【文章內(nèi)容簡介】 和 同一 裝夾 下 多次測量實驗上相近，具體跳動為電磁流量計跳動為 ， 樣表一跳動為 ， 樣表二 跳 動為 ， 樣表三 跳動為 ， 樣表四 跳動為 ， 樣表五 跳動為 ， 樣表六 跳動為 。 在分界流量一欄中數(shù)據(jù)可以看出 重新裝夾下測量 中電磁流量計的動變大，但是這個變化小于 同一 裝夾 下 多次測量的測量數(shù)據(jù)，具體跳動為電磁流量計跳動為 ， 樣表一 跳動為 1， 樣表二 跳動為 ， 樣表三 跳動為 ， 樣表四 跳動為 ， 樣表五 跳動為 ， 樣福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 表六 跳動為 1。 在小流量一欄 實驗 數(shù)據(jù)中可以看出 重新裝夾下測量 的電磁流量計的跳動很小，后面各個工位的水表的跳動變大具體為電磁流量計跳動為 ， 樣表一 跳動為 ， 樣表 二 跳動為 ， 樣表三 跳動為 ， 樣表四 跳動為 ， 樣表五 跳動為 ， 樣表六 跳動為 。 從數(shù)據(jù)可以看出，電磁流量和各個型號在大流量下測量還是比分解流量和小流量測量穩(wěn)定性更好，分界流量下跳動變大，小流量則出現(xiàn)比較異常的跳動數(shù)據(jù)，總體可以看出對于電磁流量計來說， 重新裝夾下測量跳動變化比同一 裝夾 下 多次測量更小。 表 22 各種流量 重新裝夾下 測量 值 跳動表 型號 流量 電磁流量計 樣表一 樣表二 樣表三 樣表四 樣表五 樣表六 大流量 分界流量 1 1 小流量 大流量 多工位測量 從表 23大流量多工位測量跳動表可以看出，電磁流量計的跳動比較小，控制在 以內(nèi)，各個型號的水表的跳動也比較小。 從以上的分析可以得出一點(diǎn)結(jié)論就是大流量的測量比小流和分界流的測量穩(wěn)定性好。但是在大流量下電磁流量計的總體跳動還是無法滿足要求，需要找出 影響穩(wěn)定性的因素，提出改進(jìn)方案。 表 23 大流量多工位測量 值 跳動表 型號 流量 電磁流量計 樣表一 樣表二 樣表三 樣表四 樣表五 樣表六 第一工位 第二工位 第三工位 第四工位 第五工位 第六工位 影響因素的分析 對于多水表檢定平臺采用的以 “ 母表” 為基準(zhǔn)，測出被測水表的誤差從而進(jìn)行修正，比如當(dāng) “母表” 有一個 較 固定的誤差時，可以采用抵消法來調(diào)整被測水表。 所以 “母表”的誤差影響不大， 而 “母表” 的誤差跳動 較大 大將導(dǎo)致無法進(jìn)行 水表 檢定，所以需要 將 電磁流量計的誤差跳動要控制在 以內(nèi)。從上述數(shù)據(jù)看，所得實驗數(shù)據(jù)跳動不在 以內(nèi) 。利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 7 但是 公司使用的這個 電磁流量計在 福建省計量科學(xué) 研究院檢定 滿足 要求 。分析影響穩(wěn)定性的因素 可能原因包括： （ 1） 水流 紊流 的影響 ，尤其在小流量檢定時受影響最大，故穩(wěn)定性較差； （ 2） 實驗中開關(guān) 閥門 帶來的影響 ； （ 3） 電 壓 的不穩(wěn)定帶來的影響 ； （ 4） 檢定平臺 水平度的影響 。 針對上述可能的存在的影響因素 公司提出了一些解決方案 ： （ 1） 對于水流的不穩(wěn)定和開關(guān)的影響，因為在檢定系統(tǒng)中，采用的反射式脈沖采集來做比對，所取的水流段是在開關(guān)開啟后水流穩(wěn)定是的水流段，同時針對這個影響公司還正在做容積比對式水表檢定系統(tǒng)和稱重式水表檢定系統(tǒng) 。 （ 2） 對 于電 壓造成 的不穩(wěn)定， 可 采 取的措施包括加一個整流器和采用多點(diǎn)接地。 （ 3） 對水 流管道 增加整流器 ，減少 紊流 帶來的影響。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 第 3 章 換向機(jī)構(gòu) 機(jī)械 部分 設(shè)計 換向機(jī)構(gòu) 簡介 換向機(jī)構(gòu)是整個 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的 基礎(chǔ) 機(jī)械 部分，用于實現(xiàn)將氣缸的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為水管的圓周運(yùn)動 ，設(shè)計中采用間隙法 來 實現(xiàn)直接推動 。氣缸 的動作受 單片機(jī)控制，在 不同的需要時完成不同動作， 帶動換向機(jī)構(gòu)實現(xiàn)水管的兩點(diǎn)移動 ，設(shè)計中采用單片機(jī)控制繼電器得 電和 失電 ，繼電器連接電磁閥，達(dá)到控制電磁閥 的得電和失電，從而控制 氣缸 動作 。 機(jī)械部分的執(zhí)行元件 確定 機(jī)械 部分 執(zhí)行元件是 指 受 控制器的控制信息 來 完成對 控制 對象的控制作用的元件 ， 它能夠 將電能或流體 等 能量 轉(zhuǎn)變成 機(jī)械能或其他 形式 的 能量， 根據(jù) 控制 要求改變 控制 對象的機(jī)械 動作 狀態(tài)或者 一些 其他狀態(tài)（如溫度、壓力等）， 能夠 直接作用于 控制 對象， 起到“手”和“腳”的作用 [3]。 在機(jī)械生產(chǎn) 系統(tǒng)中， 動力 執(zhí)行元件 由輸入的物質(zhì)能量 的不同可分為電動 、液壓和氣動。電動執(zhí)行元件 能夠?qū)?電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， 經(jīng)常使用 的 電動執(zhí)行原件 主要 包括 有電機(jī)、電磁制動器、繼電器 等， 電動執(zhí)行元件具有很寬的調(diào)速幅度 、 非常的靈敏 、響應(yīng)快 、 能 長 時間地工作 ， 在 某些特別的情況下 ，還能滿足防爆、防腐、耐高溫等特殊要求 [3]。液壓執(zhí)行元件 主要有 油缸 、 馬達(dá) 等 ，液壓執(zhí)行元件運(yùn) 動 平穩(wěn)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速， 能夠傳遞較大的動力 ，但是需要 一個完整 的供油系統(tǒng)， 還會出現(xiàn)泄漏 ，液壓元件 對 精度要求 很 高，價格貴。氣動執(zhí)行元件 不僅 可以提供較高的動力，且 使用的是 空氣無污染 ，能夠進(jìn)行集中的供應(yīng)和長距離的傳輸 ，與液壓 執(zhí)行原件和電動執(zhí)行原件 相比，同條件下功率較小，而且速度不 容易控制，所以多用于 對點(diǎn)位控制 精度不高的 系統(tǒng) [4]。 換向機(jī)構(gòu)方案確定 水管兩點(diǎn) 布局分布 在 公司 現(xiàn)場 測 量得出 實驗 數(shù)據(jù)，計量桶的內(nèi)桶直徑為 220mm,計量桶的邊沿距離為30mm，水管 外 徑為 26mm，水管轉(zhuǎn)動點(diǎn)到入水口的距離為 600mm，轉(zhuǎn)動點(diǎn)距離計量桶的水平距離為 300mm,水管入水口到計量桶上邊緣的距離為 的 中心為20mm，通過這些實測數(shù)據(jù)和實際情況，得出水管起始兩點(diǎn)的 布局分布 圖 如圖 31。 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 9 圖 31 水管 布局分 布圖 從 圖 31可以看出 ，水管做圓周運(yùn)動，在計量桶上方以水管原有位置為中心，水管的布局分布 方案有兩種，在計量桶兩側(cè) 布局分布 。在 布局分布 的過程中考慮到水管 入水口距離計量桶的上沿壁有 40mm 的距離，水在進(jìn)入到計量桶的過程中有發(fā)散性，為保證水流入到計量桶或直接進(jìn)入水池的過程中水不會流到計量桶的上沿壁上，同時又要考慮在實驗過程中入水口不能離計量桶的內(nèi)外壁太遠(yuǎn)而造成在水管移動過程中的誤差，所以要保證水管的外壁距離計量桶的內(nèi)壁或者外壁有一個 8— 10mm 的距離，在移動中水一直在流 出 ，為了減少水管移動中的帶來的誤差，兩個位置要保證距離內(nèi)外壁的距離是相等的， 圖示采用以水管入水口 的運(yùn)動軌跡與計量桶內(nèi)壁邊和外壁邊的交點(diǎn)做圓弧，圓弧的半徑為 23mm，在以該圓弧與水管入水口 運(yùn)動軌跡 交點(diǎn)為水管入水口的位置，水管外徑為 26mm,即半徑為 13mm,這樣就可以保證 8— 10mm 的距離，而不會使水流到計量桶巖壁上。 布局分布 第一方案 這一側(cè)有許多不同流量的水管用于不同流量下的水表檢定，空間較小，若需要將換向機(jī)構(gòu)安裝在計量桶外側(cè)，即 布局分布 第一方案 的外側(cè)，則會出現(xiàn)空間不足，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 布局分布 第一方案水 管位置二則正好在水池的上方，當(dāng)水管入水口處于 布局分布 第一方案 水管位置二，水流進(jìn)入到水池中，需要采用 銜接水管來將水流引入到福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 水池中 ， 銜接水管 設(shè)計較為簡單。 布局分布 第二 方案 一側(cè) 側(cè)是 在 檢定系統(tǒng)外部， 有一個 較大的空間 ，擁有足夠的空間來安裝換向機(jī)構(gòu)，但是這一側(cè)在水池外部，當(dāng)水管入水口處于 布局分布 第二方案 水管位置二時，水流進(jìn)入到水池外部，需要采用一個水管來銜接將水引到水池中，這銜接水管的設(shè)計和安裝會比較復(fù)雜。 連桿推動方案 水管入水口的兩點(diǎn)運(yùn)動軌跡 是一個 圓弧，而氣缸的活塞桿運(yùn)動軌跡為直線，采用連桿機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn) 由直線運(yùn)動變?yōu)閳A弧運(yùn)動 [5]。 其原理圖如圖 32 所示 。 圖 32 連桿推動原理圖 氣缸和滑塊 采用螺紋固定 ，滑塊與連桿直接是通過 轉(zhuǎn)動副 連接，連桿與水管 則需要通過轉(zhuǎn) 動副 來 連接。氣缸 利用活塞桿 的 伸縮帶動滑塊做直線運(yùn)動，滑塊 帶動 連桿 動作，從而帶動 水管做圓弧運(yùn)動，從而實現(xiàn)將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為圓弧運(yùn)動。 如圖 33所示，在 布局分布 方案中分析到，在 布局分布 第一方案 的一側(cè)還有許多其他口徑的水管，空間不足，無法安裝下整個連桿推動機(jī)構(gòu)，故該連桿機(jī)構(gòu)只能在 布局分布 第二 方案 一 側(cè)。該方案在實驗開始前水管處于水管位置二，氣缸處于收縮狀態(tài)，當(dāng) 需要時給予一個信號控制氣缸伸長推動水管入水口到計量桶上方，讓水流入到 計量桶內(nèi)。 采用該方案能夠很好的將直線運(yùn)動軌跡變?yōu)閳A弧運(yùn)動軌跡，且安裝在 布局分布第二方案 一側(cè)，擁有足夠的空間可以放置 機(jī)構(gòu)。但是該方案機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，需要采用兩個轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動副要求精度較高，在加工過程中增加了難度；同時水管和連桿 之間 的轉(zhuǎn)動副無法直接在水管上連接，需要從水管焊接一個連接塊和連桿組成轉(zhuǎn)動副，而設(shè)計要求卻不能在水管山焊接；另外對于連桿的長度和氣缸的擺放位置計算要求很高，在設(shè)計中要求滿足水管入水口兩個位置距離計量桶內(nèi)外壁 810mm 距離要求，在連桿和滑塊之間的角度也要考慮，太大或者太小都會對整個設(shè)計造成很大的影響，角度太小很可能會造成死點(diǎn)，若太大，則對氣缸的選型造成很大影響；采用這個方案的安裝則較為復(fù)雜，需要設(shè)計一個 固定方案，固定方案若采用從計量桶伸出固定板塊，則需要做一個支點(diǎn)支撐，若直接做一個固定板塊則高度很高；在設(shè)計中采用氣缸直接推動一個方形塊，還需要考慮由于滑塊和連桿重力造利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 11 成的氣缸活塞桿產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，若用一個滑軌，則又增加機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性；當(dāng)水管入水口在位置二時，下方不是水池，因此在設(shè)計銜接管時也比較復(fù)雜。 處于對該設(shè)計的基本要求，用于做實驗，要滿足加工簡便，機(jī)構(gòu)簡單，精度要求不高，以及經(jīng)濟(jì)效益考慮所以該方案不是很合適。 圖 33 連桿推動方案 布局分布 圖 杠桿推動方案 杠桿推動 方案 采用杠桿原理 ， 通過杠桿的擺動 來實現(xiàn)將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為圓弧運(yùn)動，如圖 34所示。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 圖 34 杠桿推動方案 布局分布 圖 杠桿 推動方案由于機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和空間需要只能在 布局分布第二方案 一側(cè) 。如圖 34所示 ， 氣缸 推動杠桿的一端，中間采用 轉(zhuǎn)動副 ，另一端與水管連接，杠桿長度取 400mm，靠近水管一側(cè)為 200mm。該方案較連桿法簡便。但是該方案存在許多 不足。杠桿沿中心位置的 轉(zhuǎn)動副 進(jìn)行 圓周運(yùn)動，在水管一側(cè)，杠桿的圓弧 軌跡和水管運(yùn)動的圓弧軌跡不一致，布局 分布 第一方案水管位置一 這一側(cè) 地方間隙達(dá)到 ，在汽缸一側(cè) 氣缸直線運(yùn)動軌跡于杠桿 端點(diǎn)運(yùn)動軌跡也不一樣，存在較大 間隙，所以在與氣缸和水管連接的地方需要采用間隙法，但是較大的間隙就會造成在 運(yùn)動 過程 中較大的 沖擊力，從而損壞部件，減少使用壽命；且在設(shè)計安裝上要求較高，需要保證杠桿安裝在水管轉(zhuǎn)動點(diǎn)和水管兩個入水口連線的中心點(diǎn)的連線上這樣才可以保證間隙最小，另外氣缸的安裝則需要保證垂直于杠桿在 水管轉(zhuǎn)動點(diǎn)和水管兩個入水口連線的中心點(diǎn)的連線上的安裝位置，這給安裝增加了難度 ；同時汽缸的固定以及銜接水管的設(shè)計會出現(xiàn)和連桿推動法一樣的不足 ； 轉(zhuǎn)動副 精度要求高，還要考慮 氣缸 固定問題。從加工，安裝，經(jīng)濟(jì)等各方面綜 合考慮出發(fā)，該方案不是很適合。 氣缸擺動推動 方案 利用電磁流量計的容積比對式水表檢定系統(tǒng)的設(shè)計與制作 13 氣缸擺動推動 方案 采用的是兩個 轉(zhuǎn)動副 來 實現(xiàn)將 氣缸的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樗艿膱A弧運(yùn)動的，在氣缸做伸縮動作時，氣缸 依靠 第一 轉(zhuǎn)動副 做小幅度的擺 動，如圖 35所示。 圖 35 氣缸擺動推動方案圖 氣缸擺動推動 方案 采用 第一 轉(zhuǎn)動副 和 轉(zhuǎn)動副 二來輔助完成直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳A弧運(yùn)動，第一 轉(zhuǎn)動副 固定在氣缸的后支座上，使得氣缸可以擺動， 轉(zhuǎn)動副 二連接氣缸連接件和水管連接件，在水管做圓弧運(yùn)動時為保證氣缸的直線運(yùn)動二不至于卡死，氣缸做小幅度的擺動。為保證 轉(zhuǎn)動副 一不因氣缸及氣 缸連接件的重力作用而產(chǎn)生彎矩力，設(shè)計中添加 轉(zhuǎn)動副 三，轉(zhuǎn)動副 三 一方面 能夠 起到支撐作用，還可進(jìn)行轉(zhuǎn)動 。 轉(zhuǎn)動副 二的 連接設(shè)計 如圖 36所示。 圖 36 轉(zhuǎn)動副 二連接 圖 水管外表面為圓表面， 無法直接和連接轉(zhuǎn)動副， 采用一個水管連接件來連接 轉(zhuǎn)動副 。水管與水管連接件為保證不會轉(zhuǎn)動則需要采取焊接的方式。 氣缸擺動推動 方案 采用兩個 轉(zhuǎn)動副 能夠很好的將氣缸的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樗艿膱A弧運(yùn)動，在機(jī)構(gòu)設(shè)計上較為簡單，水管的 布局分布 可以旋轉(zhuǎn) 布局分布第一方案 和 布局分布第二方案 ，固定 支座 可以設(shè)計在計量桶上方或者在計量桶外，可選擇性多，且 安裝要求比較低。但是采用該方案 需要三個 轉(zhuǎn)動副 ，加工精度要求高；在氣