CN109959478B - 一种压力传感器旋转离心力特性试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力传感器旋转离心力特性试验系统，该系统包括数据采集显示系统、压力传感器旋转测试台架和液压调节系统；压力传感器旋转测试台架采用在U型油道内等高度处静压标定旋转状态下的传感器的形式，U型油道一端安装被测压力传感器，另一端安装标准压力传感器，U型油道与被测油腔相通，标准压力传感器固定不动，输出的压力值作为该油道的标准压力；被测压力传感器与U型油道同步旋转，输出压力值作为示值；液压调节系统为压力传感器旋转测试台架中的被测油腔供油，实现被测油腔内油液的压力、温度和流量的精确控制，数据采集系统实现被测油腔中油液的压力、温度和流量的实时测试，还能够为液压调节系统提供反馈信号。

Description

一种压力传感器旋转离心力特性试验系统

技术领域

本发明涉及压力传感器测试测量技术领域，具体涉及一种压力传感器离心力特性的测试系统。

背景技术

大功率综合传动装置的变速机构通常采用湿式多片式离合器，多片式离合器工作的主要结构是摩擦副和压力油缸。压力油缸压力数据是传动系统性能匹配计算的关键参数。离合器结合压力由压力油缸提供，作为设计换挡时序和换挡特性的关键参数，是仿真计算的关键边界条件。结合压力在离合器结合过程中不断变化，呈现出一种油压缓冲特性，通过影响结合时间、传递扭矩、瞬时温升等关键参数来影响换挡性能。为提高总体性能，需要提高综合传动装置机动性和功率密度。为提高传动装置机动性，需要提高换挡相对转速和负荷，这就要求加大压力，将造成摩擦热增大，换挡冲击增大，换挡平顺性的降低。传动装置功率密度的提高要求减小结构尺寸，这将引起系统热容量减小，可靠性降低。这对矛盾的解决只能通过获取压力油缸压力数据，设计油压缓冲特性，匹配传动系各项性能，获取较高的换挡平顺性、加速性以及可靠性。获取高精度的压力油缸压力数据需要直接在压力油缸处获取压力。

要想获取压力油缸压力数据只能在压力油缸内安装压力传感器，通过采集存储离合器工作过程压力油缸内压力传感器输出的电压信号，结合传感器标定特性参数，将电压信号转换成压力物理量。离合器在传动装置内部处于高速旋转状态，安装其内部的压力传感器也同样处于高速旋转状态。压力传感器敏感头在高速旋转场中会受到离心力场的作用，这种作用通过输出附加电信号反映出来。这种附加电信号与正常的液体压力信号叠加在一起，无法分离，导致压力测试数据的误差增大。为提高测试精度，需要将离心力导致的附加电信号测试出来，通过数据处理将附加电信号分离出来，从而提高旋转场中压力测试精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种压力传感器旋转离心力特性试验系统，试验系统能够实现旋转油液内压力的测量，获得旋转状态下压力传感器所受离心力的影响特性。

一种压力传感器旋转离心力特性试验系统，该系统包括数据采集显示系统、压力传感器旋转测试台架和液压调节系统；

所述压力传感器旋转测试台架采用在U型油道内等高度处静压标定旋转状态下的传感器的形式，U型油道一端安装被测压力传感器，另一端安装标准压力传感器，U型油道与被测油腔相通，标准压力传感器固定不动，输出的压力值作为该油道的标准压力；被测压力传感器与U型油道同步旋转，输出压力值作为示值；所述液压调节系统为压力传感器旋转测试台架中的被测油腔供油，实现被测油腔内油液的压力、温度和流量的精确控制，所述数据采集系统实现被测油腔中油液的压力、温度和流量的实时测试，还能够为液压调节系统提供反馈信号。

进一步地，所述压力传感器旋转测试台架包括动力电机、标准压力旋转支撑座、进出油旋转支撑座、轴承和旋转内轴；

所述旋转内轴上加工若干独立的U型油道，U型油道将压力测试点与标准压力点上的两个传感器相连，其中有一对油道作为油液的出口和入口，其他油道作为压力测试点；

所述标准压力旋转支撑座的圆柱体上沿轴向均匀分布传感器安装接口，在传感器安装接口位置沿内壁一周加工凹槽；凹槽是连通旋转内轴油道与传感器的通道；标准压力旋转支撑座固定不动，旋转内轴沿轴中心旋转，无论被测油腔的油道旋转到什么位置，油道在凹槽的连通作用下始终与传感器连通，油压能直接作用于压力传感器的敏感头；压力传感器输出的压力值作为该油道的标准压力示值；

所述标准压力旋转支撑座和进出油旋转支撑座在对接后形成一个封闭的被测油腔，旋转内轴通过轴承安装在标准压力旋转支撑座和右基座构成的安装腔内，旋转内轴上的U型油道的两端分别对应传感器安装接口和被测油腔，所述动力电机驱动旋转内轴相对于标准压力旋转支撑座和进出油旋转支撑座转动。

进一步地，所述U型油道位于旋转内轴一侧的液面高度小于被测油腔一侧的液面高度时，通过在标准压力旋转支撑座的接口上连接外部油管，使U型油道两端液面高度一致。

进一步地，所述液压调节系统包括油箱、操纵油泵电机组、压力控制系统、温度控制系统、流量控制系统、回油系统及辅助系统；压力控制系统由比例溢流阀与压力传感器形成闭环控制，控制静态油腔结构内部液体的压力；温度控制系统由加热器、冷却器与温度传感器形成闭环控制，用于精确控制静态油腔结构内部液体的温度；流量控制系统由变频电机无级调速与流量计形成闭环控制，实现试验所需流量的精确控制；操纵油泵电机组和回油系统由控制器统一控制，对油液进行输出和回收控制系统所需油液；辅助系统的润滑单元提供试验台所需的润滑油液，过滤装置确保了油液的清洁度。

有益效果：

1、本发明采用U型管内等高度处静压标定另一侧旋转状态下的传感器，流场内U型导管在旋转状态下，等高度(等旋转半径)处的液体静压相等，避免了使用集流环或无线传输装置带来的高成本及不可靠的隐患。

2、本发明通过压力传感器旋转离心力特性试验获取压力传感器在旋转状态下信号输出值与旋转半径、旋转速度、被测压力以及被测介质温度等参数之间的关系，用来对开展旋转压力测试的压力传感器输出值进行数据补偿，达到提高测试精度的目的。

附图说明

图1为是本发明的压力传感器离心力特性试验系统布局示意图；

图2为本发明的压力传感器旋转测试台架结构示意图；

图3为本发明的被测油腔压力管道及压力点示意图；

其中，1-变频器，2-数据采集显示系统，3-液压油箱，4-压力传感器旋转测试台架，5-液压调节系统、6-动力电机、7-电机连接盘、8-标准压力旋转支撑座、9-接口、10-油管接口、11-进出油旋转支撑座、12-顶板、13-轴承、14-被测油腔、15-底座、16-凹槽、17-旋转内轴、18-半径R1压力点、19-半径R2压力点、20-出油口、21-半径R3压力点、22-进油口。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种压力传感器旋转离心力特性试验系统，系统包括压力传感器旋转测试台架4、液压调节系统5和数据采集显示系统2，其中变频器1控制压力传感器旋转测试台架4中动力电机6的转速，液压油箱3为液压调节系统供油。

压力传感器旋转测试台架4采用“一”字型布置，液压调节系统5的回油泵组靠近压力传感器旋转测试台架4布置，便于连接和信号采集。

如附图2和3所示，压力传感器旋转测试台架4包括动力电机6、电机连接盘7、标准压力旋转支撑8、进出油旋转支撑座11、顶板12、底座15、轴承13和旋转内轴17；

电机连接盘7将动力电机6和旋转内轴17连接在一起，标准压力旋转支撑8、进出油旋转支撑座11和底座15组成试验基座，试验基座对压力传感器旋转测试台架4起支撑和固定作用。

进出油旋转支撑座11上设计两个油管接口10，油管接口10通过压力管与液压调节系统相连接，实现油液的供给功能。

标准压力旋转支撑座8上设计若干接口9，在接口9位置沿内壁一周加工凹槽；凹槽是连通旋转内轴油道与传感器的通道；标准压力旋转支撑座8固定不动，旋转内轴17沿轴中心旋转，无论被测油腔的油道旋转到什么位置，油道在凹槽的连通作用下始终与传感器连通，油压能直接作用于压力传感器的敏感头；压力传感器输出的压力值作为该油道的标准压力示值。接口9通过引压管与标准压力传感器相连接。

旋转内轴17作为压力传感器旋转测试台架核心部件之一，设计成一实心圆柱体，圆柱体两侧由一对轴承13支撑，旋转内轴17上加工若干独立的U型油道，U型油道将压力测试点与标准压力点上的两个传感器相连，其中有一对油道作为油液的出油口20和进油口22，其他油道作为压力测试点；顶板12能够固定进出油旋转支撑座11与被旋转内轴17在轴向的运动，同时能将油道一端堵住，防止漏油。

压力传感器旋转测试台架核心部件是被测油腔、旋转内轴、进出油旋转支撑和标准压力旋转支撑。这四个零件组合起来可以实现封闭被测油腔内压力的引出。被测油腔14内的压力管与旋转内轴17内的油管相通，形成U型管，U型管两端相同高度的液面压力相同。将压力传感器安装在17油道端部的接口9位置，即可测得被测油腔14内油管端部压力值。被测油腔14内油管端部压力值作为标准压力点来标定安装在旋转内轴17油道端部的传感器。被测油腔14内设计3个不同直径的测压点，分别为半径R1压力点18、半径R2压力点19和半径R3压力点21，其中，半径R3压力点21位于旋转内轴17上油道的内部，半径R1压力点18的直径大于旋转内轴17的外径，因此在旋转内轴位于被测油腔一侧的油道上对接一个压力管，将被测的压力传感器安装在压力管内，旋转内轴17的直径不够，可以通过接口9连接外部油管，使U型油道两端液面高度一致。能够一次性实现三个传感器、三种径向的旋转离心力特性的试验。试验步骤如下：

(a)试验前，按照试验要求在14是被测油腔内部加工旋转直径。

(b)将被测压力传感器安装到相应测点位置，连接好传感器线缆，调试好测试系统和压力传感器离心力特性试验装置，准备试验。

(c)按照试验要求设定试验温度，由试验用润滑油温度传感器显示温度值，当温度值在预设温度值±2℃区域内浮动，表示试验温度稳定。

(d)调节压力传感器旋转测试台架输出油压，使被测油腔内油压稳定在预设压力值±2％FS范围内浮动，表示试验压力稳定。

(e)调节压力传感器旋转测试台架输出转速，令转速按照预定值循序输出。当转速在±2r/min区域内浮动，表示转速稳定，开始记录测试相关数据。直至各转速点试验结束。

(f)重复步骤(e)(f)，直至所有压力点均完成循环试验。

(g)重复步骤(c)(e)(f)，直至所有温度点均完成循环试验。

(h)若需要更换传感器或旋转直径，则重复步骤(b)(c)(e)(f)，直至所有传感器按照预定直径均完成循环试验。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种压力传感器旋转离心力特性试验系统，其特征在于，该系统包括数据采集显示系统、压力传感器旋转测试台架和液压调节系统；

所述压力传感器旋转测试台架采用在U型油道内等高度处静压标定旋转状态下的压力传感器的形式，U型油道一端安装被测压力传感器，另一端安装标准压力传感器，U型油道与被测油腔相通，标准压力传感器固定不动，输出的压力值作为该U型油道的标准压力；被测压力传感器与U型油道同步旋转，输出压力值作为示值；所述液压调节系统为压力传感器旋转测试台架中的被测油腔供油，实现被测油腔内油液的压力、温度和流量的精确控制，所述数据采集系统实现被测油腔中油液的压力、温度和流量的实时测试，还能够为液压调节系统提供反馈信号；

所述压力传感器旋转测试台架包括动力电机、标准压力旋转支撑座、进出油旋转支撑座、轴承和旋转内轴；

所述旋转内轴上加工若干独立的U型油道，U型油道将压力测试点与标准压力点上的两个压力传感器相连，其中有一对U型油道作为油液的出口和入口，其他U型油道作为压力测试点；

所述标准压力旋转支撑座的圆柱体上沿轴向均匀分布压力传感器安装接口，在压力传感器安装接口位置沿内壁一周加工凹槽；凹槽是连通旋转内轴上的U型油道与压力传感器的通道；标准压力旋转支撑座固定不动，旋转内轴沿轴中心旋转，无论被测油腔的油道旋转到什么位置，U型油道在凹槽的连通作用下始终与压力传感器连通，油压能直接作用于压力传感器的敏感头；压力传感器输出的压力值作为该U型油道的标准压力示值；

所述标准压力旋转支撑座和进出油旋转支撑座在对接后形成一个封闭的被测油腔，旋转内轴通过轴承安装在标准压力旋转支撑座和右基座构成的安装腔内，旋转内轴上的U型油道的两端分别对应压力传感器安装接口和被测油腔，所述动力电机驱动旋转内轴相对于标准压力旋转支撑座和进出油旋转支撑座转动。

2.如权利要求1所述的压力传感器旋转离心力特性试验系统，其特征在于，所述U型油道位于旋转内轴一侧的液面高度小于被测油腔一侧的液面高度时，通过在标准压力旋转支撑座的接口上连接外部油管，使U型油道两端液面高度一致。

3.如权利要求2所述的压力传感器旋转离心力特性试验系统，其特征在于，所述液压调节系统包括油箱、操纵油泵电机组、压力控制系统、温度控制系统、流量控制系统、回油系统及辅助系统；压力控制系统由比例溢流阀与压力传感器形成闭环控制，控制静态油腔结构内部液体的压力；温度控制系统由加热器、冷却器与温度传感器形成闭环控制，用于精确控制静态油腔结构内部液体的温度；流量控制系统由变频电机无级调速与流量计形成闭环控制，实现试验所需流量的精确控制；操纵油泵电机组和回油系统由控制器统一控制，对油液进行输出和回收控制系统所需油液；辅助系统的润滑单元提供试验台所需的润滑油液，过滤装置确保了油液的清洁度。

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