磁悬浮转筒流体阻尼测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种磁悬浮转筒流体阻尼测量装置，包括电机、二维平移支架、圆柱、转速测控仪、磁悬浮转筒、力矩测定仪、张丝、细杆、磁场控制器、温度计、密封机箱和托盘；电机带动圆柱转动，转速测控仪控制圆柱的转速，磁悬浮转筒在磁场控制器产生的磁场作用下悬浮于流体中，位于圆柱外面，中心轴与圆柱共轴，转动的圆柱带动圆柱与磁悬浮转筒间的流体旋转，旋转流体带动磁悬浮转筒转动，固定于磁悬浮转筒上的细杆同时转动，使绕于细杆上的张丝慢慢缠绕，最终张丝力矩与流体阻尼力矩平衡而使磁悬浮转筒停止转动，由转速和转动力矩等参数算出流体的阻尼系数，该技术可用于机车制造、航空航天等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体的物理参数的测量装置，特别是涉及一种流体阻尼物理量测量装置，应用于流体力学测量

技术介绍
对于液体或空气等流体的阻尼测量，常用的主动测量方法是基于运动传递，运动主体带动被测流体运动，然后采用直接或间接的方法测量流体阻尼力或力矩。其中一种方法亦是将流体运动转化为其他物体的运动，通过测量该物体的运动参数间接测得流体的阻尼参数。在此过程中，额外的运动损耗可能降低测量精度，也可能增加测量难度。公开号为CN105185201A的一种变温空气粘滞系数测定仪，由两块相互平行、上下间距靠近且可沿同一轴线转动的圆盘构成，下圆盘可在电机的带动下定轴旋转，与它靠近的上圆盘则被一个扭丝悬挂。这种结构由于上圆盘本身的转动损耗，如轴承摩擦等，将降低测量精度。公开号为CN205333469U的一种液体粘滞系数测量仪器，动力电机带动转盘，装有测量液体的容器放置在转盘上，容器被动转动而使液体转动，这种结构的转盘与容器之间存在力学阻尼摩擦而使测量精度降低。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种磁悬浮转筒流体阻尼测量仪，采用磁悬浮转筒，和被测流体之间保持纯转动模式，并实现运动交换，在测量磁悬浮转筒的转动力矩时没有额外的附加摩擦力矩，从而得到流体的纯转动参量以及阻尼系数。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述专利技术构思：本专利技术针对附加运动损耗问题，将流体运动转换的被测物体——转筒设计为磁悬浮转筒，磁悬浮转筒悬浮于流体中，自身没有额外的摩擦阻尼损耗，仅和被测流体进行动量、能量交换，而对磁悬浮转筒的运动参数进行直接测量，再计算得到流体的阻尼参数，从而提高了测量精度。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案：一种磁悬浮转筒流体阻尼测量仪，包括密封机箱、转动系统、主控制器、磁悬浮执行装置和流体测量装置，具体为：将待测流体注入到密封机箱中；转动系统由电机、二维平移支架和圆柱组成，圆柱具有设定直径尺寸，电机和二维平移支架安装在密封机箱外部，电机的传动主轴竖直设置，圆柱设置于密封机箱内并浸入待测流体中，电机的传动主轴对圆柱进行同轴传动，使电机驱动圆柱进行同步转动；磁悬浮执行装置包括磁悬浮转筒、磁场控制器和托盘，磁悬浮转筒设置于密封机箱内并浸入待测流体中，磁悬浮转筒具有设定直径尺寸，磁场控制器安装在密封机箱壁上，磁场控制器的信号端与主控制器的信号端连接，磁场控制器控制磁悬浮转筒，使磁悬浮转筒悬浮于待测流体中的设定深度位置处，通过调节二维平移支架，使电机的传动主轴进行水平面位置的二维横移调整，使磁悬浮转筒的一侧端面朝向圆柱，并使磁悬浮转筒和圆柱形成具有间隙的套装的同轴传力装置，磁悬浮转筒和圆柱保持共轴而非接触状态，在磁悬浮转筒和圆柱形成间隙空间，在间隙中充满待测流体作为传力介质，形成中间流体层，圆柱转动时能带动中间流体层转动，而转动的中间流体层也能带动磁悬浮转筒转动，使圆柱的表面通过中间流体层向磁悬浮转筒的表面传递扭力；流体测量装置包括转速测控仪、温度计、主控制器、磁悬浮转筒、张丝、细杆和力矩测定仪，转速测控仪的指令信号端与电机的接收信号端连接，转速测控仪的信号端与主控制器的信号端连接，由转速测控仪控制圆柱的转速，温度计的信号端与主控制器的信号端连接，温度计测量待测流体的温度，细杆固定安装在磁悬浮转筒的另一侧端面上，细杆具有设定直径尺寸，细杆和磁悬浮转筒共轴设置，使细杆在背向圆柱进行设置，力矩测定仪安装在密封机箱壁上，托盘设置于细杆和磁场控制器之间，在细杆上缠绕张丝，张丝的端头与力矩测定仪的扭力测量端或扭矩测量端固定连接，力矩测定仪的信号端与主控制器的信号端连接，细杆转动时，由于张丝的牵拉而产生反向扭力，由力矩测定仪测量张丝的扭力或扭力矩，通过主控制器计算得到待测流体的阻尼力矩或阻尼系数。作为本专利技术的第一种优选的技术方案，转动系统采用顶传动方式，将电机和二维平移支架安装在密封机箱的顶部，从上面带动位于下方的圆柱进行转动；磁悬浮执行装置采用磁悬浮推力提供方式，磁场控制器安装在磁悬浮转筒的下方，从下面通过磁场控制器对磁悬浮转筒施加方向向上的磁悬浮推力，使磁悬浮转筒悬置于待测流体中。作为本专利技术的第一种优选的技术方案的改进，磁悬浮转筒为顶部敞口的空心筒形装置，圆柱从上方向下垂插入到磁悬浮转筒内，并和磁悬浮转筒共轴，形成具有中间流体层的套装同轴传力装置，磁悬浮转筒的空心腔内径和圆柱的外径具有设定尺寸。作为本专利技术的第一种优选的技术方案的另一种改进，圆柱为底部敞口的空心筒形装置，磁悬浮转筒为圆柱形结构，磁悬浮转筒从下方向上插入到圆柱内，并和圆柱共轴，形成具有中间流体层的套装同轴传力装置，圆柱的空心腔内径和磁悬浮转筒的外径具有设定尺寸。作为本专利技术的第二种优选的技术方案，转动系统采用底传动方式，将电机和二维平移支架安装在密封机箱的底部，从下面带动位于上方的圆柱进行转动；磁悬浮执行装置采用磁悬浮吸力提供方式，磁场控制器安装在磁悬浮转筒的上方，从上面通过磁场控制器对磁悬浮转筒施加方向向上的磁悬浮吸力，使磁悬浮转筒悬置于待测流体中。作为本专利技术的第二种优选的技术方案的改进，磁悬浮转筒为底部敞口的空心筒形装置，圆柱从下方向上插入到磁悬浮转筒内，并和磁悬浮转筒共轴，形成具有中间流体层的套装同轴传力装置，磁悬浮转筒的空心腔内径和圆柱的外径具有设定尺寸。作为本专利技术的第二种优选的技术方案的另一种改进，圆柱为顶部敞口的空心筒形装置，磁悬浮转筒为圆柱形结构，磁悬浮转筒上方向下垂插入到圆柱内，并和圆柱共轴，形成具有中间流体层的套装同轴传力装置，圆柱的空心腔内径和磁悬浮转筒的外径具有设定尺寸。作为上述方案进一步优选的技术方案，磁场控制器设置于密封机箱内部，托盘固定安装在磁场控制器外壳表面上。本专利技术的技术原理如下：电机驱动圆柱转动，附在其表面的空气分子同速转动，通过流体分子动量传递，逐渐在转动圆柱与磁悬浮转筒间形成流体分子层流，而磁悬浮转筒开始时静止，在层流粘滞力矩的作用下开始转动，此时由张丝带动力矩仪给磁悬浮转筒一个反向作用力矩，在一定电机转速下张丝力矩和流体阻尼力矩平衡，磁悬浮转筒停止转动，此时流体阻尼系数由磁悬浮转筒直径、圆柱直径、细杆半径、圆柱转速、张丝力矩等参数确定。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术磁悬浮转筒流体阻尼测量仪对从动物体采用磁悬浮设计，克服了由直接接触、轴承承载等附加到从动物体所带来的摩擦阻力或阻尼阻力的影响，提高了用从动物体运动参数表征流体阻尼参数的精度；2.本专利技术磁悬浮转筒流体阻尼测量仪的磁悬浮转筒设计及其工作过程保证了圆柱、流体、磁悬浮转筒同轴转动的稳定性和可靠性；3.本专利技术磁悬浮转筒流体阻尼测量仪的转动的圆柱带动圆柱与磁悬浮转筒间的流体旋转，旋转流体带动磁悬浮转筒转动，固定于磁悬浮转筒上的细杆同时转动，使绕于细杆上的张丝慢慢缠绕，最终张丝力矩与流体阻尼力矩平衡而使磁悬浮转筒停止转动，由转速和转动力矩等参数算出流体的阻尼系数，该技术可用于机车制造、航空航天等领域。附图说明图1为本专利技术实施例一磁悬浮转筒流体阻尼测量仪的结构示意图。图2为本专利技术实施例一磁悬浮转筒流体阻尼测量仪的信号系统原理图。图3为本专利技术实施例二磁悬浮转筒流体阻尼测量仪的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮转筒流体阻尼测量仪，其特征在于：包括密封机箱(11)、转动系统、主控制器(13)、磁悬浮执行装置和流体测量装置，具体为：将待测流体注入到所述密封机箱(11)中；所述转动系统由电机(1)、二维平移支架(2)和圆柱(3)组成，所述圆柱(3)具有设定直径尺寸，所述电机(1)和二维平移支架(2)安装在所述密封机箱(11)外部，所述电机(1)的传动主轴竖直设置，所述圆柱(3)设置于所述密封机箱(11)内并浸入待测流体中，所述电机(1)的传动主轴对所述圆柱(3)进行同轴传动，使所述电机(1)驱动所述圆柱(3)进行同步转动；所述磁悬浮执行装置包括磁悬浮转筒(5)、磁场控制器(9)和托盘(12)，所述磁悬浮转筒(5)设置于所述密封机箱(11)内并浸入待测流体中，所述磁悬浮转筒(5)具有设定直径尺寸，所述磁场控制器(9)安装在所述密封机箱(11)壁上，所述磁场控制器(9)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述磁场控制器(9)控制所述磁悬浮转筒(5)，使所述磁悬浮转筒(5)悬浮于待测流体中的设定深度位置处，通过调节所述二维平移支架(2)，使所述电机(1)的传动主轴进行水平面位置的二维横移调整，使所述磁悬浮转筒(5)的一侧端面朝向所述圆柱(3)，并使所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)形成具有间隙的套装的同轴传力装置，所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)保持共轴而非接触状态，在所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)形成间隙空间，在间隙中充满待测流体作为传力介质，形成中间流体层，所述圆柱(3)转动时能带动中间流体层转动，而转动的中间流体层也能带动所述磁悬浮转筒(5)转动，使所述圆柱(3)的表面通过中间流体层向所述磁悬浮转筒(5)的表面传递扭力；所述流体测量装置包括转速测控仪(4)、温度计(10)、所述主控制器(13)、所述磁悬浮转筒(5)、张丝(7)、细杆(8)和力矩测定仪(6)，所述转速测控仪(4)的指令信号端与所述电机(1)的接收信号端连接，所述转速测控仪(4)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，由所述转速测控仪(4)控制所述圆柱(3)的转速，所述温度计(10)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述温度计(10)测量待测流体的温度，所述细杆(8)固定安装在所述磁悬浮转筒(5)的另一侧端面上，所述细杆(8)具有设定直径尺寸，所述细杆(8)和所述磁悬浮转筒(5)共轴设置，使所述细杆(8)在背向所述圆柱(3)进行设置，所述力矩测定仪(6)安装在所述密封机箱(11)壁上，所述托盘设置于所述细杆(8)和所述磁场控制器(9)之间，在所述细杆(8)上缠绕所述张丝(7)，所述张丝(7)的端头与所述力矩测定仪(6)的扭力测量端或扭矩测量端固定连接，所述力矩测定仪(6)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述细杆(8)转动时，由于所述张丝(7)的牵拉而产生反向扭力，由所述力矩测定仪(6)测量所述张丝(7)的扭力或扭力矩，通过所述主控制器(13)计算得到待测流体的阻尼力矩或阻尼系数。...

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮转筒流体阻尼测量仪，其特征在于：包括密封机箱(11)、转动系统、主控制器(13)、磁悬浮执行装置和流体测量装置，具体为：将待测流体注入到所述密封机箱(11)中；所述转动系统由电机(1)、二维平移支架(2)和圆柱(3)组成，所述圆柱(3)具有设定直径尺寸，所述电机(1)和二维平移支架(2)安装在所述密封机箱(11)外部，所述电机(1)的传动主轴竖直设置，所述圆柱(3)设置于所述密封机箱(11)内并浸入待测流体中，所述电机(1)的传动主轴对所述圆柱(3)进行同轴传动，使所述电机(1)驱动所述圆柱(3)进行同步转动；所述磁悬浮执行装置包括磁悬浮转筒(5)、磁场控制器(9)和托盘(12)，所述磁悬浮转筒(5)设置于所述密封机箱(11)内并浸入待测流体中，所述磁悬浮转筒(5)具有设定直径尺寸，所述磁场控制器(9)安装在所述密封机箱(11)壁上，所述磁场控制器(9)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述磁场控制器(9)控制所述磁悬浮转筒(5)，使所述磁悬浮转筒(5)悬浮于待测流体中的设定深度位置处，通过调节所述二维平移支架(2)，使所述电机(1)的传动主轴进行水平面位置的二维横移调整，使所述磁悬浮转筒(5)的一侧端面朝向所述圆柱(3)，并使所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)形成具有间隙的套装的同轴传力装置，所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)保持共轴而非接触状态，在所述磁悬浮转筒(5)和所述圆柱(3)形成间隙空间，在间隙中充满待测流体作为传力介质，形成中间流体层，所述圆柱(3)转动时能带动中间流体层转动，而转动的中间流体层也能带动所述磁悬浮转筒(5)转动，使所述圆柱(3)的表面通过中间流体层向所述磁悬浮转筒(5)的表面传递扭力；所述流体测量装置包括转速测控仪(4)、温度计(10)、所述主控制器(13)、所述磁悬浮转筒(5)、张丝(7)、细杆(8)和力矩测定仪(6)，所述转速测控仪(4)的指令信号端与所述电机(1)的接收信号端连接，所述转速测控仪(4)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，由所述转速测控仪(4)控制所述圆柱(3)的转速，所述温度计(10)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述温度计(10)测量待测流体的温度，所述细杆(8)固定安装在所述磁悬浮转筒(5)的另一侧端面上，所述细杆(8)具有设定直径尺寸，所述细杆(8)和所述磁悬浮转筒(5)共轴设置，使所述细杆(8)在背向所述圆柱(3)进行设置，所述力矩测定仪(6)安装在所述密封机箱(11)壁上，所述托盘设置于所述细杆(8)和所述磁场控制器(9)之间，在所述细杆(8)上缠绕所述张丝(7)，所述张丝(7)的端头与所述力矩测定仪(6)的扭力测量端或扭矩测量端固定连接，所述力矩测定仪(6)的信号端与所述主控制器(13)的信号端连接，所述细杆(8)转动时，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，王叶，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31