基于MEMS的液壓系統(tǒng)V錐流量計的仿真與實驗研究.pdf

1、隨著液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷理論水平的進(jìn)步，管路流量特別是動態(tài)流量作為系統(tǒng)狀態(tài)信息的豐富載體，越來越受到人們的重視。具有能耗低、高頻響等特點的動態(tài)流量計是液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷所急需的。本文將MEMS傳感器與先進(jìn)的差壓發(fā)生裝置V錐結(jié)合起來，實現(xiàn)了能耗低、高頻響、可靠性高、成本低的液壓系統(tǒng)動態(tài)流量測量。主要做的工作有： (1)提出了傳統(tǒng)的V錐差壓發(fā)生裝置適合液壓系統(tǒng)動態(tài)流量測量具有的優(yōu)勢與缺陷。將微觀的MEMS傳感器引入到宏

2、觀的液壓系統(tǒng)流量測量中，結(jié)合V錐流量計自身的優(yōu)勢，建立了適合液壓系統(tǒng)動態(tài)流量測量的新模型。 (2)分析V錐結(jié)構(gòu)前后流道壓力和流速的分布和變化規(guī)律，從N-S方程開始推導(dǎo)了V錐節(jié)流裝置的壓差與流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通過分析V錐結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)對管路粘性損失、流出系數(shù)的影響以及所能產(chǎn)生的壓力差大小等，選取了比較優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (3)根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)不同建立了8個不同模型應(yīng)用Fluent軟件進(jìn)行對比仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果得出了優(yōu)化的β值和

3、θ角的取值范圍。選取了一組優(yōu)化的參數(shù)建立了與實驗樣機(jī)完全一致的三維模型。進(jìn)一步的仿真結(jié)果顯示，流道中流速與壓力的變化分布符合流量-壓差關(guān)系數(shù)學(xué)模型的意義，故可以對其進(jìn)行進(jìn)一步的理論和實驗研究。 (4)對加工制作的樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)性能測試。通過靜態(tài)測試，輸出結(jié)果線性度和重復(fù)性較好，精度較高。最后通過動態(tài)流量測試試驗，得出新型流量傳感器具有超過200Hz的動態(tài)頻寬。證明了這是適合液壓系統(tǒng)特點的動態(tài)流量測量裝置。 在下一步