一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统，属于机械测量系统领域。本实用新型基于“共轭测力原理”，即利用力矩发生器产生一个共轭力矩并将其施加到受测压缩机的转轴上，该共轭力矩与受测压缩机工作腔内产生的膨胀力矩等值、反向并且同步，可相互抵消，从而分离出受测压缩机在转动过程中的摩擦力矩，进一步测量摩擦力矩与受测压缩机转速、气压力、转角、时间等的关系。本实用新型克服了在压缩机本体上分离出摩擦力难、模拟实验测量法模拟工况和运动副与实际误差大等缺点，并且具有测量误差小、影响因素变量设定可靠等特点。
【专利说明】
一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械测量系统领域，特别涉及一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统。
【【背景技术】】
[0002]旋转压缩机是一种量大面广和影响深的典型容积式流体机械，被广泛应用于各种气体压缩设备和制冷空调装置。长期以来，旋转压缩机一直存在机械效率低和使用寿命短的缺陷，原因在于该类压缩机普遍存在多个极易派生摩擦与磨损的运动副，要想提高旋转压缩机的机械效率和使用寿命，就必须设法降低其运动副的摩擦磨损，而要实现这一目标，则必须了解旋转压缩机的摩擦特性。
[0003]旋转压缩机的摩擦特性与压缩机转速、气压力、润滑状况、温度等因素有关，现有的摩擦特性测量方法主要是采取模拟实验测量法，即模拟压缩机在实际工况下的某运动副的运动情况，单独测量某运动服的摩擦特性。但这些测量方法存在诸多缺点:(I)模拟的压缩机实际工况存在非常大的误差，常常仅考虑模拟压缩机转速、气压力、润滑状况、温度等其中的部分因素的影响，不能全面考虑；(2)单独模拟出来做实验的运动副表面与实际运动副表面相差太大。因此，摩擦特性测量技术的关键在于尽量保证实验工况与实际工况一致，最好是在压缩机本体上做实验，但在压缩机本体上分离出摩擦力难度较大，本实用新型给出一种在压缩机本体上测量摩擦特性的测量方法。
【【实用新型内容】】
[0004]鉴于以上内容，有必要提供一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统，该测量系统基于“共轭测力原理”，即利用力矩发生器产生一个共轭力矩并将其施加到受测压缩机的转轴上，该共轭力矩与受测压缩机工作腔内工质派生的力矩等值、反向并且同步，与受测压缩机的气体膨胀力矩相互抵消，从而分离出摩擦力矩，进一步测量摩擦力矩与受测压缩机转速、气压力、转角、时间等的关系。本实用新型克服了在压缩机本体上分离出摩擦力难、模拟实验测量法模拟工况和运动副与实际误差大等缺点，并且具有测量误差小、影响因素变量设定可靠等特点。
[0005]为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统，包括工作模块、测量模块和控制模块，所述工作模块包括直流伺服电动机、受测压缩机、力矩发生器和气源供给器，所述直流伺服电机、受测压缩机和力矩发生器依次共轴串接且同步运转，气源供给器与受测压缩机连接；所述测量模块包括微力矩传感器、光电编码器和大力矩传感器，所述大力矩传感器同轴安装在力矩发生器和受测压缩机之间;所述微力矩传感器同轴安装在受测压缩机和直流伺服电机之间;所述光电编码器安装在受测压缩机靠近微力矩传感器一侧;所述控制模块包括:PC机、电机控制器和载荷调控器，所述载荷调控器根据PC机设定的压缩机不同转角的共轭力矩并控制力矩发生器运行，电机控制器根据PC机设定的不同转角的转速并控制直流伺服电机运行;所述PC机与直流伺服电机连接，通过电机控制器控制直流电机运行;PC机与气源供给器连接，通过控制气源供给器产生气压力来作用受测压缩机;所述测量模块中的微力矩传感器、光电编码器和大力矩传感器分别与PC机连接。
[0007]本实用新型一种一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的工作原理，包括以下步骤:
[0008](I)测量转角最大共轭力矩，所述气源供给器8根据PC机10发送的转角信号，输出气压力，产生作用在受测压缩机4主轴的对应气体膨胀力矩，使得受测压缩机4有转动趋势，PC机10根据力矩传感器5反馈主轴轴端的力矩值设定此转角对应的共轭力矩，并控制载荷调控器7产生共轭力矩以平衡主轴轴端的力矩，在PC机10上控制力矩发生器6逐步增加共轭力矩值至受测压缩机4内的静摩擦力矩消失，PC机10记录力矩发生器6输出共轭力矩大小作为转角最大共轭力矩；
[0009](2)改变转角大小(数值)，重复步骤(I)中的过程，PC机记录保存受测压缩机在整个旋转周期内不同转角的最大共轭力矩；
[0010](3)测量摩擦力矩，所述PC机通过电机控制器控制直流伺服电机输出设定的转速，PC机通过光电编码器3测量得到受测压缩机4的主轴转速及转角，PC机10根据光电编码器3反馈的数据经载荷调控器7控制力矩发生器6产生对应转角的共轭力矩，同时控制气源供给器8产生对应转角的膨胀力，使受测压缩机4的主轴转速平稳到达，所述PC机根据微力矩2传感器测量受测压缩机4转动过程中的摩擦力矩，作为转角和该转速对应的摩擦力矩；
[0011](4)PC机设定多个不同的转速值，重复步骤(3)的过程，得出在对应转速下的摩擦力矩、转角、预先设定的膨胀力矩对应的气压力P的数值，PC机10根据多个不同的转速值下测量得到的参数值最终拟合得出摩擦力矩与转角、时间t、气压力p、转速的关系曲线。
[0012]由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0013](I)本实用新型采用共轭测力原理，力矩发生器产生共轭力矩与受测压缩机的气体膨胀力矩相互抵消，从而分离出摩擦力矩，克服了在真实压缩机上分离出摩擦力难的问题。
[0014](2)本实用新型在真实的旋转压缩机上进行动态测量，克服了模拟实验测量法模拟工况和运动副与实际误差大等缺点。
[0015](3)本实用新型采用力矩输出、气压力输出、转速输出，在转速输出上更采用闭环系统，使得设定的共轭力矩、气压力、转速与转角的关系可更好地控制和反馈，具有测量误差小、影响因素变量设定可靠等特特点。
[0016](4)本实用新型采用气压力、转速等多因素全程动态变化来测定压缩机摩擦力，并可实时显示摩擦力与气压力、转速等的关系曲线，摩擦力测量更全面、快捷。
【【附图说明】】
[0017]图1是本实用新型一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的结构模块布置示意图。
[0018]图2是本实用新型一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的工作原理示意图。
[0019]附图中的各项说明为:
[0020]1-直流伺服电机;2-微力矩传感器;3-光电编码器;4-受测压缩机;5-大力矩传感器;6-力矩发生器;7-载荷调控器;8-气源供给器;9-电机控制器;1-PC机。
【【具体实施方式】】
[0021]下面对照附图和结合最佳【具体实施方式】对本实用新型进行详细的阐述。
[0022]图1为本实用新型一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的结构模块布置示意图。如图1所示，一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统，包括工作模块、测量模块和控制模块，所述工作模块包括直流伺服电动机1、受测压缩机4、力矩发生器6和气源供给器8，所述直流伺服电机1、受测压缩机4和力矩发生器6依次共轴串接且同步运转，气源供给器8与受测压缩机4连接;所述测量模块包括微力矩传感器2、光电编码器3和大力矩传感器5，所述大力矩传感器5同轴安装在力矩发生器6和受测压缩机4之间;所述微力矩传感器2同轴安装在受测压缩机4和直流伺服电机I之间;所述光电编码器3安装在受测压缩机4靠近微力矩传感器2—侧;所述控制模块包括:PC机10、电机控制器9和载荷调控器7，所述载荷调控器7根据PC机10设定的受测压缩机4不同转角的共轭力矩并控制力矩发生器6运行，电机控制器9根据PC机10设定的不同转角的转速并控制直流伺服电机I运行;所述PC机10与直流伺服电机I连接，通过电机控制器9控制直流伺服电机I运行;PC机10与气源供给器8连接，通过控制气源供给器8产生气压力来作用受测压缩机4;所述测量模块中的微力矩传感器2、光电编码器3和大力矩传感器5分别与PC机10连接。
[0023]图2为本实用新型一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的工作原理示意图。如图2所示，一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统的工作过程包括以下步骤:
[0024](I)测量转角最大共轭力矩，所述气源供给器8根据PC机10发送的转角信号，输出气压力，产生作用在受测压缩机4主轴的对应气体膨胀力矩，使得受测压缩机4有转动趋势，PC机10根据力矩传感器5反馈主轴轴端的力矩值设定此转角对应的共轭力矩，并控制载荷调控器7产生共轭力矩以平衡主轴轴端的力矩，在PC机10上控制力矩发生器6逐步增加共轭力矩值至受测压缩机4内的静摩擦力矩消失，PC机10记录力矩发生器6输出共轭力矩大小作为转角最大共轭力矩；
[0025](2)改变转角大小(数值)，重复步骤(I)中的过程，PC机记录保存受测压缩机在整个旋转周期内不同转角的最大共轭力矩；
[0026](3)测量摩擦力矩，所述PC机通过电机控制器控制直流伺服电机输出设定的转速，PC机通过光电编码器3测量得到受测压缩机4的主轴转速及转角，PC机10根据光电编码器3反馈的数据经载荷调控器7控制力矩发生器6产生对应转角的共轭力矩，同时控制气源供给器8产生对应转角的膨胀力，使受测压缩机4的主轴转速平稳到达，所述PC机根据微力矩2传感器测量受测压缩机4转动过程中的摩擦力矩，作为转角和该转速对应的摩擦力矩；
[0027](4)PC机设定多个不同的转速值，重复步骤(3)的过程，得出在对应转速下的摩擦力矩、转角、预先设定的膨胀力矩对应的气压力P的数值，PC机10根据多个不同的转速值下测量得到的参数值最终拟合得出摩擦力矩与转角、气压力P、转速的关系曲线。
[0028]所述电机控制器9、直流伺服电机I和光电编码器3组成一个闭环控制系统，使受测压缩机4的主轴转速平稳到达，所述PC机10采用虚拟仪器软件Lab VIEW构建软件平台，进行编程、显示与处理。
【主权项】
1.一种旋转压缩机摩擦特性的共轭测量系统，包括工作模块、测量模块和控制模块，其特征在于:所述工作模块包括直流伺服电动机、受测压缩机、力矩发生器和气源供给器，所述直流伺服电机、受测压缩机和力矩发生器依次共轴串接且同步运转，气源供给器与受测压缩机连接;所述测量模块包括微力矩传感器、光电编码器和大力矩传感器，所述大力矩传感器同轴安装在力矩发生器和受测压缩机之间;所述微力矩传感器同轴安装在受测压缩机和直流伺服电机之间；所述光电编码器安装在受测压缩机靠近微力矩传感器一侧;所述控制模块包括PC机、电机控制器和载荷调控器，PC机通过载荷调控器连接控制力矩发生器;PC机通过电机控制器连接控制直流伺服电机;PC机与气源供给器连接，通过控制气源供给器产生气压力来作用受测压缩机;所述测量模块中的微力矩传感器、光电编码器和大力矩传感器分别与PC机连接。
【文档编号】F04C28/28GK205654539SQ201620317841
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月14日 公开号201620317841.X, CN 201620317841, CN 205654539 U, CN 205654539U, CN-U-205654539, CN201620317841, CN201620317841.X, CN205654539 U, CN205654539U
【发明人】耿爱农, 李辛沫, 耿葵花, 王潇, 何洋, 韦为, 黄江, 马小波, 杨伟庭
【申请人】五邑大学, 广西大学