移传感器 23测头与所述的圆形平面静压节流器24上平面接触；

所述的圆盘26安装在所述的箱体22内部的下平面，所述的圆盘步进电机30 安装在所述的箱体22的下端，穿过所述的箱体22的下端，与所述的圆盘26中心连接，所述的一维导轨13安装在所述的圆盘26上，所述的工作平台25与所述的一维导轨13连接，所述的温度压力传感器12测头从所述的工作平台25平面反穿安装；

所述的主控装置27安装在所述的箱体22上端，所述的主控装置27包括所述的触控显示屏9、所述的开关按键7以及所述的电源指示灯8，并连接所述的蜗杆步进电机18、所述的位移传感器23、所述的温度压力传感器12、所述的导轨步进电机14以及所述的圆盘步进电机30。

如图3、4所示，本发明的控制系统包括所述的开关按键7、电源指示灯8、触控显示屏9、主控装置27、蜗杆步进电机18、位移传感器23、温度压力传感器 12、导轨步进电机14、圆盘步进电机30，所述的主控装置27与所述的蜗杆步进电机18、位移传感器23、温度压力传感器12、导轨步进电机14以及圆盘步进电机30连接；

本发明的工作流程是：通入电源，按下所述的开关按键7，所述的电源指示灯8闪亮，在所述的触控显示屏9设置所述的圆形平面静压节流器24与所述的工作平台25的间距，点击确定触摸键，所述的蜗杆步进电机18控制所述的蜗杆外壳4上下移动，并带动所述的圆形平面静压节流器24上下移动，主控装置27调用气膜厚度设置程序，厚度设置完毕，点击采集触摸键，主控装置27调用所述的数控采集程序，对整个圆形平面静压节流器24产生的气膜场进行扫描测量，在采集过程中主控装置27将采集到的数据实时显示在触控显示屏9并将数据进行保存，数据采集完毕，关闭开关按键7，系统停止工作。

如图5所示，所述气膜厚度设置的程序步骤：

第一步，利用固定支架以及定位滑杆将位移传感器数值固定在节流器上方，并使传感器测头与节流器接触；

第二步，打开触控显示屏，主控装置将位移传感器的位置信号进行采集，发送到屏幕进行显示，按下起点触摸键，当下传感器位置设置为原点；

第三步，将待设置的气膜厚度数值输入到触控显示屏，点击设置触摸键，蜗杆步进电机控制蜗杆外壳移动，并带动节流器上下移动；

第四步，移动完毕，读取位移传感器的数据，计算实际移动距离与设置移动距离之间的差值；

第五步，设置蜗杆步进电机的移动速度为原来的一半，设置完毕，主控装置控制节流器移动产生的距离；

第六步，循环执行第四、五步，当采集到的差值小于阈值范围内，则发送设置成功信号，主控装置接收信号，停止控制蜗杆步进电机。

如图6、7所示，所述数控采集的程序步骤：

第一步，当传感器处于气膜场中心位置，传感器直接采集温度压力数据；

第二步，中心位置数据采集结束，导轨步进电机控制一维导轨上的工作平台沿着节流器直径方向由中心向边缘位置移动；

第三步，工作平台移动结束，温度压力传感器和带步进电机的圆盘共同工作，传感器采集完一点的气膜参数，圆盘步进电机控制圆盘转动固定角度，移动到下一个采集点；

第四步，循环执行第三步，直到圆盘绕一周回到原点，发送原点信号，主控板控制导轨步进电机继续向外移动，圆盘步进电机控制圆盘逆向移动，采集数据；

第五步，循环执行第二、三、四步，直到一维导轨运动到节流器边缘位置，发送边缘信号，主控板停止数据采集，关闭系统。

上述步骤中一维导轨和圆盘的运动路线如图7所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置，包括：定位轴(1)、上平板(2)、上压缩弹簧(3)、蜗杆外壳(4)、支撑杆(5)、下压缩弹簧(6)、开关按键(7)、电源指示灯(8)、触控显示屏(9)、固定支架(10)、定位滑杆(11)、温度压力传感器(12)、一维导轨(13)、导轨步进电机(14)、可调节底座(15)、固定螺母(16)、固定螺栓(17)、蜗杆步进电机(18)、竖直蜗杆(19)、传力杆(20)、下平板(21)、箱体(22)、位移传感器(23)、圆形平面静压节流器(24)、工作平台(25)、圆盘(26)、主控装置(27)、传力平板(28、节流器连接杆(29)、圆盘步进电机(30)；

所述的定位轴(1)穿过所述的上平板(2)，所述的定位轴(1)下端固定在所述的蜗杆外壳(4)上端，所述的上压缩弹簧(3)穿过所述的定位轴(1)安装在所述的上平板(2)和所述的蜗杆外壳(4)之间，所述的蜗杆步进电机(18)连接蜗杆并固定在所述的蜗杆外壳(4)的水平位置，所述的固定螺栓(16)安装在所述的蜗杆外壳(4)中间部位，所述的竖直蜗杆(19)固定在所述的下平板(21)上端，并伸入所述的蜗杆外壳(4)内部，与水平位置连接所述的蜗杆步进电机(18的蜗杆形成配合，所述的下压缩弹簧(6)穿过所述的竖直蜗杆(19)安装在所述的下平板(21)和所述的蜗杆外壳(4)之间，所述的下平板(21)通过所述的支撑杆(5)固定在所述的箱体(22)的上部，所述的支撑杆(5)依次穿过所述的上平板(2)、所述的蜗杆外壳(4)、所述的下平板(21)以及所述的箱体(22)，并用所述的固定螺母(16)进行固定；

所述的传力杆(20)上端固定在所述的蜗杆外壳(4)下端，连接所述的箱体(22)内部所述的传力平板(28)，所述的传力平板(28)下端固定所述的节流器连接杆(29)，所述的节流器连接杆(29)下端连接所述的圆形平面静压节流器(24)，所述的固定支架(10)安装在所述的箱体(22)内部的上平面，所述的定位滑杆(11)连接在所述的固定支架(10)上，所述的位移传感器(23)连接在所述的定位滑杆(11)上，所述的位移传感器(23)测头与所述的圆形平面静压节流器(24)上平面接触；

所述的圆盘(26)安装在所述的箱体(22)内部的下平面，所述的圆盘步进电机(30)安装在所述的箱体(22)的下端，穿过所述的箱体(22)的下端，与所述的圆盘(26)中心连接，所述的一维导轨(13)安装在所述的圆盘(26)上，所述的工作平台(25)与所述的一维导轨(13)连接，所述的温度压力传感器(12)测头从所述的工作平台(25)平面反穿安装；

所述的主控装置(27)安装在所述的箱体(22)上端，所述的主控装置(27)包括所述的触控显示屏(9)、所述的开关按键(7)以及所述的电源指示灯(8)，并连接所述的蜗杆步进电机(18)、所述的位移传感器(23)、所述的温度压力传感器(12)、所述的导轨步进电机(14)以及所述的圆盘步进电机(30)。

2.使用如权利要求1所示的一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置，其特征在于：通入电源，按下所述的开关按键(7)，所述的电源指示灯(8)闪亮，在所述的触控显示屏(9)设置所述的圆形平面静压节流器(24)与所述的工作平台(25)的间距，点击确定触摸键，所述的蜗杆步进电机(18)控制所述的蜗杆外壳(4)上下移动，并带动所述的圆形平面静压节流器(24)上下移动，主控装置(27)调用气膜厚度设置程序，厚度设置完毕，点击采集触摸键，主控装置(27)调用所述的数控采集程序，对整个圆形平面静压节流器(24)产生的气膜场进行扫描测量，在采集过程中主控装置(2)7将采集到的数据实时显示在触控显示屏(9)并将数据进行保存，数据采集完毕，关闭开关按键(7)，系统停止工作。

3.根据权利要求2所述的一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置，其特征在于：所述的气膜厚度设置程序包括如下处理步骤：

第一步，利用固定支架以及定位滑杆将位移传感器数值固定在节流器上方，并使传感器测头与节流器接触；

第二步，打开触控显示屏，主控装置将位移传感器的位置信号进行采集，发送到屏幕进行显示，点击起点触摸键，当下传感器位置设置为原始点；

第三步，将待设置的气膜厚度数值输入到触控显示屏，点击设置触摸键，蜗杆步进电机控制蜗杆外壳移动，并带动节流器上下移动；

第四步，移动完毕，读取位移传感器的数据，计算实际移动距离与设置移动距离之间的差值；

第五步，设置蜗杆步进电机的移动速度为原来的一半，设置完毕，主控装置控制节流器移动产生的距离；

第六步，循环执行第四、五步，当采集到的差值小于阈值范围内，则发送设置成功信号，主控装置接收信号，停止控制蜗杆步进电机。

4.根据权利要求2所述的一种高精度的圆形平面静压节流器参数自动测量装置，其特征在于：所述的数控采集程序包括如下处理步骤：

第一步，当传感器处于气膜场中心位置，传感器直接采集温度压力数据；

第二步，中心位置数据采集结束，导轨步进电机控制一维导轨上的工作平台沿着节流器直径方向由中心向边缘位置移动；

第三步，工作平台移动结束，温度压力传感器和带步进电机的圆盘共同工作，传感器采集完一点的气膜参数，圆盘步进电机控制圆盘转动固定角度，移动到下一个采集点；

第四步，循环执行第三步，直到圆盘绕一周回到原点，发送原点信号，主控板控制导轨步进电机继续向外移动，圆盘步进电机控制圆盘逆向移动，采集数据；

第五步，循环执行第二、三、四步，直到一维导轨运动到节流器边缘位置，发送边缘信号，主控板停止数据采集，关闭系统。