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齿轮流量计在机床液压系统中的应用 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
摘 要: 分析了齿轮流量计在常规液压系统中的应用,介绍了齿轮流量计在机床液压系统中的应用实例,解决了以往机床液压系统设计上的不足。
关键字: 齿轮流量计 机床 液压系统 位置监测

机床液压系统作为辅助动力源,是机床不可或缺的一部分,如主轴松卡刀、重力平衡、功能部件卡紧松开、刀库驱动等都离不开液压驱动。为确保机床可靠运行,每执行一个动作命令,在动作完成后必须检测到可靠的动作完成信号,才能执行下一步动作,以防止错误信号引起机床误动作,导致安全事故的发生。因而机床液压系统执行元件到位信号检测非常重要。

流量计作为检测元件广泛应用于煤炭、石化行业,作为流量检测控制元件,高精度流量计在航空航天液压伺服控制系统中有一定的应用,但较少在常规的机床液压系统中应用。文中基于流量计发出的脉冲数可真实反映油缸行程的原理,将齿轮流量计应用在机床液压系统中,解决了以往系统设计上的不足,取得了不错的效果。

1 齿轮流量计简介

流量计种类较多,功能原理大不相同,应用领域也有所不同。齿轮流量计是根据齿轮马达原理,两圆柱齿轮在测量腔内由液流驱动无接触运行;齿轮的运动由位于盖板内的两个无接触的传感器检测,在传感器室和计量环室之间,装有一非磁性抗压隔板;当计量机构转动一个齿时,传感器发出一脉冲信号,对应一个齿的油量ΔV通过流量计,通过前置放大器,把信号转换为一方波信号;两通道检测,可有更高的分辨率,并确认流量方向。

齿轮流量计,精度较高,黏温特性好,工作压力高,价格相对较低,适合在机床液压系统中应用。其结构如图1所示。


图1 齿轮流量计结构示意图

2 齿轮流量计在机床液压系统中的应用

2.1 卡紧松开到位检测应用

机床上液压卡紧松开辅助动作很多,如:主轴松卡刀,伺服轴抱闸松卡,交换托盘时拖盘的松卡,交换双摆头时双摆头的松卡等。而执行卡紧松开动作的油缸多植入在各功能部件内部,由于机械结构紧凑,很难在内部直接安装接近开关或位移传感器以获取位置进行到位信号。有些功能部件在结构允许的情况下,将活塞位移动作传递到功能部件外部再进行检测,如主轴松卡刀、转台松卡等。但旋转轴环形抱闸、托盘卡紧拉钉、双摆头交换拉钉等,使用时需将卡紧机构插装在机械体内部,由于结构所限就无法直接测得位移信号。通常做法是采用压力信号来代替位移信号,即松卡压力达到设定值不变标志着活塞运动停止,从而间接判断松卡动作已完成,原理图如图2所示。但如果由于某些原因导致油缸在中间位置卡死时,就会发出错误信号,造成机床误动作,导致安全事故的发生。


图2 压力开关检测松卡到位信号原理图

某公司在承担国家重大专项高速龙门五轴加工中心的研制中,双摆头交换是由4个自锁拉钉实现双摆头松卡。为了解决上述问题,在液压松卡回路中设置了流量计,作为卡紧松开到位检测元件。流量计可以通过检测通过的油量,真实地检测到油缸卡紧松开是否到位。由于流量计设置在回路上,不受机械结构尺寸所限制,成功地解决了双摆头松卡到位检测的问题。其原理图如图3所示。


图3 流量计检测松卡到位信号原理图

设每个拉钉卡紧所需油量V0=10mL,卡紧动作所需总油量为4V0=40mL,作者选取德国KRACHT公司VC0.2型号齿轮流量计,齿轮几何容积ΔV=0.245mL,即每发出一个脉冲信号齿轮流量计通过0.245mL油量,则完成卡紧动作所需脉冲数为:

拉钉松开时,流量计测量同一油腔的油量,脉冲数与卡紧动作相同,但方向相反。因而,执行拉钉松卡动作后,通过检测流量计接收的脉冲数是否达到相应数值(检测脉冲数与拉钉状态对应关系见表1),来判断该动作是否正确完成,双通道脉冲信号可以检测出流量计转动方向,从而判断是松开还是卡紧动作。

表1 检测脉冲数与拉钉状态对应关系

2.2 位置检测应用

具有托盘交换功能的机床,托盘交换器升降多采用液压驱动,为了避免托盘交换器、托盘及转台之间的冲击,需要在其相互接触之前切换为低速,接触之后高速运行。通常做法是在油缸行程过程中设置行程开关或接近开关,发出速度切换信号,原理图如图4所示。此方案的缺点是:(1)设置行程开关或接近开关需要一定的空间;(2)设定点调整不便,且设定点个数受空间所限;(3)易受环境干扰,发出错误信号。

为解决上述问题,该公司采用在高速立式加工中心托盘交换器液压回路上配置齿轮流量计的方法,提升油缸位移测量,在油缸行程中间位置设定相应的速度切换点,从而实现托盘交换器速度控制,原理图如图5所示。

设定点脉冲数计算公式:

式中:nset为设定发讯点脉冲数;
lset为设定发讯点位置;
l0为油缸总行程;
D为油缸直径;
ΔV为流量计几何容积。

3 结语

基于发出的脉冲数可真实反映油缸行程的原理,齿轮流量计可应用于液压系统中进行位置监控与检测。齿轮流量计具有不占用机械设计空间、位置检测设定点灵活、不易受环境干扰等优点,在机床液压系统中有着比较广阔的应用前景。
如何保证金属管浮子流量计的测量精度

    金属管浮子流量计是工业自动化过程控制中非常常见的流量测量仪表类型,可用它来测量液体及气体的流量,特别适宜低流速小流量的介质流量测量。

    金属管浮子流量计在温度和压力方面有很大的优势,而且工作起来稳定,可靠性很高,因此在工业中广泛的被应用,在工业领域里越来越被关注。

 

    因为金属管浮子流量计的性质稳定且坚固可靠,所以,这类产品在高压、高温以及具有腐蚀性的气体或液体中有广泛的应用。

    由于各个企业对产品标准的要求不同,制造的浮子流量计的刻度显示也就不同,所以产品的精度就会不同。

    因为在测量原理上存在一些特殊性使这种产品并不容易被人们应用,如果想要更好的应用这种产品必须保证测量精度的准确。

    安装时要尽量避免阳光直射、高温环境以免降低锂电池或是液晶屏的容量和寿命。

    为了保证金属管浮子流量计正常工作并达到要求的测量精度,一般应注意以下几点:

    1、流体自下而上流过流量计,金属管浮子流量计一般垂直安装,且垂直度小于2°,水平安装时水平夹角小于2°,以便处理故障或吹洗时不影响生产。安装在工艺管线上的金属管浮子流量计应加旁路。

    2、出口应有250mm直管段,金属管浮子流量计入口处应有5倍管径以上长度的直管段。以保证仪表测量精度。

    3、如果介质中含有铁磁性物质,应考虑在阀门和直管段之间加装磁过滤器。

    4、该产品在装置正常运行后,不需要维护。故障多发生在装置刚刚运行时,由于管道吹洗不干净,而发生浮子被固体颗粒卡住现象,此时指示器的指针停在某一位置不动。这时首先应关闭流量计两边的阀门,拆下流量计,取出浮子进行清洗,再重新装好。

    5、由于在不均匀压力的作用下,安装PTFE衬里的仪表时,PTFE会变形,所以法兰螺母均匀对称拧紧。

    6、当用于气体测量时,应保证管道压力不小于5倍流量计的压力损失,以使浮子稳定工作。如需采取隔热保护措施时,如果被测介质的温度高于220℃或流体温度过低易发生结晶时,应选用夹套型,以便进行冷却或保温。

    7、测量气体的仪表,在特定压力下校准的,如出口直接排放到大气,将会在浮子处产生气压降,并引起数据失真;如果是这样的工况条件,则应在仪表的出口安装一个调节阀

    8、为了保证仪表的性能,仪表安装周围至少100mm处,不允许有铁磁性物质存在,由于仪表是通过磁耦合传递信号的。

    9、工艺管线的法兰必须与流量计的法兰同轴并且相互平行,为了避免由于管道引起的流量计变形。适当增加管道支撑以避免管道振动和减小流量计的轴向负荷。

    10、管道法兰、紧固件、密封垫与流量计法兰标准相同才能使仪表正常安装运行。

    为了能够使浮子流量计的使用期限和功能保持稳定,定期对金属浮子流量计进行检查是不可或缺的。

    一般情况下,浮子流量计都是直接通过水和空气来进行检定,但是需要注意的是,要是流量计刻度上的介质和检定时的介质条件是一样的,那么直接用流量比对的方式计算精度就可以;

    但是,要是这两种介质条件不一样,那么,这就需要进一步的研究密度和粘度功能,运用相关的公式,将具体的变化刻度进行系数计算,依据准确的计算结果再对产品进行检定,这是非常重要的。

标签: 金属管浮子流量计
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总结涡街流量计故障处理方法

  涡街流量计制作简单,性价比高得到了很多客户的使用,小编根据多年从事涡街流量计检定的工作经验,总结其常见故障和处理方法如下,供大家参考:  1.通电后二次仪表无显示  原因分析为电源接线有误或电源断路;接线电压大于220V,电炉烧坏;供电电压与仪表要求供电电压不相符;传感器故障或放大板故障;故道内流量太小或管道内无流量。解决方法为检查线路,正确接线;如果烧坏查找损坏部件,更换原厂配件;按要求提供供电电源;更换二次仪表故障部件;调整管道流量。  2.无流量时有信号输出  原因分析为仪表引线屏蔽或接地不良引入干扰信号;仪表周围有强电设备或动力线干扰;管道强烈震动。解决方法为加强引线屏蔽,保证线路良好接地;让仪表远离干扰源;跳高触发电平或减震。  3.示值误差偏离过大、重复性过大  原因分析为一次元件的漩涡发生体损坏;上、下游直管段长度不够;仪表常数K只设置不正确;探头玷污严重;管道内流体扰动过大。解决方法为更换漩涡发生体;改变安装地点;重新计量检定取得正确仪表常数K;清洗探头;调换安装地,增加入口压力。  4.流量不准确,与工艺参数差别较大  原因分析为工艺参数录入有误;仪表量程不满足实际流量要求。解决方法为:正确录入仪表参数;调整工艺或选择适合实际流量范围的仪表。  5.远传信号输出不正常  原因分析为如果是频率或脉冲信号输出,接受电路与输出电路兼容;如果是(4~20)mA电流输出,流量设定范围与输出电流不一一对应。解决方法为外接电器元件(如串联一定阻值的电阻等),使输出和输入电路良好兼容;参数设定时流量上下限数值与4mA和20mA一一对应。  以上是关于涡街流量计常见故障和处理方法的介绍,希望可以给大家提供到帮助。

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