劉 濤， 李爭(zhēng)彪， 谷百寧， 張 策

(燕山大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 河北 秦皇島 066004)

引言

目前，動(dòng)態(tài)流量計(jì)主要分3類：壓差式、轉(zhuǎn)子式和無(wú)載液壓缸型流量計(jì)。其中，無(wú)載液壓缸型的流量計(jì)，動(dòng)態(tài)特性好，精度高，應(yīng)用前景廣闊，但測(cè)量能力受限于活塞行程，無(wú)法測(cè)量由電液比例閥、伺服閥在偏置電流信號(hào)作用下輸出的偏置流量。偏置流量的測(cè)量對(duì)于電液比例閥、伺服閥的動(dòng)態(tài)特性研究具有重要意義。即便無(wú)偏置流量的測(cè)量，無(wú)載液壓缸型的流量計(jì)也只能控制流量累積在一定的范圍內(nèi)，或在外部添加分流控制元件，使活塞不至于大偏置而產(chǎn)生頂缸現(xiàn)象。

近些年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)流量測(cè)量進(jìn)行了積極的研究攻關(guān)：文獻(xiàn)[1]提出了一種具有對(duì)流體擾動(dòng)小、能雙向測(cè)量的新型壓差式流量計(jì)，同時(shí)主要分析了影響該流量計(jì)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)建模、仿真優(yōu)化技術(shù)等方法提高了流量計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率；文獻(xiàn)[2]介紹了一種智能化壓差式雙向流量計(jì), 利用傳感器能測(cè)量正、反向流量，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量的變化，通過(guò)單片機(jī)處理后，用LED顯示流量，能進(jìn)行一定的動(dòng)態(tài)流量測(cè)量，壓差式動(dòng)態(tài)流量計(jì)雖然響應(yīng)較快，但難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，測(cè)量精度一般不高；文獻(xiàn)[3]主要對(duì)渦輪流量計(jì)內(nèi)部脈動(dòng)流量進(jìn)行仿真計(jì)算，研究了渦輪流量計(jì)在不同脈動(dòng)頻率和幅值下的動(dòng)態(tài)特性；文獻(xiàn)[4]針對(duì)JW-15型號(hào)的渦輪流量計(jì)進(jìn)行研究，根據(jù)流體力學(xué)求出渦輪流量傳感器的動(dòng)態(tài)微分方程,進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，但渦輪流量計(jì)存在響應(yīng)常數(shù)較長(zhǎng),頻帶較窄，不能將高頻信號(hào)檢測(cè)出來(lái)；文獻(xiàn)[5]是在普通齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,研究和分析三行星齒輪流量計(jì)，通過(guò)對(duì)行星齒輪流量計(jì)做靜力學(xué)分析、模態(tài)分析，在理論上合理的解釋了該流量計(jì)的可行性；文獻(xiàn)[6]應(yīng)用Fluent軟件對(duì)齒輪流量計(jì)存在的困油現(xiàn)象進(jìn)行仿真分析,搭建了流量計(jì)轉(zhuǎn)速模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)PLC控制變頻器,使得電機(jī)實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速,便于模擬齒輪流量計(jì)的穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，再利用LabVIEW測(cè)量程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)齒輪流量計(jì)的研究設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值，但總體來(lái)說(shuō)，齒輪流量計(jì)主要計(jì)量元件慣性較大，響應(yīng)慢，適用的頻寬范圍有限；文獻(xiàn)[7]提出了通過(guò)測(cè)試長(zhǎng)管或孔板兩端壓力，同時(shí)結(jié)合液壓管路動(dòng)態(tài)模型來(lái)確定瞬時(shí)流量的計(jì)算方法，孔板流量計(jì)具有體積小、重量輕、數(shù)學(xué)模型精確等優(yōu)點(diǎn)，但流量測(cè)量頻率較低；文獻(xiàn)[8]主要對(duì)一種文丘里管進(jìn)行了流量測(cè)量的數(shù)值研究，文丘里流量計(jì)具有精度高、壓力損失小的特點(diǎn)，但不適合測(cè)量變化范圍大的流量；文獻(xiàn)[9]主要介紹了各類容積式流量計(jì)的測(cè)量原理，并對(duì)今后容積式流量計(jì)的發(fā)展方向和改善方案做了探討，容積式流量計(jì)主要存在內(nèi)部泄漏量難以避免，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的問(wèn)題；文獻(xiàn)[10]詳細(xì)說(shuō)明了電磁流量計(jì)在測(cè)量使用方面的優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)展歷程，并結(jié)合當(dāng)前新興技術(shù)對(duì)未來(lái)電磁流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)做出了總結(jié)，電磁流量計(jì)不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，但電磁流量計(jì)也有其特有的局限性，測(cè)量流體需具有一定的電導(dǎo)率，而且對(duì)流速也有一定要求，大口徑產(chǎn)品成本相對(duì)較高；文獻(xiàn)[11]在超聲波流量計(jì)基本測(cè)量原理上，分析了溫度、反射片、流體流速對(duì)流量測(cè)量的影響，并根據(jù)分析結(jié)果提出了對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償措施，試驗(yàn)表明，補(bǔ)償之后測(cè)量誤差有所減小，超聲波流量計(jì)雖然優(yōu)點(diǎn)很顯著，受測(cè)量介質(zhì)的影響很小，但測(cè)量精度往往受到管道直徑大小和被測(cè)流體流速的限制。

本研究利用無(wú)載液壓缸動(dòng)態(tài)特性好，泄漏小的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種泵-缸復(fù)合型流量計(jì)，利用計(jì)量泵實(shí)現(xiàn)無(wú)載液壓缸的分流，避免活塞頂缸現(xiàn)象的發(fā)生，建立了流量測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)流量測(cè)量的實(shí)驗(yàn)。

1 復(fù)合型流量計(jì)的測(cè)量原理

圖1為復(fù)合流量計(jì)的工作原理示意圖，測(cè)量元件主要由計(jì)量泵和無(wú)載液壓缸并聯(lián)連接組成，其中計(jì)量泵可連續(xù)往復(fù)計(jì)量，用于計(jì)量低頻流量，無(wú)載液壓缸動(dòng)態(tài)性能好，用于計(jì)量高頻流量。計(jì)量泵用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制計(jì)量泵的角速度，使無(wú)載液壓缸的平衡位置歸零。利用速度傳感器采集活塞速度信號(hào)及電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，傳入計(jì)量模塊進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算得出被測(cè)流量值并實(shí)時(shí)顯示?？偫碚摿髁縌Z可表示為：

QZ=Vp·n(t)+A·v(t)

(1)

式中，Vp—— 計(jì)量泵排量

n(t) —— 計(jì)量泵轉(zhuǎn)速

A—— 無(wú)載液壓缸作用面積

v(t) —— 無(wú)載液壓缸活塞移動(dòng)速度

在式(1)中，Vp和A屬于固有參數(shù)，因此只需要測(cè)出n(t)和v(t)就可以得到復(fù)合流量計(jì)測(cè)量的總理論流量。

活塞的運(yùn)動(dòng)主要受被測(cè)流量和計(jì)量泵的共同作用，具體情況分為3種：

(1) 當(dāng)被測(cè)流量大于計(jì)量泵吸油量時(shí)，被測(cè)流量在計(jì)量泵的調(diào)控作用下，一部分由無(wú)載液壓缸的進(jìn)油口流進(jìn)后作用于活塞，另一部分流進(jìn)計(jì)量泵的入油口，再?gòu)挠?jì)量泵的出油口與無(wú)載液壓缸另一腔油路匯合流出，此時(shí)活塞正向運(yùn)動(dòng)，具體流向如圖1中箭頭方向所示；

(2) 當(dāng)被測(cè)流量小于計(jì)量泵吸油量時(shí)，被測(cè)流量全部從計(jì)量泵流出，并且無(wú)載液壓缸初始容腔內(nèi)的部分油液也經(jīng)計(jì)量泵流出，使缸體另一腔油液增多，此時(shí)活塞就會(huì)反向運(yùn)動(dòng)；

(3) 當(dāng)被測(cè)流量等于計(jì)量泵吸油量時(shí)，此時(shí)活塞位置理論上可以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

圖1 復(fù)合流量計(jì)工作原理圖

流量計(jì)的控制原理如圖2所示，首先控制器通過(guò)多種傳感器對(duì)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和無(wú)載液壓缸的兩腔壓力以及活塞位置、速度進(jìn)行采集；然后一方面進(jìn)行運(yùn)算處理并實(shí)時(shí)顯示流量，另一方面控制器通過(guò)實(shí)時(shí)流量和活塞位移信號(hào)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速來(lái)間接調(diào)節(jié)活塞的位置，使活塞可以有效地保持平衡，但是活塞平衡的控制方法還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇。

圖2 復(fù)合流量計(jì)控制原理圖

2 泵-缸動(dòng)平衡活塞控制方案

復(fù)合流量計(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行，除了對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集反饋，還需要協(xié)調(diào)控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和無(wú)載液壓缸的活塞位置，防止無(wú)載液壓缸的活塞發(fā)生頂缸現(xiàn)象。針對(duì)復(fù)合流量計(jì)的泵-缸協(xié)調(diào)控制，優(yōu)化傳統(tǒng)控制方案，設(shè)計(jì)了泵-缸動(dòng)平衡的控制方案。

傳統(tǒng)的控制方法是控制無(wú)載液壓缸的活塞平衡位置處于液壓缸行程的中間位置，而動(dòng)平衡控制方案的活塞平衡位置會(huì)隨著復(fù)合流量計(jì)測(cè)得的流量值大小相應(yīng)的改變。

活塞的平衡調(diào)節(jié)控制流程圖如圖3所示，活塞的平衡位置不是固定在液壓缸的中間位置，而是根據(jù)計(jì)量泵流量按比例設(shè)定不同的平衡位置。定義中心位置為0，假設(shè)初始的被測(cè)流量和活塞位置為0，當(dāng)被測(cè)流量增大/減小時(shí)，被測(cè)流量推動(dòng)活塞正向/負(fù)向移動(dòng)，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速正向增加/減小，對(duì)無(wú)載液壓缸進(jìn)行分流，調(diào)節(jié)計(jì)量泵轉(zhuǎn)速使活塞靜止，這時(shí)被測(cè)流量完全從計(jì)量泵通過(guò)，活塞位置接近動(dòng)平衡位置，再根據(jù)其與動(dòng)平衡位置的偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)速微調(diào)。當(dāng)實(shí)際位置超過(guò)動(dòng)平衡位置時(shí)，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速略微增加以調(diào)節(jié)到平衡；當(dāng)實(shí)際位置未達(dá)到動(dòng)平衡位置時(shí)，泵轉(zhuǎn)速減小以調(diào)節(jié)到平衡；當(dāng)活塞實(shí)際位置重合于動(dòng)平衡位置，泵轉(zhuǎn)速保持恒定。

圖3 活塞平衡調(diào)節(jié)的控制流程圖

3 流量測(cè)量數(shù)學(xué)模型

計(jì)量泵和無(wú)載液壓缸在不同進(jìn)出口壓力作用下產(chǎn)生壓差，會(huì)有少量的流量泄漏，即通過(guò)理論計(jì)算無(wú)法得到的內(nèi)泄漏流量；同時(shí)在高壓作用下，會(huì)有不同程度的油液壓縮，這兩部分流量都要進(jìn)行補(bǔ)償。在進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)離不開2個(gè)重要的流體參數(shù)：黏度和彈性模量。

在液壓系統(tǒng)中，黏度是流體的一種固有參數(shù)，但是流體的黏度常常受壓力和溫度的影響較大，因此需要根據(jù)不同的流體環(huán)境溫度和壓力來(lái)對(duì)流體的黏度進(jìn)行參數(shù)修正[12]。根據(jù)常用的Barus動(dòng)力黏度與壓力關(guān)系式(2)和流體黏-溫Vogel方程式(3)進(jìn)行整理可得黏度與溫度、壓力的關(guān)系如式(4)所示：

ηp=ηteλp

(2)

(3)

(4)

式中，ηp—— 壓力為p時(shí)液壓油動(dòng)力黏度

ηt—— 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、一定溫度下的流體動(dòng)力黏度

ηtp—— 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、一定溫度和壓力下的流體動(dòng)力黏度

λ—— 黏壓系數(shù)

p—— 工作壓力

a，b—— 液體相關(guān)常數(shù)，32#液壓油

a=2.02×10-4，b=677.57

T—— 工作溫度

流體彈性模量主要用來(lái)表征油液的壓縮損失[13]，如式(5)所示：

(5)

式中，βe—— 油液的有效體積彈性模量

V—— 系統(tǒng)油液在壓力為p時(shí)的容積

p0—— 初始?jí)毫?/p>

ΔV—— 對(duì)應(yīng)油液容積增加量

在工程計(jì)算時(shí)，油液彈性模量一般取1.0×103～1.6×103MPa，而實(shí)驗(yàn)中設(shè)定系統(tǒng)最大安全壓力為13 MPa，因此油液壓縮損失僅占理論流量的0.8%～1.3%，而其他原因的油液壓縮損失則更小。

考慮到齒輪計(jì)量泵實(shí)際測(cè)量時(shí)存在一定的泄漏量，需進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償[14-15]，得到齒輪計(jì)量泵流量修正模型如式(6)所示：

QB=Vp·n(t)+ΔpCp

(6)

式中，QB—— 齒輪計(jì)量泵修正流量

Δp—— 泵的進(jìn)、出口壓力差

Cp—— 計(jì)量泵的泄漏系數(shù)

根據(jù)環(huán)形縫隙流體流量相關(guān)理論[16],可推得無(wú)載液壓缸流量修正模型如式(7)所示：

(7)

式中，QC—— 無(wú)載液壓缸修正流量

d—— 缸筒內(nèi)徑

δ—— 活塞與缸筒同軸的單側(cè)間隙值

L—— 活塞密封長(zhǎng)度

ψ—— 偏心距與δ的比值

v0—— 活塞相對(duì)缸筒速度；當(dāng)速度方向和壓差方向相同時(shí)，取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)

由于樣機(jī)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)試流量比較小，因此復(fù)合流量計(jì)的泄漏流量的壓縮值可以忽略不計(jì)，壓縮流量補(bǔ)償簡(jiǎn)化公式如式(8)所示：

(8)

式中，Qy—— 壓縮補(bǔ)償修正流量

pi—— 計(jì)量泵的進(jìn)口工作壓力

結(jié)合式(6)～式(8)，得到修正后的復(fù)合流量計(jì)的總流量修正式如式(9)所示：

(9)

式中，QT為被測(cè)總修正流量。

4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖如圖4所示，液壓泵源、異步電機(jī)、安全溢流閥、油箱和過(guò)濾器組成一個(gè)簡(jiǎn)易的液壓泵站，為了測(cè)試雙向流量，泵站出口連接電液伺服閥的P，T口，通過(guò)控制電液伺服閥閥芯的位置動(dòng)作得到輸出的流量形態(tài)[17]。電液伺服閥的A，B口分別連接校準(zhǔn)流量計(jì)和復(fù)合流量計(jì)，形成一個(gè)閉環(huán)的液壓的回路。硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建完成，還需要測(cè)控部分才可以對(duì)電液伺服閥和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)流量的計(jì)算和無(wú)載液壓缸活塞的控制，實(shí)驗(yàn)相關(guān)測(cè)控元件的種類以及型號(hào)選擇如表1所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖

表1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要元件及型號(hào)

測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，主要功能是數(shù)據(jù)采集泵控缸的動(dòng)平衡調(diào)節(jié)、流量的修正計(jì)算以及結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示?；贚abVIEW平臺(tái)，根據(jù)控制原理編寫實(shí)驗(yàn)程序，如圖5所示。

圖5 總實(shí)驗(yàn)程序圖

從圖5中可以看到，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間為10 ms，信號(hào)采集頻率為100 Hz，采集無(wú)載液壓缸的活塞位移信號(hào)，復(fù)合流量合計(jì)進(jìn)、出口的壓力信號(hào)，以及伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)；利用采集的數(shù)據(jù)結(jié)合測(cè)量流量修正模型進(jìn)行運(yùn)算，進(jìn)而得到各部分的流量值并顯示在面板上。

5 實(shí)驗(yàn)與分析

5.1 泄漏系數(shù)的測(cè)量與驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)設(shè)備接線如圖6所示，設(shè)定系統(tǒng)的供油壓力為3 MPa，測(cè)量伺服閥的流量，結(jié)合復(fù)合流量計(jì)的理論流量量程，設(shè)置伺服閥控制電壓穩(wěn)定變化，同時(shí)使用采集程序采集計(jì)算數(shù)據(jù)。由校準(zhǔn)流量計(jì)的測(cè)量流量減去總理論流量、壓縮流量和無(wú)載液壓缸的泄漏流量得到計(jì)量泵的泄漏流量qB曲線如圖7所示。由于第3秒以后的校準(zhǔn)流量較穩(wěn)定，因此，計(jì)量泵泄漏流量曲線截取第3秒以后的數(shù)據(jù)展示。根據(jù)式(6)進(jìn)行計(jì)算，得到齒輪計(jì)量泵的泄漏系數(shù)曲線，如圖8所示，對(duì)其平滑處理濾波，根據(jù)泵泄漏流量的變化狀況，利用最小二乘法對(duì)齒輪計(jì)量泵泄漏系數(shù)曲線的8～18 s的泄漏系數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得到泵的實(shí)際泄漏系數(shù)約為3.2365×10-12m3/(Pa·s)。

1.校準(zhǔn)流量?jī)x表 2.計(jì)算機(jī) 3.液壓泵站 4.電源5.伺服放大器 6.數(shù)據(jù)采集卡 7.伺服控制器8.校準(zhǔn)流量計(jì) 9.位移傳感器 10.伺服電機(jī) 11.壓力變送器12.無(wú)載液壓缸 13.電液伺服閥 14.齒輪計(jì)量泵圖6 實(shí)驗(yàn)設(shè)備接線圖

圖7 計(jì)量泵的泄漏流量曲線

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到齒輪計(jì)量泵的實(shí)際泄漏系數(shù)測(cè)量結(jié)果的正確性，進(jìn)行階躍流量的測(cè)試，控制伺服閥的電壓U穩(wěn)定變化如圖9所示，然后對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量，再次與校準(zhǔn)流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，如圖10所示?？梢钥闯觯脤?shí)驗(yàn)泄漏系數(shù)測(cè)量的流量值與校準(zhǔn)流量計(jì)的測(cè)量值大致一致，流量相差極小，但是流量突變后的穩(wěn)定有短暫的滯后，穩(wěn)定后的流量可以保持平穩(wěn)，基本驗(yàn)證了泄漏系數(shù)的實(shí)驗(yàn)可靠性。

圖8 計(jì)量泵的泄漏系數(shù)曲線

圖9 伺服閥輸入信號(hào)曲線

圖10 校準(zhǔn)和補(bǔ)償測(cè)量流量對(duì)比圖

5.2 正弦流量的動(dòng)態(tài)測(cè)試與分析

動(dòng)態(tài)流量的測(cè)量以偏置的正弦流量為例，偏置流量類型是在高頻無(wú)偏置正弦流量的基礎(chǔ)上復(fù)合偏置穩(wěn)態(tài)流量。偏置正弦流量形態(tài)主要是對(duì)于伺服閥控制電壓的調(diào)節(jié)間接實(shí)現(xiàn)，激勵(lì)電壓頻率設(shè)定為1 Hz，幅值設(shè)定為1 V，偏移量3 V，如圖11所示。

圖11 伺服閥的控制電壓圖

正弦流量作用下的活塞位置X變化曲線如圖12所示，活塞速度v變化曲線如圖13所示，計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速n變化曲線如圖14所示。綜合分析，第5秒時(shí)，伺服閥閥芯開始動(dòng)作，活塞出現(xiàn)短暫的不穩(wěn)定正弦運(yùn)動(dòng)，主要是由于在計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和流量的復(fù)合調(diào)節(jié)下，活塞速度快速的增加，計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速的變化無(wú)法更加快速的調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)流量和活塞的動(dòng)作的共同變化。

圖12 活塞的位置變化曲線

圖13 活塞速度變化曲線

圖14 計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速變化曲線

復(fù)合流量計(jì)的進(jìn)、出口壓力pi，po及壓力差Δp曲線如圖15～圖17所示。壓力隨著伺服閥芯的開口變化相應(yīng)的浮動(dòng)變化，根據(jù)式(4)可以計(jì)算出油液的黏度變化，由于實(shí)驗(yàn)的溫度基本穩(wěn)定在10 ℃，油液黏度可視為定值，為簡(jiǎn)便計(jì)算，將壓力取均值計(jì)算，計(jì)算得到油液黏度為0.0756 Pa·s。

圖15 入口壓力變化曲線

圖16 出口壓力變化曲線

圖17 壓差的變化曲線

計(jì)量泵和無(wú)載液壓缸的理論流量如圖18所示，總理論流量如圖19所示。

圖18 泵和缸的理論流量曲線

圖19 總理論流量曲線

計(jì)量泵和無(wú)載液壓缸的理論流量是根據(jù)泵的轉(zhuǎn)速和缸的活塞移動(dòng)速度計(jì)算得到，而總理論流量是兩流量曲線的加和，通過(guò)平滑濾波，在變化趨勢(shì)上和閥芯的控制電壓相同，但是對(duì)應(yīng)第25秒時(shí)的變化趨勢(shì)以及正弦變化的周期可以看出，測(cè)量流量大約滯后0.5個(gè)周期數(shù)據(jù)，根據(jù)圖18中第25秒的泵和缸的流量趨勢(shì)可以判斷出，主要的誤差是由于高頻流量的滯后，壓力的周期性變化對(duì)于無(wú)載液壓缸的活塞產(chǎn)生的慣性調(diào)節(jié)的滯后，因此可以推斷出更高頻流量也會(huì)受到活塞慣性效應(yīng)的影響。

無(wú)載液壓缸和計(jì)量泵的泄漏流量qC,qB，如圖20、圖21所示，壓縮流量如圖22所示，由理論流量計(jì)算得到，經(jīng)過(guò)4 pts濾波的修正測(cè)量流量如圖23所示。補(bǔ)償流量在變化形式上也與幅值的控制電壓保持一致。

圖20 缸的泄漏流量曲線

圖21 泵的泄漏流量曲線

圖22 壓縮流量曲線

圖23 修正流量曲線

修正流量相對(duì)于理論流量在變化形式上基本沒(méi)有太大的變化，同樣的滯后0.5個(gè)周期，但是幅值相對(duì)于理論流量有提高。相對(duì)于控制電壓的正弦變化幅值處于2～4 V之間，穩(wěn)態(tài)流量校準(zhǔn)的4 V時(shí)的流量與此處最大峰值的流量基本相同，排除由于壓力變化的部分影響，對(duì)動(dòng)態(tài)流量測(cè)量的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。

6 結(jié)論

(1) 本研究設(shè)計(jì)并介紹了復(fù)合型流量計(jì)的工作原理并提出了一種新的活塞動(dòng)平衡控制方案，為防止活塞頂缸現(xiàn)象的發(fā)生提供了新思路；

(2) 建立了復(fù)合型流量計(jì)的測(cè)量數(shù)學(xué)修正模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，編寫了實(shí)驗(yàn)測(cè)量LabVIEW總程序；

(3) 實(shí)驗(yàn)在以穩(wěn)態(tài)流量下進(jìn)行泄漏系數(shù)的測(cè)量與驗(yàn)證，保證了測(cè)量泄漏系數(shù)的可靠性，以1 Hz的正弦流量為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行原始參數(shù)的采集和各部分流量的計(jì)算，可以初步驗(yàn)證復(fù)合流量計(jì)測(cè)量快速變化的流量的可靠性，在時(shí)間上有短暫滯后，基本可以滿足測(cè)量要求，可應(yīng)用于電液伺服閥的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，為動(dòng)態(tài)流量的測(cè)量提供了新的思路方法。