一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)，屬于機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)領(lǐng)域。本實(shí)用新型基于“共軛測(cè)力原理”，即利用力矩發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)共軛力矩并將其施加到受測(cè)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，該共軛力矩與受測(cè)壓縮機(jī)工作腔內(nèi)產(chǎn)生的膨脹力矩等值、反向并且同步，可相互抵消，從而分離出受測(cè)壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力矩，進(jìn)一步測(cè)量摩擦力矩與受測(cè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓力、轉(zhuǎn)角、時(shí)間等的關(guān)系。本實(shí)用新型克服了在壓縮機(jī)本體上分離出摩擦力難、模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量法模擬工況和運(yùn)動(dòng)副與實(shí)際誤差大等缺點(diǎn)，并且具有測(cè)量誤差小、影響因素變量設(shè)定可靠等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)是一種量大面廣和影響深的典型容積式流體機(jī)械，被廣泛應(yīng)用于各種氣體壓縮設(shè)備和制冷空調(diào)裝置。長(zhǎng)期以來(lái)，旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)一直存在機(jī)械效率低和使用壽命短的缺陷，原因在于該類(lèi)壓縮機(jī)普遍存在多個(gè)極易派生摩擦與磨損的運(yùn)動(dòng)副，要想提高旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的機(jī)械效率和使用壽命，就必須設(shè)法降低其運(yùn)動(dòng)副的摩擦磨損，而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，則必須了解旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的摩擦特性。
[0003]旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的摩擦特性與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓力、潤(rùn)滑狀況、溫度等因素有關(guān)，現(xiàn)有的摩擦特性測(cè)量方法主要是采取模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量法，即模擬壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的某運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)情況，單獨(dú)測(cè)量某運(yùn)動(dòng)服的摩擦特性。但這些測(cè)量方法存在諸多缺點(diǎn):(I)模擬的壓縮機(jī)實(shí)際工況存在非常大的誤差，常常僅考慮模擬壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓力、潤(rùn)滑狀況、溫度等其中的部分因素的影響，不能全面考慮；(2)單獨(dú)模擬出來(lái)做實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)副表面與實(shí)際運(yùn)動(dòng)副表面相差太大。因此，摩擦特性測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵在于盡量保證實(shí)驗(yàn)工況與實(shí)際工況一致，最好是在壓縮機(jī)本體上做實(shí)驗(yàn)，但在壓縮機(jī)本體上分離出摩擦力難度較大，本實(shí)用新型給出一種在壓縮機(jī)本體上測(cè)量摩擦特性的測(cè)量方法。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004]鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量系統(tǒng)基于“共軛測(cè)力原理”，即利用力矩發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)共軛力矩并將其施加到受測(cè)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，該共軛力矩與受測(cè)壓縮機(jī)工作腔內(nèi)工質(zhì)派生的力矩等值、反向并且同步，與受測(cè)壓縮機(jī)的氣體膨脹力矩相互抵消，從而分離出摩擦力矩，進(jìn)一步測(cè)量摩擦力矩與受測(cè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓力、轉(zhuǎn)角、時(shí)間等的關(guān)系。本實(shí)用新型克服了在壓縮機(jī)本體上分離出摩擦力難、模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量法模擬工況和運(yùn)動(dòng)副與實(shí)際誤差大等缺點(diǎn)，并且具有測(cè)量誤差小、影響因素變量設(shè)定可靠等特點(diǎn)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)，包括工作模塊、測(cè)量模塊和控制模塊，所述工作模塊包括直流伺服電動(dòng)機(jī)、受測(cè)壓縮機(jī)、力矩發(fā)生器和氣源供給器，所述直流伺服電機(jī)、受測(cè)壓縮機(jī)和力矩發(fā)生器依次共軸串接且同步運(yùn)轉(zhuǎn)，氣源供給器與受測(cè)壓縮機(jī)連接；所述測(cè)量模塊包括微力矩傳感器、光電編碼器和大力矩傳感器，所述大力矩傳感器同軸安裝在力矩發(fā)生器和受測(cè)壓縮機(jī)之間;所述微力矩傳感器同軸安裝在受測(cè)壓縮機(jī)和直流伺服電機(jī)之間;所述光電編碼器安裝在受測(cè)壓縮機(jī)靠近微力矩傳感器一側(cè);所述控制模塊包括:PC機(jī)、電機(jī)控制器和載荷調(diào)控器，所述載荷調(diào)控器根據(jù)PC機(jī)設(shè)定的壓縮機(jī)不同轉(zhuǎn)角的共軛力矩并控制力矩發(fā)生器運(yùn)行，電機(jī)控制器根據(jù)PC機(jī)設(shè)定的不同轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)速并控制直流伺服電機(jī)運(yùn)行;所述PC機(jī)與直流伺服電機(jī)連接，通過(guò)電機(jī)控制器控制直流電機(jī)運(yùn)行;PC機(jī)與氣源供給器連接，通過(guò)控制氣源供給器產(chǎn)生氣壓力來(lái)作用受測(cè)壓縮機(jī);所述測(cè)量模塊中的微力矩傳感器、光電編碼器和大力矩傳感器分別與PC機(jī)連接。
[0007]本實(shí)用新型一種一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的工作原理，包括以下步驟:
[0008](I)測(cè)量轉(zhuǎn)角最大共軛力矩，所述氣源供給器8根據(jù)PC機(jī)10發(fā)送的轉(zhuǎn)角信號(hào)，輸出氣壓力，產(chǎn)生作用在受測(cè)壓縮機(jī)4主軸的對(duì)應(yīng)氣體膨脹力矩，使得受測(cè)壓縮機(jī)4有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，PC機(jī)10根據(jù)力矩傳感器5反饋主軸軸端的力矩值設(shè)定此轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的共軛力矩，并控制載荷調(diào)控器7產(chǎn)生共軛力矩以平衡主軸軸端的力矩，在PC機(jī)10上控制力矩發(fā)生器6逐步增加共軛力矩值至受測(cè)壓縮機(jī)4內(nèi)的靜摩擦力矩消失，PC機(jī)10記錄力矩發(fā)生器6輸出共軛力矩大小作為轉(zhuǎn)角最大共軛力矩；
[0009](2)改變轉(zhuǎn)角大小(數(shù)值)，重復(fù)步驟(I)中的過(guò)程，PC機(jī)記錄保存受測(cè)壓縮機(jī)在整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)不同轉(zhuǎn)角的最大共軛力矩；
[0010](3)測(cè)量摩擦力矩，所述PC機(jī)通過(guò)電機(jī)控制器控制直流伺服電機(jī)輸出設(shè)定的轉(zhuǎn)速，PC機(jī)通過(guò)光電編碼器3測(cè)量得到受測(cè)壓縮機(jī)4的主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角，PC機(jī)10根據(jù)光電編碼器3反饋的數(shù)據(jù)經(jīng)載荷調(diào)控器7控制力矩發(fā)生器6產(chǎn)生對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角的共軛力矩，同時(shí)控制氣源供給器8產(chǎn)生對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角的膨脹力，使受測(cè)壓縮機(jī)4的主軸轉(zhuǎn)速平穩(wěn)到達(dá)，所述PC機(jī)根據(jù)微力矩2傳感器測(cè)量受測(cè)壓縮機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力矩，作為轉(zhuǎn)角和該轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的摩擦力矩；
[0011](4)PC機(jī)設(shè)定多個(gè)不同的轉(zhuǎn)速值，重復(fù)步驟(3)的過(guò)程，得出在對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的摩擦力矩、轉(zhuǎn)角、預(yù)先設(shè)定的膨脹力矩對(duì)應(yīng)的氣壓力P的數(shù)值，PC機(jī)10根據(jù)多個(gè)不同的轉(zhuǎn)速值下測(cè)量得到的參數(shù)值最終擬合得出摩擦力矩與轉(zhuǎn)角、時(shí)間t、氣壓力p、轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線(xiàn)。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0013](I)本實(shí)用新型采用共軛測(cè)力原理，力矩發(fā)生器產(chǎn)生共軛力矩與受測(cè)壓縮機(jī)的氣體膨脹力矩相互抵消，從而分離出摩擦力矩，克服了在真實(shí)壓縮機(jī)上分離出摩擦力難的問(wèn)題。
[0014](2)本實(shí)用新型在真實(shí)的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，克服了模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量法模擬工況和運(yùn)動(dòng)副與實(shí)際誤差大等缺點(diǎn)。
[0015](3)本實(shí)用新型采用力矩輸出、氣壓力輸出、轉(zhuǎn)速輸出，在轉(zhuǎn)速輸出上更采用閉環(huán)系統(tǒng)，使得設(shè)定的共軛力矩、氣壓力、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的關(guān)系可更好地控制和反饋，具有測(cè)量誤差小、影響因素變量設(shè)定可靠等特特點(diǎn)。
[0016](4)本實(shí)用新型采用氣壓力、轉(zhuǎn)速等多因素全程動(dòng)態(tài)變化來(lái)測(cè)定壓縮機(jī)摩擦力，并可實(shí)時(shí)顯示摩擦力與氣壓力、轉(zhuǎn)速等的關(guān)系曲線(xiàn)，摩擦力測(cè)量更全面、快捷。
【【附圖說(shuō)明】】
[0017]圖1是本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊布置示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的工作原理示意圖。
[0019]附圖中的各項(xiàng)說(shuō)明為:
[0020]1-直流伺服電機(jī);2-微力矩傳感器;3-光電編碼器;4-受測(cè)壓縮機(jī);5-大力矩傳感器;6-力矩發(fā)生器;7-載荷調(diào)控器;8-氣源供給器;9-電機(jī)控制器;1-PC機(jī)。
【【具體實(shí)施方式】】
[0021]下面對(duì)照附圖和結(jié)合最佳【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0022]圖1為本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊布置示意圖。如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)，包括工作模塊、測(cè)量模塊和控制模塊，所述工作模塊包括直流伺服電動(dòng)機(jī)1、受測(cè)壓縮機(jī)4、力矩發(fā)生器6和氣源供給器8，所述直流伺服電機(jī)1、受測(cè)壓縮機(jī)4和力矩發(fā)生器6依次共軸串接且同步運(yùn)轉(zhuǎn)，氣源供給器8與受測(cè)壓縮機(jī)4連接;所述測(cè)量模塊包括微力矩傳感器2、光電編碼器3和大力矩傳感器5，所述大力矩傳感器5同軸安裝在力矩發(fā)生器6和受測(cè)壓縮機(jī)4之間;所述微力矩傳感器2同軸安裝在受測(cè)壓縮機(jī)4和直流伺服電機(jī)I之間;所述光電編碼器3安裝在受測(cè)壓縮機(jī)4靠近微力矩傳感器2—側(cè);所述控制模塊包括:PC機(jī)10、電機(jī)控制器9和載荷調(diào)控器7，所述載荷調(diào)控器7根據(jù)PC機(jī)10設(shè)定的受測(cè)壓縮機(jī)4不同轉(zhuǎn)角的共軛力矩并控制力矩發(fā)生器6運(yùn)行，電機(jī)控制器9根據(jù)PC機(jī)10設(shè)定的不同轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)速并控制直流伺服電機(jī)I運(yùn)行;所述PC機(jī)10與直流伺服電機(jī)I連接，通過(guò)電機(jī)控制器9控制直流伺服電機(jī)I運(yùn)行;PC機(jī)10與氣源供給器8連接，通過(guò)控制氣源供給器8產(chǎn)生氣壓力來(lái)作用受測(cè)壓縮機(jī)4;所述測(cè)量模塊中的微力矩傳感器2、光電編碼器3和大力矩傳感器5分別與PC機(jī)10連接。
[0023]圖2為本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的工作原理示意圖。如圖2所示，一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)的工作過(guò)程包括以下步驟:
[0024](I)測(cè)量轉(zhuǎn)角最大共軛力矩，所述氣源供給器8根據(jù)PC機(jī)10發(fā)送的轉(zhuǎn)角信號(hào)，輸出氣壓力，產(chǎn)生作用在受測(cè)壓縮機(jī)4主軸的對(duì)應(yīng)氣體膨脹力矩，使得受測(cè)壓縮機(jī)4有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，PC機(jī)10根據(jù)力矩傳感器5反饋主軸軸端的力矩值設(shè)定此轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的共軛力矩，并控制載荷調(diào)控器7產(chǎn)生共軛力矩以平衡主軸軸端的力矩，在PC機(jī)10上控制力矩發(fā)生器6逐步增加共軛力矩值至受測(cè)壓縮機(jī)4內(nèi)的靜摩擦力矩消失，PC機(jī)10記錄力矩發(fā)生器6輸出共軛力矩大小作為轉(zhuǎn)角最大共軛力矩；
[0025](2)改變轉(zhuǎn)角大小(數(shù)值)，重復(fù)步驟(I)中的過(guò)程，PC機(jī)記錄保存受測(cè)壓縮機(jī)在整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)不同轉(zhuǎn)角的最大共軛力矩；
[0026](3)測(cè)量摩擦力矩，所述PC機(jī)通過(guò)電機(jī)控制器控制直流伺服電機(jī)輸出設(shè)定的轉(zhuǎn)速，PC機(jī)通過(guò)光電編碼器3測(cè)量得到受測(cè)壓縮機(jī)4的主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角，PC機(jī)10根據(jù)光電編碼器3反饋的數(shù)據(jù)經(jīng)載荷調(diào)控器7控制力矩發(fā)生器6產(chǎn)生對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角的共軛力矩，同時(shí)控制氣源供給器8產(chǎn)生對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角的膨脹力，使受測(cè)壓縮機(jī)4的主軸轉(zhuǎn)速平穩(wěn)到達(dá)，所述PC機(jī)根據(jù)微力矩2傳感器測(cè)量受測(cè)壓縮機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力矩，作為轉(zhuǎn)角和該轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的摩擦力矩；
[0027](4)PC機(jī)設(shè)定多個(gè)不同的轉(zhuǎn)速值，重復(fù)步驟(3)的過(guò)程，得出在對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的摩擦力矩、轉(zhuǎn)角、預(yù)先設(shè)定的膨脹力矩對(duì)應(yīng)的氣壓力P的數(shù)值，PC機(jī)10根據(jù)多個(gè)不同的轉(zhuǎn)速值下測(cè)量得到的參數(shù)值最終擬合得出摩擦力矩與轉(zhuǎn)角、氣壓力P、轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線(xiàn)。
[0028]所述電機(jī)控制器9、直流伺服電機(jī)I和光電編碼器3組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使受測(cè)壓縮機(jī)4的主軸轉(zhuǎn)速平穩(wěn)到達(dá)，所述PC機(jī)10采用虛擬儀器軟件Lab VIEW構(gòu)建軟件平臺(tái)，進(jìn)行編程、顯示與處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)摩擦特性的共軛測(cè)量系統(tǒng)，包括工作模塊、測(cè)量模塊和控制模塊，其特征在于:所述工作模塊包括直流伺服電動(dòng)機(jī)、受測(cè)壓縮機(jī)、力矩發(fā)生器和氣源供給器，所述直流伺服電機(jī)、受測(cè)壓縮機(jī)和力矩發(fā)生器依次共軸串接且同步運(yùn)轉(zhuǎn)，氣源供給器與受測(cè)壓縮機(jī)連接;所述測(cè)量模塊包括微力矩傳感器、光電編碼器和大力矩傳感器，所述大力矩傳感器同軸安裝在力矩發(fā)生器和受測(cè)壓縮機(jī)之間;所述微力矩傳感器同軸安裝在受測(cè)壓縮機(jī)和直流伺服電機(jī)之間；所述光電編碼器安裝在受測(cè)壓縮機(jī)靠近微力矩傳感器一側(cè);所述控制模塊包括PC機(jī)、電機(jī)控制器和載荷調(diào)控器，PC機(jī)通過(guò)載荷調(diào)控器連接控制力矩發(fā)生器;PC機(jī)通過(guò)電機(jī)控制器連接控制直流伺服電機(jī);PC機(jī)與氣源供給器連接，通過(guò)控制氣源供給器產(chǎn)生氣壓力來(lái)作用受測(cè)壓縮機(jī);所述測(cè)量模塊中的微力矩傳感器、光電編碼器和大力矩傳感器分別與PC機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】F04C28/28GK205654539SQ201620317841
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日 公開(kāi)號(hào)201620317841.X, CN 201620317841, CN 205654539 U, CN 205654539U, CN-U-205654539, CN201620317841, CN201620317841.X, CN205654539 U, CN205654539U
【發(fā)明人】耿愛(ài)農(nóng), 李辛沫, 耿葵花, 王瀟, 何洋, 韋為, 黃江, 馬小波, 楊偉庭
【申請(qǐng)人】五邑大學(xué), 廣西大學(xué)