气动压差水银柱式测量仪的应用研究.pdf

液 压 气 动 与 密 d - ／ 20 1 5年 第 0 9期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ ] ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 9 ． 0 1 0 气动压差水银柱式测量仪的应用研究 刘春林 ， 赖 尚丁， 赵晓云 宁波大红鹰学院 机电学院， 浙江 宁波3 1 5 1 7 5 摘 要 该文就气动压差水银柱式测量仪的工作原理、 性能、 进行了应用研究。在气动压差传感器测量仪中， 水银柱式气动测量仪采用 恒定的气压力 ， 通过节流喷嘴， 当节流喷嘴和被测工件之间的间隙增大而引起流量增加时， 这时节流喷嘴和测量喷嘴之间的压力降 低， 通过灵敏的水银柱高度压力计的变化指示出工件的尺寸数值。 关键词 气动测量； 水银柱式测量仪； 原理 ； 性能 中图分类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 9 0 0 3 2 0 2 Re s e a r c h o n Ap pl i c a t i o n o f t h e P ne u ma t i c M e r c u r y Col u mn Di ffe r e n t i a l Pr e s s u r e M e a s u r i n g I n s t r u me n t L I U Ch u n - l i n， L AI S h a n g - d i n g。 Z HA0 Xi a o - y u n , S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g o f Ni n g b o Da h o n g y i n g Un i v e r s i t y , Ni n g b o 3 1 5 1 7 5 ， C h i n a Abs t r a c t T h i s p a p e r i s p n e u ma t i c d i ffe r e n t i a l p r e s s u r e p rin c i pl e o f wo r k ， t h e me r c u r y c o l u mn me a s u r i n g i n s t r u me n t o f p e rfo r m a n c e ， a p p l i - c a t i o n r e s e a r c h ． I n t h e p n e uma t i c p r e s s u r e d i ffe r e n c e s e n s o r me a s u r i n g i n s t r u me n t ， t h e me r c u r y c o l u mn p n e uma t i c me a s u r i n g i n s t r u m e n t U S i n g g a s p r e s s u r e c o n s t a n t ，t h r o u g h t h e t h r o t t l e n o z z l e ， wh e n t h e t h r o t t l e n o z z l e a n d t h e me a s ur e d g a p b e t we e n the wo r k p i e c e i n c r e a s e s c a u s e d b y t h e i n c r e a s e d flO W, the n b e tw e e n t h e t h r o t t l e n o z z l e a n d n o z z l e p r e s s u r e d r o p ， c h a n g e t h r o u g h a s e n s i t i v e me r c u r y c o l u mn ma n o m - e t e r i n dic me s tha t the d i me n s i o n o f w0 r k p i e c e ． Ke y wo r d s p n e u m a t i c me a s ur e me n t ； t h e me r c u r y c o l u mn me a s ure me n t i n s t r u me n t ； p ri n c i p l e ； p e r f o rm an c e O 引言 气 动测量仪是气压经过滤 的空气 ， 以恒定 的气压 力 ， 通过节流喷嘴 ， 当节流喷嘴和被测工件之间的间隙 增大而引起流量增加时， 这时节流喷嘴和澳 4 量喷嘴之 间的压力降低， 通过灵敏的压力计指示出工件的尺寸。 为了提高灵敏度， 也可以做成差压式， 气流分成两 路 ， 每一通道都有一个 固定的节流孑 L 。在下通道 内的 空气 ， 通过测量喷嘴排人大气 ， 而在上通道中的空气 ， 通过调节阀排人大气。这个阀用来调节压差计零位 的， 被测工件的尺寸通过压差计表示出来。 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 1 5 作者简介 刘春林 1 9 5 3 一 ， 男， 山东济南人， 教授， 学士， 主要从事液压 与气压传动方面的科研与教学。 1 水银柱式测量仪的工作原理 在气动压差传感器测量仪中， 水银柱式气动测量 仪就是属于此类 。图 1 就是水银柱式气动测量仪的工 作原理图。见图1 所示， 压缩空气 p 经过滤清器6 ， 从 进气阀1 进人稳压器2 ， 使压缩空气保持稳定的工作压 力P ， 然后进入分配器 7 中。气流在分配器中分成两 路， 一路经喷嘴d 进人测压气室8 ， 其压力为P 。 ， 再通到 测量头 1 3 ， 经喷嘴d ， 与被测工件 1 4 表面所形成的间隙 z而流人大气 ， 另一路经节流喷嘴 进入预压气室4 ， 再通过调节阀5 与大气相通。调节阀5 调定后， 预压气 室4 内即为一恒定压力， 可由压力表3 显示出来。水银 差压计 l 1 下端的薄膜气室 1 2 与测压气 室 8 相 通 ； 上端 则通过防溢瓶 9 与预压室 4 相通 。上下 的压力差 由水 银柱的高度示出。 上接第 4 3 页 提。液压软管超压会爆裂 ， 要找到超压原 因 ， 才能杜绝 管路故障再次发生。对于不锈钢管路的液压系统， 因 为不锈钢材质特殊性 ， 热传导率小， 线膨胀系数大； 只 有选择合适的焊接工艺 ， 才能避免产生焊接裂纹并影 响管路强度。 参考文献 【 l 】 萨澳丹佛斯． 9 0 系列柱塞泵技术手册[ Z ] ． A me s S a u e r D a n ． 3 2 f o s s U S C o m p a n y ， 2 0 0 4 ． 【 2 ] 中国机械工程学会焊接学会． 焊接手册[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 】 张怿， 等． 大型飞机起落架液压管路布置【 J 】 ． 液压与气动， 2 0 1 4 ， 4 1 0 7 1 0 9 ． 【 4 】 石建伟． 液压机管路设计关键 问题[ J 】 ． 装备制造技术， 2 0 1 4 ， 5 2 9 8 3 0 0 ． 【 5 】 田富， 等． 履带运输车行走驱动液压系统的设计[ J ] ． 液压与气 动， 2 0 1 4 ， 1 7 0 7 2 ． Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 9 ． 2 01 5 卜进气阀 2 一 稳压器3 一 压力表4 一 预压气室5 一 调节阀6 一 过滤器 7 一 分配器8 一 测压气室9 一 防溢瓶1 0 一 电触点1 卜水银压差计 1 2 一 薄膜气室1 3 一 测量头1 4 一 被测工件 图1水银柱式测量仪的工作原理 测量时， 预压室4 的压力P y 用调节阀预先调定 ， 测 压室 8 的压力 p 则 随测量 间隙Z的变化而变化 。间隙 大小的变化值△ z由差压计 1 1 的水银柱高度变化△ 日示 出， △ 日与△ z 之比为量仪的放大倍率， 即 ， K 2 水银柱式测量仪的性能分析 通过试验可得测量仪的特性曲线， 如图2 所示。其 中B C 段称为线性段 即放大倍率不变 ， B C 所对应的 横坐标 b 、 c 的数值 即为量仪的测量范围 | s 。一般的放 大倍率K 是指在测量范围s 以内而言， D 6 表示测量范 围开始时 ， 测量喷嘴与被测表面间的距离 ， 称为初始间 隙 △。 D 图 2 测量仪 的特性 曲线 根据试验和理论分析， 放大倍率K 与工作压力P 和 测 量 喷嘴 直径 成 正 比 ， 与 主 喷嘴直 径 d 平方 成反 比， 即 c等 式中 c 量仪常数。 工作压力P 通常选为0 ． 1 0 ． 2 5 MP a ， d ， 根据被测工 件选定， 一般在调整好时就不再变动了。调整量仪时， 可以改变 的大小进行有级粗调， 通过稳压器改变p 进 行无极微调 ， 以得到所需的放大倍率 。 3 气动水银柱式测量仪的应用 在水银管 里可以按测量 范围分别设置 电触点 l 0 ， 发出相应于测量的控制信号。根据测量要求不同， 量 仪管路连接可分为倒测和正测。所谓倒测， 即当间隙z 增大时， 水银柱降低， 管路连接见图1 所示。正测与倒 测管路连接不 同之处是把差压计的两端换接一下 即可。 水银柱式气动量仪必须注意水银计的密封， 以防 止水银表面氧化 ， 使电触点接触不良， 而降低量仪的使 用效果 。 4 结论 气动测量是利用一个喷嘴向被测工件表面喷射空 气流， 工件表面接近喷嘴时所产生的节流效应与两者 之间的间隙有一定关系 ， 利用这个原理来测量工件的 尺寸。 气动传感器的应用范围很广， 采用不同结构型式 的测量头便可测量不同的参数。由于非接触式测量 ， 量头不会磨损 ； 放大倍数高 ， 具有较高的测量精度和灵 敏度； 可以用于测量工件的尺寸偏差， 也可以测量几何 形状和相对位置偏差 ； 可 以检验形状复杂的表面和用 其他方法难以进行测量的内部尺寸。但是气动量仪具 有较高的可靠性和稳定性 ， 应对气源的过滤和稳定等 方面提出较高的要求。 参考文献 ⋯ 1 路甬祥． 液压气动技术手册【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3 ． [ 2 ]2 周骥平， 林岗． 机械制造 自动化技术[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ． 2 0 0 3 ． 【 3 】 李向明， 谈宇． 机床 自动化与 自动线【 M 】 ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 1 ． [ 4 ] 俞启容． 机床液压传动【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 3 ． 【 5 】 雷天觉． 新编液压工程手册【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 8 ． [ 6 】 何存兴， 张铁华． 液压传动与气压传动[ M 】 ． 武汉 华中科技大 学出版社， 2 0 0 2 ． [ 7 】 全燕鸣． 机械制造 自动化[ M ] ． 广州 华南理工大学出版社， 2 0 0 8 ． [ 8 】 李书明， 张驰 ， 白杰． 基于计算机控制的飞机气动附件试验 台测试系统的设计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 0 ， 4 5 6 - 5 8 ．