一种体积管摩擦力测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种体积管摩擦力测量装置及方法，该摩擦力测量装置包括体积管、活塞、感应器和控制器，活塞安装在体积管内，其可沿体积管的轴向移动；感应器固定安装在体积管上，其探头延伸至体积管内，且其与控制器通讯连接，用于感应活塞所在的位置，并将对应的位置信号发送给控制器，控制器接收对应的位置信号并计算出体积管的摩擦力。本发明专利技术的有益效果是结构简单，设计合理，可快速测量活塞与体积管之间的摩擦力，测量方便，且精确度高。且精确度高。且精确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种体积管摩擦力测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及体积管摩擦力测量
，具体涉及一种体积管摩擦力测量装置及方法。

技术介绍

[0002]体积管标准器活塞摩檫力测量。目前计量用体积管在活塞装配时未进行摩擦力测量，在活塞更换、维保上大多凭借经验进行，对体积管与活塞的在动态密封上没有可靠的测试装置和方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种体积管摩擦力测量装置及方法，旨在解决现有技术中的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一种体积管摩擦力测量装置，包括体积管、活塞、感应器和控制器，所述活塞安装在所述体积管内，其可沿所述体积管的轴向移动；所述感应器固定安装在所述体积管上，其探头延伸至所述体积管内，且其与所述控制器通讯连接，用于感应所述活塞所在的位置，并将对应的位置信号发送给所述控制器，所述控制器接收对应的位置信号并计算出所述体积管的摩擦力。
[0006]本专利技术的有益效果是：测量时，首先，通过感应器检测活塞在体积管内的两个位置，并将对应的位置信号发送给控制器；然后，控制器接收对应的位置信号并计算出体积管的摩擦力。
[0007]本专利技术结构简单，设计合理，可快速测量活塞与体积管之间的摩擦力，测量方便，且精确度高。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，还包括驱动组件，所述驱动组件通过传动件与所述活塞传动连接，用于驱动所述活塞移动。<br/>[0010]采用上述进一步方案的有益效果是测量时，通过驱动组件驱动活塞在体积管内移动，实现活塞的自动移动，以便体积管摩擦力的测量，测量方便。
[0011]进一步，所述传动件为连杆，所述连杆的两端分别与所述活塞和所述驱动组件固定连接。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，通过连杆实现活塞与驱动组件之间的连接，连接方便。
[0013]进一步，所述驱动组件包括滑台和伺服电机，所述滑台固定安装在所述体积管的一端；所述伺服电机固定安装在所述滑台上，其驱动端沿所述体积管的轴向延伸，且通过传动器与所述传动件连接，并与所述控制器通讯连接。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是测量时，伺服电机转动，并通过传动器带动传
动件及活塞水平一端，从而实现活塞的自动移动，以便体积管摩擦力的测量，测量方便。
[0015]进一步，所述传动器为丝杠传动器，所述丝杠传动器安装在所述滑台上，其上的螺母与所述传动件固定连接。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，利用丝杆传动器将自身的转动转变为其上螺母及传动件和活塞的直线移动，传动方便。
[0017]进一步，所述传动器为同步带传动器，所述同步带传动器安装在所述滑台上，其上的滑块与所述传动件固定连接。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，利用同步带传动器将自身同步带的转动转变为其上滑块及传动件和活塞的直线移动，传动方便。
[0019]进一步，所述感应器包括多个电子开关，多个所述电子开关沿所述体积管的轴向依次均匀间隔的固定安装在所述体积管上，其分别延伸至所述体积管内，并分别与所述控制器通讯连接。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是测量时，活塞在移动的过程中通过多个电子开关分别检测活塞的位置，并将对应的位置信号发送给控制器，检测方便。
[0021]进一步，所述感应器包括多个位置传感器，多个所述位置传感器沿所述体积管的轴向依次均匀间隔的固定安装在所述体积管上，其分别延伸至所述体积管内，并分别与所述控制器通讯连接。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是测量时，活塞在移动的过程中通过多个位置传感器分别检测活塞的位置，并将对应的位置信号发送给控制器，检测方便。
[0023]进一步，所述活塞呈圆柱体状结构，其边缘分别与所述体积管的内壁滑动的贴合。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是活塞的形状设计合理，以便与体积管更好的滑动贴合，从而便于计算出体积管与活塞之间的摩擦力。
[0025]本专利技术还涉及一种采用如上所述的体积管摩擦力测量装置测量摩擦力的方法，包括以下具体步骤：
[0026]S1：活塞在伺服电机的驱动下做匀速直线运动，所述活塞在运动方向上受力平衡，根据牛顿第二运动定律，可得：
[0027]F
f
＝F+F
Z
ꢀꢀ
(1)
[0028]式中：F为所述伺服电机的推力，单位是N，F
f
为所述活塞与体积管之间的摩擦力，单位是N，F
Z
为所述活塞所受空气的阻力，单位是N；
[0029]S2：所述伺服电机的扭矩T可表示为所述活塞所受推力的函数关系为：
[0030][0031]而且v＝ω
·
r
ꢀꢀ
(3)
[0032]式中：ω为所述伺服电机的额定转速，单位是r/s；T为所述伺服电机的转矩，单位是N
·
mm；F为所述伺服电机的推力，单位是N；v为所述活塞的运动速度，单位是mm/s；I为所述伺服电机的电流，单位是mA；a和k分别为常数；r为所述伺服电机的轴半径，单位是m；
[0033]由上述式(2)和式(3)可获知，所述活塞所受推力即所述伺服电机的推力为：
[0034][0035]S3：所述伺服电机带动所述活塞在所述体积管内的运动速度远远低于压力波在所
述体积管内的速度，且所述伺服电机带动所述活塞在所述体积管内做匀速直线运动，可以近似认为所述体积管内空气密度相同，故空气对所述活塞运动的阻力与所述活塞运动的速度关系如下：
[0036]F
z
＝b
·
v2+c
·
v+d
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0037]式中：F
z
为所述活塞所受空气阻力，单位是N；v为所述活塞的运动速度，单位是mm/s；b、c和d分别为常数；
[0038]S4：将式(4)和式(5)带入(1)式中，简化统一整理表达为：
[0039]F
f
＝a0·
I+a1·
v2+a2·
v+a3ꢀꢀ
(6)
[0040]式中：a0、a1、a2和a3分别为常数；
[0041]由于滑动摩擦力F
f
不随运动速度的变化而变化，所以通过改变所述活塞的速度，测量对应速度下所述伺服电机的电流即可通过曲线拟合计算出摩擦力F
f
；
[0042]并在MATLAB中，用多项式曲线拟合命令ployfit进行多项式拟合，获得a0，a1，a2，a3的值即可得到式(6)的具体表达式，进而计算所述体积管内所述活塞运动的滑动摩擦力。
[0043]采用上述进一步方案的有益效果是本专利技术提供一种体积管摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体积管摩擦力测量装置，其特征在于：包括体积管(1)、活塞(2)、感应器和控制器，所述活塞(2)安装在所述体积管(1)内，其可沿所述体积管(1)的轴向移动；所述感应器固定安装在所述体积管(1)上，其探头延伸至所述体积管(1)内，且其与所述控制器通讯连接，用于感应所述活塞(2)所在的位置，并将对应的位置信号发送给所述控制器，所述控制器接收对应的位置信号并计算出所述体积管(1)的摩擦力。2.根据权利要求1所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：还包括驱动组件，所述驱动组件通过传动件与所述活塞(2)传动连接，用于驱动所述活塞(2)移动。3.根据权利要求2所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述传动件为连杆(3)，所述连杆(3)的两端分别与所述活塞(2)和所述驱动组件固定连接。4.根据权利要求2所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述驱动组件包括滑台(4)和伺服电机(5)，所述滑台(4)固定安装在所述体积管(1)的一端；所述伺服电机(5)固定安装在所述滑台(4)上，其驱动端沿所述体积管(1)的轴向延伸，且通过传动器与所述传动件连接，并与所述控制器通讯连接。5.根据权利要求4所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述传动器为丝杠传动器，所述丝杠传动器安装在所述滑台(4)上，其上的螺母与所述传动件固定连接。6.根据权利要求4所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述传动器为同步带传动器，所述同步带传动器安装在所述滑台(4)上，其上的滑块与所述传动件固定连接。7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述感应器包括多个电子开关(6)，多个所述电子开关(6)沿所述体积管(1)的轴向依次均匀间隔的固定安装在所述体积管(1)上，其分别延伸至所述体积管(1)内，并分别与所述控制器通讯连接。8.根据权利要求4
‑
6任一项所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述感应器包括多个位置传感器，多个所述位置传感器沿所述体积管(1)的轴向依次均匀间隔的固定安装在所述体积管(1)上，其分别延伸至所述体积管(1)内，并分别与所述控制器通讯连接。9.根据权利要求4
‑
6任一项所述的体积管摩擦力测量装置，其特征在于：所述活塞(2)呈圆柱体状结构，其边缘分别与所述体积管(1)的内壁滑动的贴合。10.一种采用如权利要求4
‑
9任一项所述的体积管摩擦力测量装置测量摩擦力的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：活塞(2)在伺服电机(5)的驱动下做匀速直线运动，所述活...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博韬，侯阳，杨阔，青青，陈正文，王柯栩，付顺康，韩涛，徐明，裴全斌，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：