升高车计量阀门特性研究的数值模拟方法和实验方法,  中山小榄出租升高车, 中山小榄租赁升高车, 中山升高车   升高车计量阀门主要由阀门和流量计组成，阀门为管路中流体压力、流量、速度等的调节和控制元件，本文选用的阀门为旋转式套筒调节阀；流量计为流体流量、压力、温度等的监测元件，其精度的高低对升高车计量阀门设计研究有着重要的影响，本文选用流量计为旋进旋涡流量计。将套筒调节阀和旋进旋涡流量计进行整合，从而兼具阀门和流量计的功能。接下来分析升高车计量阀门各部分组成及工作原理。

    套筒调节阀的结构及工作原理,  阀门中的套筒类调节阀以其允许压差范围大、调节性能可靠、阀杆旋转90度即可实现阀门的启闭等特点被广泛应用于工业生产中。本课题所研究的阀门为旋转型套筒调节阀，在套筒调节阀的套筒上开有一个或多个节流窗口，节流窗口的形状决定了流体过流断面的大小，从而影响调节阀的调节特性，我们可根据所需要的调节性能选择合适的阀门节流窗口形状和面积。

       （1）套筒调节阀的主要组成部件有：阀杆、套筒、阀体和阀瓣。阀杆：作为阀门启闭的传动装置，其顶端接有手柄等控制结构，底端带动阀芯运动，本课题所采用套筒调节阀的阀杆底端直接与阀瓣连接，阀杆转动并带动底端的阀瓣转动。为防止阀杆处的泄漏，在阀杆和阀体之间装有填料或密封圈。套筒：作为阀芯的重要组成部分，套筒窗口为流体经过阀门的最小过流断面，它的面积和形状影响着阀门的性能。本课题所采用调节阀的套筒通过定位销固定在阀体内部，套筒两端对称开有椭圆形节流窗口。阀体：是阀杆、套筒、阀瓣等安装的基体，根据阀门使用条件的压力等级和温度等采用不同的材料和加工工艺。阀瓣：阀瓣的移动或旋转直接实现对流体的控制和调节，阀瓣的旋转运动主要由阀杆带动。本课题所采用套筒调节阀的阀瓣开有和套筒相同的节流窗口，阀杆带动阀瓣在套筒内做旋转运动。

      （2）套筒调节阀的工作原理，套筒固定在阀体内，套筒的两端开有相同形状的椭圆形窗口，阀杆与阀瓣加工成一体结构。通过流动示意图可直观地展现出流体在阀门内部的流动规律，当流体到达套筒调节阀上游时，通过阀门入口到达套筒调节阀阀芯内部，驱动装置驱动阀杆运动，阀杆带动阀瓣转动，当阀瓣节流窗口和套筒节流窗口有重合时，流体通过阀门的节流窗口流出，最后从套筒调节阀出口端流出。因此可以通过改变节流窗口的形状和面积来获得不同的调节特性的阀门。

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      旋进旋涡流量计的结构及工作原理:  （1）旋进旋涡流量计的结构组成旋进旋涡流量计，主要由起旋器（螺旋叶片）、壳体（类似文丘里管）、压电陶瓷传感器、流量积算仪和消旋器组成。各部件主要功能如下：起旋器：将起旋器加工成不同角度的螺旋叶片，并安装在壳体收缩段的前端，起到了迫使流经起旋器的流体围绕其中心轴线做螺旋式旋转运动的作用。流体流入流体流出123411壳体：其结构类似于文丘里管，具有一定形状的流体通道（根据流动方向依次为：入口段、收缩段、喉部、扩张段和出口段），壳体的两端带有法兰或螺纹，便于与管道连接。根据伯努利方程，当旋涡流流经壳体收缩段时，过流断面面积减小，促使流体速度加快、动能增加，出现旋涡进动现象。在喉部开有压力和温度监测孔，方便传感器的安装。压电陶瓷传感器：安装在壳体喉部的监测孔内，当有流体流动时，压电陶瓷传感器便会检测到流体的压力，根据压力转化为旋涡流的进动频率。流量积算仪：对压电陶瓷传感器监测到的压力信号进行滤波、降噪等处理，最后以脉冲信号的形式显示出来，主要由压力、温度和流量检测通道等组成，并对气体流量进行温度和压力补偿，转换成标况流量值。消旋器：安装在壳体出口段，由多个直叶片组成，用于消除由起旋器产生旋涡流的旋转，减少对下游流动的影响。

     （2）旋进旋涡流量计的工作原理,  展示了旋进旋涡流量计内部流体旋涡进动效应的工作原理，流体从流量计的进口端流入后，在起旋器的作用下迫使流体做螺旋式旋转运动，我们称之为旋涡流，旋涡流的中心称为“涡核”。流体到达收缩段后，壳体截面逐渐收缩，促使壳体收缩段内旋涡流的流动速度加快、动能增大，沿流线方向旋涡流的涡核直径会涿渐减小。流体流出喉部后的过流断面不断增大，到达扩张段的流体流动速度降低，并形成回流，此时涡核会绕流量计的中心轴线做螺旋运动。旋涡流进动频率与流量呈正比，根据这一特性可将检测旋涡进动频率可转换为流体的流量值。旋进旋涡流量计压电传感器监测到的频率范围较宽，因此它的流量量程也较大。

     （3）旋进旋涡流量计实验标定利用文丘里音速喷嘴标定装置对旋进旋涡流量计进行实验标定，文丘里音速喷嘴标定装置，环境温度恒定在20℃，该装置测量范围广，主要由真空泵机组、音速喷嘴、泵前阀门、温度和压力传感器以及管路系统等组成。流量标定装置的基本工作原理是：设定需要标定的流量值，根据流量值选定合适的文丘里喷嘴组合，组成标准流量装置。在真空泵的作用下，气体流经旋进旋涡流量计，然后进入容器经文丘里音速喷嘴流出，最后到达真空泵机组。通过文丘里喷嘴的气体质量流量与通过旋进旋涡流量计的气体质量流量相同，根据这一特性对流量计进行标定。对于旋进旋涡流量计会选择几种不同的流量进行标定，对于不同的标定流量值，可以根据上述方法选用各种喷嘴组合，流量计同时还受到环境的影响，需要对流量值进行参数修正。

   （4）旋涡进动现象经典理论是基于理论力学的方法发展而来的，可以清楚地解释旋进旋涡流量计内部的旋涡进动现象，该理论指出涡核的运动可被视为刚体运动进行理论分析。图假设陀螺的角动量的矢量bI，为旋转角速度，I为惯量矩且与自转轴O重合。根据泊松公式和动量矩定理得知：bI将式2-(1)整合后得到：mgrI为自转角速度，涡核以一定的角速度绕着O轴自转。在重力G的作用下使自转轴产生向下的力矩T，从而迫使涡核绕OZ轴转动，通过理论分析很好地解释了旋进旋涡流量计陀螺近似理论的基本原理，对于旋进旋涡流量计来说，它的旋涡进动频率与流量存在着一定的关系。

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