CN113155241A - 一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台及其试验方法。本发明包括试验系统，高精度活塞油缸驱动系统和测控系统，试验系统和高精度活塞油缸驱动系统之间用油管链接，试验系统、高精度活塞油缸驱动系统与测控系统之间用数据线链接。本发明采用一是采用同基础平台，能完成对各种油液的流量计进行计量和检定；采用高精度主动活塞式油品流量标准装置，能使不确定度等级提高到0.05％；采用简单直接的一机多用设计模式，使试验台的造价低廉、加工制造容易、维护方便、使用方便快捷，采用主动活塞式油品流量标准装置，以期满足不同油液流量计的校准或检定需求，同时可用于特殊流量计研制过程中的校准或检定。
Description
技术领域
本发明属于航空航天油液流量计量标准试验系统技术领域，尤其涉及一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，还包括一种采用上述流量计量试验台的试验方法。
背景技术
目前在航空航天领域，随着科学技术的迅速发展，流量计量技术日益受到重视。为满足不同种类的流体特性及不同流动状态下的流量测量问题，各类流量计量装置如速度式流量计、容积式流量计、质量式流量计、电磁流量计、超声波流量计应运而生，广泛应用于各领域中，用于测量系统流量这一重要参数，在实现系统过程监控以及自动化控制方面发挥着积极作用。开展对流量计量装置性能的分析与研究，实现对流量计量装置的精确计量与校准，具有十分重要的意义。
因此，需要研发设计一种新型的现代化高精度控制、造价低廉、加工制造容易、维护方便、使用方便快捷的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台及试验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台包括试验系统、高精度活塞油缸驱动系统和测控系统；所述试验系统包括主油箱和高精度活塞油缸，高精度活塞油缸上设置有进油管和出油管，进油管与所述主油箱连通，进油管上设置有进油截止阀，出油管上沿油液流动方向依次设置有第一温度计、第一压力表、电动三通球阀、放气阀、前截止阀、第二温度计、第二压力表、被测流量计系统、第三温度计、第三压力表、后截止阀和单向止回阀，所述出油管的出口端与所述主油箱连通；所述电动三通球阀由电动机驱动，电动三通球阀与所述主油箱之间通过回油管连通，回油管上设置有回油截止阀；还包括操作台，所述被测流量计系统安装于操作台上，被测流量计系统与操作台之间设置有过滤网，操作台下方设置有回油箱，操作台与回油箱之间通过油管连通，回油箱的底部设置有放沉淀阀，回油箱与所述主油箱之间通过回收油管连通，回收油管上依次设置有吸油油滤、回收泵和精密油滤；所述高精度活塞油缸驱动系统用于驱动所述高精度活塞油缸的活塞杆移动；所述试验系统、高精度活塞油缸驱动系统与测控系统之间通过数据传输线连接。
优选的，所述高精度活塞油缸驱动系统包括丝杠安装座，丝杠安装座上水平安装有精密滚珠丝杠，精密滚珠丝杠上安装有丝母，丝母上固定连接有竖直滑动支架，所述精密滚珠丝杠由交流伺服电机驱动，交流伺服电机与所述精密滚珠丝杠之间通过联轴器传动连接；所述高精度活塞油缸的活塞杆的外端与滑动支架的上端通过转接头固定连接；还包括用于检测所述滑动支架移动距离的光栅尺位移传感器。
优选的，还包括水平设置的直线导轨，直线导轨上设置有滑块，所述滑动支架与滑块固定连接。
优选的，所述滑动支架的两侧分别设置有第一限位器和第二限位器。
优选的，还包括控制交流伺服电机转速的电机控制器。
优选的，所述主油箱的底部设置有放沉淀阀，主油箱上安装有温度计和温度控制器。
优选的，所述测控系统包括测控计算机，与测控计算机电信号连接的输出信号适配器、输入信号适配器、控制台、计时器和打印机；所述输入信号适配器分别与所述第一限位器、第二限位器、光栅尺位移传感器、第一温度计、第一压力表、电动机、第二温度计、第二压力表、第三温度计和第三压力表电信号连接；所述输出信号适配器分别与所述温度控制器和电机控制器电信号连接。
本发明的另一目的是提供一种采用上述基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台的试验方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用上述基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台的试验方法，包括以下步骤：
a、启动测控计算机控制交流伺服电机转动，通过联轴器带动精密滚珠丝杠位移，通过光栅尺位移传感器来精确控制高精密活塞油缸的位移，从而精确控制油液排出进入试验系统的油管里；
b、通过第一温度计测量出温度值，第一压力表测量出压力值，然后电动机带动电动三通球阀将多余的油液通过回油截止阀回到主油箱，工作油液通过前截止阀，由第二温度计测出温度值，第二压力表测出压力值，进入被测流量计系统来测量被检验的流量计，再通过第三温度计测出温度值，第三压力表测出压力值，然后通过后截止阀，单向止回阀返回到主油箱；
c、进入被测流量计系统的油液在操作台上操作，多余的油液流到回油箱，通过放沉淀阀放出沉淀等杂物，其余油液通过吸油油滤，回收泵，精密油滤回到主油箱；
d、使用控制台来控制测控计算机，从第二限位器，光栅尺位移传感器，温度计，第一温度计，第一压力表，电动机，第二温度计，第二压力表，第三温度计，第三压力表输入信号到输入信号适配器处理后进入测控计算机来计算，再通过计算后的结果输出到输出信号适配器，再输出到电机控制器控制转速，温度控制器控制温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是采用同基础平台，能完成对各种油液的流量计进行计量和检定；
二是采用高精度主动活塞式油品流量标准装置，能使不确定度等级提高到0.05％；
三是采用简单直接的一机多用设计模式，使试验台的造价低廉、加工制造容易、维护方便、使用方便快捷。
附图说明
图1为本发明的试验台结构原理简要示意图；
图2为本发明的试验台结构原理详细示意图；
图中：1、试验系统；2、高精度活塞油缸驱动系统；3、测控系统；4、主油箱；5、放沉淀阀；6、温度控制器；7、温度计；8、进油截止阀；9、高精度活塞油缸；10、回油截止阀；11、第一温度计；12、第一压力表；13、电动机；14、电动三通球阀；15、放气阀；16、前截止阀；17、第二温度计；18、第二压力表；19、被测流量计系统；20、第三温度计；21、第三压力表；22、后截止阀；23、单向止回阀；24、操作台；25、回油箱；26、放沉淀阀；27、吸油油滤；28、回收泵；29、精密油滤；30、转接头；31、滑动支架；32、精密滚珠丝杠；33、丝杠安装座；34、第一限位器；35、直线导轨；36、第二限位器；37、电机安装座一；38、联轴器；39、电机安装座二；40、交流伺服电机；41、电机控制器；42、输出信号适配器；43、输入信号适配器；44、测控计算机；45、控制台；46、计时器；47、打印机；48、光栅尺位移传感器。
具体实施方式
下面将结合附图描述本发明的一个优选实施例，对本发明一优选实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明包括试验系统1、高精度活塞油缸驱动系统2和测控系统3。
所述试验系统1包括主油箱4和高精度活塞油缸9，高精度活塞油缸9上设置有进油管和出油管，进油管与所述主油箱4连通，进油管上设置有进油截止阀8，出油管上沿油液流动方向依次设置有第一温度计11、第一压力表12、电动三通球阀14、放气阀15、前截止阀16、第二温度计17、第二压力表18、被测流量计系统19、第三温度计20、第三压力表21、后截止阀22和单向止回阀23，所述出油管的出口端与所述主油箱4连通；所述电动三通球阀14由电动机13驱动，电动三通球阀14与所述主油箱4之间通过回油管连通，回油管上设置有回油截止阀10；还包括操作台24，所述被测流量计系统19安装于操作台24上，被测流量计系统19与操作台24之间设置有过滤网，由于重力，油就自动往下流，操作台24下方设置有回油箱25，操作台24与回油箱25之间通过油管连通，回油箱25的底部设置有放沉淀阀26，回油箱25与所述主油箱4之间通过回收油管连通，回收油管上依次设置有吸油油滤27、回收泵28和精密油滤29。
所述高精度活塞油缸驱动系统2用于驱动所述高精度活塞油缸9的活塞杆移动；所述试验系统1、高精度活塞油缸驱动系统2与测控系统3之间通过数据传输线连接。
本实施例中，所述高精度活塞油缸驱动系统2包括丝杠安装座33，丝杠安装座33上水平安装有精密滚珠丝杠32，精密滚珠丝杠32上安装有丝母，丝母上固定连接有竖直滑动支架31，所述精密滚珠丝杠32由交流伺服电机40驱动，交流伺服电机40与所述精密滚珠丝杠32之间通过联轴器38传动连接；所述高精度活塞油缸9的活塞杆的外端与滑动支架31的上端通过转接头30固定连接；还包括用于检测所述滑动支架31移动距离的光栅尺位移传感器48。
本实施例中，还包括水平设置的直线导轨35，直线导轨35上设置有滑块，所述滑动支架31与滑块固定连接。
本实施例中，所述滑动支架31的两侧分别设置有第一限位器34和第二限位器36。
本实施例中，还包括控制交流伺服电机40转速的电机控制器41。
本实施例中，所述主油箱4的底部设置有放沉淀阀5，主油箱4上安装有温度计7和温度控制器6。
本实施例中，所述测控系统3包括测控计算机44，与测控计算机44电信号连接的输出信号适配器42、输入信号适配器43、控制台45、计时器46和打印机47；所述输入信号适配器43分别与所述第一限位器34、第二限位器36、光栅尺位移传感器48、第一温度计11、第一压力表12、电动机13、第二温度计17、第二压力表18、第三温度计20和第三压力表21电信号连接；所述输出信号适配器42分别与所述温度控制器6和电机控制器41电信号连接。
采用上述基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台的试验方法，包括以下步骤：
a、启动测控计算机44控制交流伺服电机40转动，通过联轴器38带动精密滚珠丝杠32位移，通过光栅尺位移传感器42来精确控制高精密活塞油缸9的位移，从而精确控制油液排出进入试验系统1的油管里；
b、通过第一温度计11测量出温度值，第一压力表12测量出压力值，然后电动机13带动电动三通球阀14将多余的油液通过回油截止阀10回到主油箱4，工作油液通过前截止阀16，由第二温度计17测出温度值，第二压力表18测出压力值，进入被测流量计系统19来测量被检验的流量计，再通过第三温度计20测出温度值，第三压力表21测出压力值，然后通过后截止阀22，单向止回阀23返回到主油箱4；
c、进入被测流量计系统19的油液在操作台24上操作，多余的油液流到回油箱25，通过放沉淀阀26放出沉淀等杂物，其余油液通过吸油油滤27，回收泵28，精密油滤29回到主油箱4；
d、使用控制台45来控制测控计算机44，从第二限位器36，光栅尺位移传感器48，温度计7，第一温度计11，第一压力表12，电动机13，第二温度计17，第二压力表18，第三温度计20，第三压力表21输入信号到输入信号适配器43处理后进入测控计算机44来计算，再通过计算后的结果输出到输出信号适配器42，再输出到电机控制器41控制转速，温度控制器6控制温度。
采用主动活塞式油品流量标准装置，以期满足不同油液流量计的校准或检定需求，同时可用于特殊流量计研制过程中的校准或检定。本发明可提供流量范围为0.1～50m3/h(1.666～833L/min)，流量测量合成不确定度为0.05％，可为各类油液流量计量装置的校准和试验研究提供试验条件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：包括试验系统(1)、高精度活塞油缸驱动系统(2)和测控系统(3)；
所述试验系统(1)包括主油箱(4)和高精度活塞油缸(9)，高精度活塞油缸(9)上设置有进油管和出油管，进油管与所述主油箱(4)连通，进油管上设置有进油截止阀(8)，出油管上沿油液流动方向依次设置有第一温度计(11)、第一压力表(12)、电动三通球阀(14)、放气阀(15)、前截止阀(16)、第二温度计(17)、第二压力表(18)、被测流量计系统(19)、第三温度计(20)、第三压力表(21)、后截止阀(22)和单向止回阀(23)，所述出油管的出口端与所述主油箱(4)连通；所述电动三通球阀(14)由电动机(13)驱动，电动三通球阀(14)与所述主油箱(4)之间通过回油管连通，回油管上设置有回油截止阀(10)；还包括操作台(24)，所述被测流量计系统(19)安装于操作台(24)上，被测流量计系统(19)与操作台(24)之间设置有过滤网，操作台(24)下方设置有回油箱(25)，操作台(24)与回油箱(25)之间通过油管连通，回油箱(25)的底部设置有放沉淀阀(26)，回油箱(25)与所述主油箱(4)之间通过回收油管连通，回收油管上依次设置有吸油油滤(27)、回收泵(28)和精密油滤(29)；
所述高精度活塞油缸驱动系统(2)用于驱动所述高精度活塞油缸(9)的活塞杆移动；所述试验系统(1)、高精度活塞油缸驱动系统(2)与测控系统(3)之间通过数据传输线连接。
2.根据权利要求1所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：所述高精度活塞油缸驱动系统(2)包括丝杠安装座(33)，丝杠安装座(33)上水平安装有精密滚珠丝杠(32)，精密滚珠丝杠(32)上安装有丝母，丝母上固定连接有竖直滑动支架(31)，所述精密滚珠丝杠(32)由交流伺服电机(40)驱动，交流伺服电机(40)与所述精密滚珠丝杠(32)之间通过联轴器(38)传动连接；所述高精度活塞油缸(9)的活塞杆的外端与滑动支架(31)的上端通过转接头(30)固定连接；还包括用于检测所述滑动支架(31)移动距离的光栅尺位移传感器(48)。
3.根据权利要求2所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：还包括水平设置的直线导轨(35)，直线导轨(35)上设置有滑块，所述滑动支架(31)与滑块固定连接。
4.根据权利要求3所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：所述滑动支架(31)的两侧分别设置有第一限位器(34)和第二限位器(36)。
5.根据权利要求4所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：还包括控制交流伺服电机(40)转速的电机控制器(41)。
6.根据权利要求5所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：所述主油箱(4)的底部设置有放沉淀阀(5)，主油箱(4)上安装有温度计(7)和温度控制器(6)。
7.根据权利要求6所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台，其特征在于：所述测控系统(3)包括测控计算机(44)，与测控计算机(44)电信号连接的输出信号适配器(42)、输入信号适配器(43)、控制台(45)、计时器(46)和打印机(47)；所述输入信号适配器(43)分别与所述第一限位器(34)、第二限位器(36)、光栅尺位移传感器(48)、第一温度计(11)、第一压力表(12)、电动机(13)、第二温度计(17)、第二压力表(18)、第三温度计(20)和第三压力表(21)电信号连接；所述输出信号适配器(42)分别与所述温度控制器(6)和电机控制器(41)电信号连接。
8.采用根据权利要求1-7任一项所述的基于高精度活塞油缸的油液流量计量试验台的试验方法，其特征在于：包括以下步骤，
a、启动测控计算机(44)控制交流伺服电机(40)转动，通过联轴器(38)带动精密滚珠丝杠(32)位移，通过光栅尺位移传感器(42)来精确控制高精密活塞油缸(9)的位移，从而精确控制油液排出进入试验系统(1)的油管里；
b、通过第一温度计(11)测量出温度值，第一压力表(12)测量出压力值，然后电动机(13)带动电动三通球阀(14)将多余的油液通过回油截止阀(10)回到主油箱(4)，工作油液通过前截止阀(16)，由第二温度计(17)测出温度值，第二压力表(18)测出压力值，进入被测流量计系统(19)来测量被检验的流量计，再通过第三温度计(20)测出温度值，第三压力表(21)测出压力值，然后通过后截止阀(22)，单向止回阀(23)返回到主油箱(4)；
c、进入被测流量计系统(19)的油液在操作台(24)上操作，多余的油液流到回油箱(25)，通过放沉淀阀(26)放出沉淀等杂物，其余油液通过吸油油滤(27)，回收泵(28)，精密油滤(29)回到主油箱(4)；
d、使用控制台(45)来控制测控计算机(44)，从第二限位器(36)，光栅尺位移传感器(48)，温度计(7)，第一温度计(11)，第一压力表(12)，电动机(13)，第二温度计(17)，第二压力表(18)，第三温度计(20)，第三压力表(21)输入信号到输入信号适配器(43)处理后进入测控计算机(44)来计算，再通过计算后的结果输出到输出信号适配器(42)，再输出到电机控制器(41)控制转速，温度控制器(6)控制温度。
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