CN104236885B - 旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其包括：PC机；检测装置，其用于检测旋转压缩机的叶片在上下端盖之间滑动时，叶片与上下端盖之间产生的摩擦力；信号调理器，其用于采集并处理叶片与上下端盖之间产生的摩擦力信号；以及多通道数据采集卡，其与所述信号调理器连接，以把信号转化为数字信号并传输给所述PC机，并由所述PC机计算出叶片与上下端盖之间产生的摩擦力的平均值；所述PC机通过对不同的速度进行测试和统计来获得叶片与上下端盖之间的速度与摩擦力关系曲线。本发明通过在旋转压缩机本体上进行测试，能够避免其它因素的影响，并消除了反向间隙和摩擦，实现叶片在高速和零速区域连续的动态测量。

Description

旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***

技术领域

本发明涉及压缩机摩擦特性测试技术领域，特别涉及一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***。

背景技术

叶片式旋转压缩机是一种量大面广和影响深的典型容积式流体机械，被广泛应用于各种气体压缩设备和制冷空调装置。长期以来，叶片式旋转压缩机一直存在机械效率低和使用寿命短的缺陷，原因在于该类旋转压缩机普遍存在多个极易派生摩擦与磨损的运动副，要想提高叶片式旋转压缩机的机械效率和使用寿命，就必须设法降低其运动副的摩擦磨损，而要实现这一目标，则必须了解运动副的摩擦特性。

其中旋转压缩机的叶片与端盖之间的运动副就是其中之一。目前针对叶片式旋转压缩机运动副摩擦特性的研究，主要还是使用经典的库仑摩擦模型。然而，由于摩擦力与构件间的相对运动速度有关，且摩擦力的非线性特性主要存在于构件相对运动速度为零的区域附近。叶片式旋转压缩机正常运转的过程中，叶片的运动为直线往复运动，故旋转压缩机的叶片与上、下端盖的相对运动速度存在零速区。因此，要全面了解和掌握旋转压缩机的叶片和上、下端盖之间的摩擦力特性，并且通过摩擦模型描述这一特性，就必须既要能够描述速度为零区域的摩擦力，又要能够描述高速区域的摩擦力。

LuGre摩擦模型是现阶段机械工程领域对摩擦力描述最为精确和准确的摩擦模型之一，所以应用LuGre摩擦模型对旋转压缩机的叶片和上、下端盖之间的摩擦特性进行描述具有理论和实际意义。然而，对LuGre模型参数辨识的第一步就是获得摩擦力与速度的关系曲线。而在旋转压缩机的本体上对叶片与上、下端盖进行摩擦力特性测试却比较困难，测试受到的干扰因素多，影响测试的准确度，且难以实现叶片在零速反向区域下进行测量。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，从而克服对叶片式旋转压缩机的叶片与端盖之间的摩擦力特性进行测试困难，且受干扰因素多，难以实现叶片在零速反向区域下进行测量的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其中，包括：PC机；检测装置，其用于检测旋转压缩机的叶片在上下端盖之间滑动时，叶片与上下端盖之间产生的摩擦力；信号调理器，其用于采集并处理所述检测装置中叶片与上下端盖之间产生的摩擦力信号；以及多通道数据采集卡，其与所述信号调理器连接，以把由所述信号调理器处理后的信号转化为数字信号并传输给所述PC机，并由所述PC机计算出叶片与上下端盖之间产生的摩擦力的平均值；所述PC机对旋转压缩机的叶片以不同的速度滑动时叶片与上下端盖之间产生的平均摩擦力进行收集和统计，以获得叶片与上下端盖之间的摩擦力与速度关系曲线。

优选地，上述技术方案中，所述检测装置包括：一用于安装旋转压缩机的安装座；一通过丝杆机构驱动的滑台，该滑台与旋转压缩机的叶片通过连杆刚性连接以驱动叶片在旋转压缩机的上下端盖之间滑动；一安装于所述连杆与叶片的连接处的压力检测装置，该压力检测装置与所述信号调理器连接；以及伺服电机，其通过可编程控制器与所述PC机连接，该伺服电机用于驱动所述丝杆机构。

优选地，上述技术方案中，所述旋转压缩机的叶片与所述连杆通过一弹性铰链刚性连接，所述压力检测装置安装于所述连杆与弹性铰链的连接处。

优选地，上述技术方案中，所述压力检测装置为一压力传感器。

优选地，上述技术方案中，所述连杆上设置有位移传感器，该位移传感器与所述信号调理器连接，该位移传感器还通过反馈回路与所述可编程控制器连接。

优选地，上述技术方案中，所述PC机由LabVIEW语言编写测试界面。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明在旋转压缩机本体上进行测试，利用PC机对伺服电机进行控制，通过检测装置复原旋转压缩机的叶片的直线运动，可在不同的设定速度下，连续动态地实时测量旋转压缩机的叶片与端盖之间的摩擦力，尤其是还能够实现对旋转压缩机的叶片在零速反向区域下进行测量，以获得叶片与上下端盖之间的摩擦力与速度关系曲线。

附图说明

图1是根据本发明的旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***的结构示意图。

图2是根据本发明的检测装置的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-滑台座，2-滑台，3-连杆，4-弹性铰链，5-位移传感器，6-旋转压缩机，61-上端盖，62-下端盖，63-叶片，7-安装座。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其包括：PC机、检测装置、信号调理器及多通道数据采集卡，其中：

如图1所示，PC机由LabVIEW语言编写测试界面。检测装置用于检测旋转压缩机的叶片以不同的速度在上下端盖之间滑动时，叶片与上下端盖之间产生的摩擦力的大小，检测装置驱动叶片的滑动速度由PC机来设定和控制。信号调理器，其用于采集并处理检测装置中叶片与上下端盖之间产生的摩擦力信号。多通道数据采集卡与信号调理器电连接，以把由信号调理器处理后的信号转化为数字信号并传输给PC机，并由PC机计算出叶片与上下端盖之间产生的摩擦力的平均值，并将这一速度和此速度下对应的摩擦力平均值一一对应的标注在摩擦力—速度坐标系内，从而使PC机通过连续动态地实时测试和统计旋转压缩机的叶片与上下端盖在不同的速度下产生的摩擦力来获得叶片与上下端盖之间的摩擦力与速度关系曲线。

进一步地，如图1和图2所示，检测装置包括：安装座7、滑台座1、滑台2、连杆3、压力传感器及伺服电机，其中：安装座7用于支撑和固定安装旋转压缩机6，滑台2以能够滑动的方式设置于滑台座1上，滑台座1与安装座7连接在一起。滑台2由设置于滑台座1上的丝杆机构(图未视)驱动滑动，丝杆机构与伺服电机连接，伺服电机通过可编程控制器与PC机连接，PC机把控制信号传输给可编程控制器，再由可编程控制器控制伺服电机，从而通过PC机来设定和控制伺服电机的转速以达到设定和控制滑台2的直线滑动的速度的目的。滑台2与旋转压缩机6的叶片63通过连杆3刚性连接，滑台2滑动时，通过连杆3驱动叶片63在旋转压缩机6的上端盖61与下端盖62之间滑动。压力检测装置为一压力传感器(图未视)，其安装于滑台2与连杆3的连接处，压力传感器的两端分别与滑台2和连杆3螺纹连接，并有紧固装置固定。该压力传感器与所述信号调理器连接，以把压力信号传输到信号调理器中，当滑台2驱动叶片63作的直线运动为匀速直线运动时，旋转压缩机6的叶片63与旋转压缩机6的上端盖61及下端盖62之间的摩擦力f等于连杆3的推力，而连杆3的推力即为压力传感器检测到的压力F，即f＝F，则信号调理器采集到的压力大小的信号便是叶片63与上端盖61及下端盖62之间的摩擦力大小的信号，经信号调理器放大、滤波后，电压信号传寄给多通道数据采集卡，多通道数据采集卡将模拟信号转化为数字信号传输给PC机，PC机计算出该速度下的摩擦力平均值，进而标定出该速度下的平均摩擦力。优选地，旋转压缩机6的叶片63与连杆3之间通过一弹性铰链4刚性连接，该弹性铰链4为双圆弧弹性铰链，压力传感器安装于连杆3与弹性铰链4的连接处。滑台2、连杆3、弹性铰链4、压力传感器、叶片63之间的连接均为刚性连接，没有配合间隙，从而消除测试过程中产生的反向间隙和摩擦，且弹性铰链4可以消除偏心的影响。进一步地，连杆3上设置有位移传感器5，位移传感器5安装于安装座7上，位移传感器5的拉杆与连杆3刚性连接，该位移传感器5与信号调理器连接以把位移信号转输给信号调理器，且该位移传感器5还通过反馈回路与可编程控制器连接。位移传感器5用于监控叶片63的移动位置，避免叶片63移动超行程而脱离上端盖61与下端盖62。

实验开始，在高速区域下进行测量时，在PC机的控制界面设置实验需要的伺服电机的转速，并将信号依次传输给可编程控制器、伺服电机，伺服电机输出轴驱动丝杆机构，滑台2作直线运动以驱动叶片63在上端盖61与下端盖62之间作直线运动。待叶片63的直线运动为匀速直线运动时，旋转压缩机6的叶片63与旋转压缩机6的上端盖61和下端盖62之间的摩擦力f等于压力传感器检测到的压力值F。压力传感器输出电压信号，经过信号调理器7传寄给多通道数据采集卡，多通道数据采集卡将模拟信号转化为数字信号传输给PC机，PC机计算出该速度下的摩擦力平均值，进而标定出该速度下的摩擦力。以此类推，设定适当的速度间隔，分别测试，就能获得不同速度下的摩擦力，将速度和此速度下对应的摩擦力平均值一一对应的标注在摩擦力—速度坐标系内，以此获得叶片与端盖的摩擦力与速度关系曲线。

对叶片在零速反向区域摩擦力测试时，与前面所述相似，测试开始时设定伺服电机以较低的转速转动，一般设定在10^-5m/s数量级。同时设定旋转压缩机6的叶片63在合适的位置作为返回位置，即避免叶片63位于脱离上端盖61和下端盖62的位置。当位移传感器5检测到旋转压缩机6的叶片63运动到设定的返回位置时，伺服电机3转动。压力传感器实时记录这一过程中的压力F，因为各部件之间都为刚性连接，消除了反向间隙和摩擦，因此此时的压力F就等于旋转压缩机6的叶片63与旋转压缩机6的上端盖61和下端盖62之间的摩擦力f，即F＝f。这样便可以实时动态连续测定在零速反向区域的旋转压缩机6的叶片63与旋转压缩机6的上端盖61和下端盖62之间的摩擦力，通过计算同一速度下摩擦力的平均值，将速度和此速度下对应的摩擦力平均值一一对应的标注在摩擦力—速度坐标系内，同样设定适当的速度间隔，分别测试，就能获得不同速度下的摩擦力，再结合正常状态下的测量结果，从而完整的绘制出旋转压缩机6的叶片63与上端盖61和下端盖62之间的摩擦力-速度曲线。

本发明能够避免其它因素对摩擦力准确度的影响，同时消除了反向间隙和摩擦，还能够实现对在零速反向区域内的摩擦力的连续动态测量，以获得完整和准确的表示旋转压缩机6的叶片63与端盖的摩擦力与速度关系的曲线。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其特征在于，包括：

PC机；

检测装置，其用于检测旋转压缩机的叶片在上下端盖之间滑动时，叶片与上下端盖之间产生的摩擦力；

信号调理器，其用于采集并处理所述检测装置中叶片与上下端盖之间产生的摩擦力信号；以及

多通道数据采集卡，其与所述信号调理器连接，以把由所述信号调理器处理后的信号转化为数字信号并传输给所述PC机，并由所述PC机计算出叶片与上下端盖之间产生的摩擦力的平均值；

所述PC机对旋转压缩机的叶片以不同的速度滑动时叶片与上下端盖之间产生的平均摩擦力进行收集和统计，以获得叶片与上下端盖之间的摩擦力与速度关系曲线；

所述检测装置包括：一用于安装旋转压缩机的安装座；一通过丝杆机构驱动的滑台，该滑台与旋转压缩机的叶片通过连杆刚性连接以驱动叶片在旋转压缩机的上下端盖之间滑动；一安装于所述连杆与叶片的连接处的压力检测装置，该压力检测装置与所述信号调理器连接；以及伺服电机，其通过可编程控制器与所述PC机连接，该伺服电机用于驱动所述丝杆机构。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其特征在于，所述旋转压缩机的叶片与所述连杆通过一弹性铰链刚性连接，所述压力检测装置安装于所述连杆与弹性铰链的连接处。

3.根据权利要求2所述的旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其特征在于，所述压力检测装置为一压力传感器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其特征在于，所述连杆上设置有位移传感器，该位移传感器与所述信号调理器连接，该位移传感器还通过反馈回路与所述可编程控制器连接。

5.根据权利要求1所述的旋转压缩机叶片与端盖摩擦力与速度关系测试***，其特征在于，所述PC机由LabVIEW语言编写测试界面。