机电装备仪器的工程化设计 研究生课件:12讲创新设计-机械式双量程压力表和标定器.ppt
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1、机电装备的工程化设计机电装备的工程化设计总体设计总体设计-10-10主讲教师:康宜华教授 黄禹副教授 孙燕华讲师2011.09.18课课 程程 内内 容容 (1)仪器设计的需求分析)仪器设计的需求分析钢丝绳无损检测仪器(钢丝绳无损检测仪器(2) (2)仪器设计的需求分析)仪器设计的需求分析便携式螺纹检测仪器(便携式螺纹检测仪器(2) (3)总体设计)总体设计-设计过程设计过程-外观外观设计要领(设计要领(2) (4)总体设计)总体设计-设计分析设计分析-成本成本-决策决策-退路退路-铸件铸件(2) (5)回转运动设计)回转运动设计-驱动动力源的取舍驱动动力源的取舍-轴承轴承设计要领(设计要领(
2、2) (6)回转运动设计)回转运动设计-轴和连轴器轴和连轴器设计要领(设计要领(2) (7)往复运动设计(钢管翻料器)往复运动设计(钢管翻料器)-驱动动力源的取舍驱动动力源的取舍-气缸气缸-液压缸液压缸-电动电动气缸(气缸(2) (8)焊接件与螺纹连接设计要领()焊接件与螺纹连接设计要领(2) (9)加工件设计要领加工件设计要领 (2) (10)机构设计方法与创新(机构设计方法与创新(2) (11)创新设计方法)创新设计方法探头摇臂(探头摇臂(2) (12)创新创新设计方法设计方法机械双量程压力表和特殊驱动机构(机械双量程压力表和特殊驱动机构(2) (13)创新创新设计方法设计方法喷标器设计喷
3、标器设计-柔顺机构(柔顺机构(2) (14)机电系统创新设计及实践)机电系统创新设计及实践电火花刻伤机电火花刻伤机-微动和微机构(微动和微机构(2) (15)机电系统机电系统创新设计及实践创新设计及实践电火花钻孔机设计(电火花钻孔机设计(2) (16)机电系统机电系统创新设计及实践创新设计及实践电火花线切割机床设计(电火花线切割机床设计(2)影响创造力的影响创造力的非智力因素非智力因素1 1、创造欲望或创造动机;、创造欲望或创造动机;2 2、明确的目标;、明确的目标;3 3、勤奋实践;、勤奋实践;4 4、自信;、自信;5 5、谦虚、谦虚6 6、团队精神。、团队精神。 创创 新新影响创造力的影响
4、创造力的智力因素智力因素1 1、创造性思维及创新方法;、创造性思维及创新方法;2 2、知识因素;、知识因素;3 3、创造环境。、创造环境。创造技法创造技法1 1、还原法;、还原法;2 2、智力激励法;、智力激励法;3 3、检核表法;、检核表法;4 4、列举法;、列举法;5 5、组合法;、组合法;6 6、移植法;、移植法;7 7、形态分析法。、形态分析法。机械式双程压力表机械式双程压力表-精密机械设计精密机械设计工程要求:工程要求:采用单程机械压力表的原理采用单程机械压力表的原理, ,构构成一个双程压力表成一个双程压力表: :一个量程大、一个量程一个量程大、一个量程小,且小量程表具有过压保护功能
5、。小,且小量程表具有过压保护功能。应用环境:石油行业、防爆要求,必须采用纯机械设计。应用环境:石油行业、防爆要求,必须采用纯机械设计。波登管波登管机械式弹簧管压力表机械式弹簧管压力表 1弹簧管;2游丝;3指针;4小齿;轮5扇形齿轮;6自由端;7连接杠杆;8支点;9固定端;10表盘等构件组成。 弹簧弯管是由金属管(无缝铜管或无缝钢管)制成的。管子截面呈扁圆形或椭圆形,它的一端固定在支撑座上,并与汽水介质相通;另一端是封闭的自由端,与杠杆连接。杠杆的另一端连接扇形齿轮,扇形齿轮又与中心轴上的小齿轮相啮合,压力表的指针固定在中心轴上。当弹簧弯管受到介质压力的作用时,它的截面有变成圆形的趋势,迫使弹簧
6、弯管逐渐伸直,从而使弹簧弯管的自由端向上翘起。压力越高,自由端向上翘起的幅度越大。这一动作使指针偏转一个角度,在刻度盘上指示出压力高低。当被测介质压力降低时,弹簧管要恢复原状,指针退回到相应刻度处。隔膜压力表隔膜压力表 隔膜隔膜在被介质作在被介质作用下产生变形,密封用下产生变形,密封液被压,形成一个相液被压,形成一个相当于当于P P的压力,传导至的压力,传导至压力仪表,显示被测压力仪表,显示被测介质压力表。介质压力表。一个弹簧管能否带动两个指针?一个弹簧管能否带动两个指针? 精密测量的量程不能用放大器放大?精密测量的量程不能用放大器放大? 工作原理工作原理: 1弹簧管;2游丝;3大指针;4大齿
7、轮;5-5- 大齿轮大齿轮带小齿轮放大机构;带小齿轮放大机构; 6小指针;小指针;7扇形齿轮;8自由端;9连接杠杆;10支点;11固定端;12表盘等构件组成。 齿轮间隙齿轮间隙回零误差回零误差驱动力驱动力难解难解两个弹簧管能否直驱两指针?两个弹簧管能否直驱两指针? 精密测量的一致性?小量程仪表的保护精密测量的一致性?小量程仪表的保护创新技法:创新技法:加一加加一加工作原理工作原理: 1弹簧管1;2游丝1;3大指针;4大齿轮; 5扇形齿轮1;6弹簧管2;7游丝2;8大指针;9大齿轮;10扇形齿轮2;11自由端;12连接杠杆;13支点;14固定端;15表盘等构件组成。 作业作业4:漏磁检测探头标定
8、器设计:漏磁检测探头标定器设计背景背景:漏磁检测探头中,一般在空间一条线上均匀安装磁敏感元件,这些元件独立输出检测信号,经计算机采集和显示多通道的检测信号曲线。由于机械安装误差、每个敏感元件的灵敏度差异、信号放大电路差异等使得计算机采集到的最终信号幅度不一致(即,对同一个检测对象,不同通道测量的信号幅度可能不一样)。为此,需要对每个通道的检测灵敏度实施修正,不论机械安装和硬件电路的差异如何,调节软件中的显示缩放系数,达到多通道对同一检测源测量信号的一致,这一处理过程通常称为通道灵敏度标定。通道灵敏度标定。通道灵敏度标定通道灵敏度标定由标定器标定器实现。标定器采用同一个磁信号源(通常是一个小磁铁
9、)作匀速直线运动,遍历每个磁敏感元件产生检测信号,由于敏感方向的原因,磁信号源运动的方向仅能是同一方向。 根据上述要求设计一个电动标定器,其直线运动长度为300 mm,速度600 mm/min,磁铁大小为5* 3 mm,其运动轨迹正对敏感元件。与之配合的探头结构如图1。敏感元件安装位置敏感元件安装位置齿条式电动开窗器齿条式电动开窗器平滑、畅顺的强力输出;上下固定平滑、畅顺的强力输出;上下固定或滑移式安装;多种推程,最大可或滑移式安装;多种推程,最大可达达1500mm;大于;大于10000次推出及拉回次推出及拉回测试;静止状态的紧锁拉力:测试;静止状态的紧锁拉力:2500N;保护等级:保护等级:
10、IP65电动滑台电动滑台参考:直线运动部件参考:直线运动部件 在钢管检测中通常采用了多通道阵列检测探头技术,因此,不可避免地存在单个磁敏感传感器灵敏度和提离值的不同,同时也存在每个信号处理通道间增益的差异等因素,会造成在检测相同裂纹产生的漏磁场时,每一个通道在计算机中反映的信号幅值不一致。通道之间的不匹配会严重影响检测设备的性能,造成报警灵敏度的不一致。 电子标定器设计电子标定器设计现有的标定多通道阵列检测探头灵敏度的方法是采用钢管上的一个人工刻伤,通过直线移动和圆周转动的复合运动,让该伤经过探头中的每一个磁敏感传感器.由于运动的不精确和控制困难,标定过程时间长,稳定性和可靠性差,辅助工装多。
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