用于可視化觀測的高速轉(zhuǎn)閥及流動參數(shù)實時檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于可視化觀測的高速轉(zhuǎn)閥及流動參數(shù)實時檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]新型電液激振器提尚激振頻率的關(guān)鍵在于增加尚速轉(zhuǎn)閥閥芯溝槽數(shù)或提尚閥芯轉(zhuǎn)速，均會導(dǎo)致閥口通流面積減小或瞬間流速增加，從而產(chǎn)生大量氣穴，不僅會造成流量阻塞，同時，氣泡潰滅引起的壓力脈動還會對系統(tǒng)形成強非線性干擾，影響激振系統(tǒng)的頻率輸出精度與穩(wěn)定性。另外，現(xiàn)有的激振特性計算都是對系統(tǒng)內(nèi)流量、壓力等特征參數(shù)進行線性化假設(shè)，由于流量方程嚴(yán)重的非線性，會導(dǎo)致激振波形及頻率特性與傳統(tǒng)的線性化數(shù)學(xué)模型求解出的結(jié)果有很大不同。另外，當(dāng)激振閥切換頻率增加，理論振動頻率可以進一步提高，但是隨著閥口處的氣穴規(guī)模與程度的加重，一旦大量氣穴阻塞流道引起流量飽和，振幅嚴(yán)重衰減，激振系統(tǒng)的振動頻率將不能達(dá)到理論振動頻率。因此，進行轉(zhuǎn)閥內(nèi)部氣穴觀測實驗，同時實現(xiàn)流量、壓力、振動等參數(shù)的同步測量，成為修正計算參數(shù)、改善流道結(jié)構(gòu)并提高激振器性能的關(guān)鍵和瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對目前對高速轉(zhuǎn)閥內(nèi)部氣穴觀測實驗，同時實現(xiàn)流量、壓力、振動等參數(shù)測量不便的問題，提出了一種從流場內(nèi)部高速可視化觀測及流動參數(shù)實時測量為出發(fā)點，采用高速攝像及同步信號測量(采集)技術(shù)實現(xiàn)激振器結(jié)構(gòu)改造，提升激振性能的用于可視化觀測的高速轉(zhuǎn)閥及流動參數(shù)實時檢測裝置。
[0004]本實用新型所述的用于可視化觀測的高速轉(zhuǎn)閥及流動參數(shù)實時檢測裝置，其特征在于:包括原型-平面觀測閥、高速可視化觀測與分析裝置、流動參數(shù)實時測量與信號采集裝置，所述的原型-平面觀測閥的出油口、進油口分別與油路進出油口連通形成回路；所述的原型-平面觀測閥包括閥體、閥芯、與閥芯轉(zhuǎn)動配合的閥套，所述的閥體端部裝有透明的觀察窗；所述的閥體內(nèi)壁設(shè)有與閥體內(nèi)腔連通的第一油腔和第二油腔，并且所述的第一油腔與進油口連通、第二油腔與出油口連通；所述的閥芯末端與電機輸出軸連接、所述的閥芯的前端側(cè)壁周向設(shè)置多個閥芯槽口 ；所述的閥套側(cè)壁間隔設(shè)置多個進出油孔，并且保證第一油腔和第二油腔相應(yīng)位置均設(shè)有相應(yīng)的進出油孔；
[0005]所述的高速可視化觀測與分析裝置包括高速攝像機、處理器，所述的高速攝像機的攝像頭對準(zhǔn)所述的原型-平面觀測閥的觀察窗，并且所述的高速攝像機的信號輸出端與所述的處理器信號輸入端連接、所述的處理器的信號輸出端與所述的流動參數(shù)實時測量與信號采集裝置數(shù)據(jù)輸入端相連；
[0006]所述的流動參數(shù)實時測量與信號采集裝置包括信號采集裝置、流量測量裝置，所述的信號采集裝置的信號輸入端與處理器相應(yīng)的信號輸出端相連、信號輸出端與流量測量裝置的信號輸入端相連。
[0007]進一步，所述的觀察窗軸向設(shè)有距離調(diào)節(jié)螺栓，并且所述的螺栓頭端裝有與閥體內(nèi)腔匹配的觀測板，并且所述的觀測板側(cè)壁周向設(shè)有與閥芯槽口一致的開槽。
[0008]進一步，所述的信號采集裝置包括用于探測閥體內(nèi)流體壓力波動的壓力/脈沖傳感器、用于探測閥體內(nèi)流體噪聲的頻譜儀，所述的流量測定裝置包括圖像記錄/分析儀、噪聲信號記錄儀、壓力/脈沖信號記錄儀，所述的圖像分析儀信號輸入端與處理器的信號輸出端相連；所述的頻譜儀信號輸出端與所述的噪聲信號記錄儀信號輸入端連接、頻譜儀的感應(yīng)探頭、所述的壓力/脈沖傳感器分別置于原型-平面觀測閥側(cè)面。
[0009]進一步，所述的高速可視化觀測與分析裝置還配有由聚光鏡、無頻閃光燈、調(diào)節(jié)電源構(gòu)成的補光光路，所述的無頻閃光燈與所述的調(diào)節(jié)電源電連、無頻閃光燈發(fā)出的光線沿攝像方向照射，并且光線穿過聚光鏡射在覆蓋在高速攝像機的攝像頭拍攝視野內(nèi)的原型-平面觀測閥表面。
[0010]進一步，所述的高速攝像機的攝鏡頭與閥體外壁垂直。
[0011]進一步，油路中的油箱與閥體進油口之間的管路上依次分布柱塞泵、濾波器，其中油箱的出油口與柱塞泵的進油口連通，柱塞泵的出油口與濾波器的進油口連通，濾波器的出油口與閥體進油口連通。
[0012]或者，油路中的油箱與閥體進油口之間的管路上依次分布比例變量泵、濾波器和流量計，油箱進油口與閥體出油口之間的管路上依次設(shè)有背壓閥和精密壓力表，并且油箱出油口與比例變量泵之間、濾波器與流量計之間、油箱進油口與閥體出油口之間分布設(shè)有過濾器，所述的比例變量泵與濾波器之間通過高壓軟管連通。
[0013]進一步，油箱上配置溫度傳感器。
[0014]進一步，油箱和濾波器出油口之間的管路上配有比例溢流閥。
[0015]進一步，所述的觀測窗通過緊固螺栓固定在與閥芯前端同側(cè)的閥體端部。
[0016]進一步，所述的閥體橫截面為正方形，并且閥芯槽口位于閥體中心位置；閥芯槽口數(shù)與閥套窗口數(shù)分別為2、4、6、8個，閥體、閥套均使用透明有機玻璃，閥體上開透明觀察窗和光源入射窗口，以觀測內(nèi)部流場及氣穴狀態(tài)。
[0017]進一步，所述的高倍聚光鏡匯聚功率lkW，無頻鹵光燈的色溫5，500K以上。
[0018]工作過程:實驗時高速轉(zhuǎn)閥觀測模型接到蓄能器上。考慮到液壓油內(nèi)的雜質(zhì)會形成核子，導(dǎo)致氣穴現(xiàn)象發(fā)生的不穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用高低精度過濾器循環(huán)過濾的方法，最高過濾精度為20μπι。模型閥進出口盡量靠近閥腔的位置設(shè)有壓力和脈沖傳感器用于測量閥口前后的流體壓力波動。高壓軟管及濾波器可以對油液流動時的脈動進行衰減，實驗臺操作部分主要采用高速觀測方法獲取轉(zhuǎn)閥內(nèi)部氣穴形態(tài)信息。實驗用高速攝像機采用同步觀測法，改變高速轉(zhuǎn)閥閥芯轉(zhuǎn)速，調(diào)整高速攝像機拍攝頻率，使之與閥芯轉(zhuǎn)動頻率相同或成整數(shù)倍，以便獲得清晰穩(wěn)定的圖像。同時，通過高精度流量計實時獲得系統(tǒng)流量的變化信息，實現(xiàn)流場可視化與流動數(shù)據(jù)的同步采集。
[0019]為了對閥口內(nèi)部的流動現(xiàn)象進行正面觀測，攝像機鏡頭要與閥體軸線平行并保持與外壁面垂直，拍攝過程中調(diào)節(jié)鏡頭光圈和曝光時間使圖像獲得最好的清晰度和亮度值。由于閥口流體的運動速度極快，并且槽口尺寸很小，需要進行微距拍攝，兩方面都給拍攝工作帶來了很大的難度，一方面高速運動的流體很容易產(chǎn)生模糊尾跡等現(xiàn)象，另一方面在微距模式下由于拍攝范圍有限，調(diào)焦范圍和對焦點受到限制，很難對全部空間范圍內(nèi)的流動現(xiàn)象進行捕捉。并且在較大倍率微距拍攝的情況下，鏡頭的有效光圈急劇縮小，相應(yīng)的快門速度也急劇下降，這時候?qū)庠吹囊缶头浅８?。因此，增加光強非常重要，需要進行高倍補光+光源匯聚技術(shù)。在微距拍攝模式下，攝像鏡頭與轉(zhuǎn)閥槽口距離要足夠近，但由于閥芯不透明，需要采用順光(或側(cè)面補光)的方式進行照明，鏡頭和閥體之間要留出適當(dāng)?shù)目臻g使光線通過。另外，由于轉(zhuǎn)閥的閥芯轉(zhuǎn)動，為了觀測空化現(xiàn)象發(fā)生時氣穴的出現(xiàn)位置，在不改變鏡頭對焦點和拍攝模式下，需要不斷調(diào)整光源位置。
[0020]流場信號采集系統(tǒng)主要采用兩種方式對閥體內(nèi)部流場進行探測，首先用壓力/脈沖傳感器及測量裝置測量槽口及閥腔內(nèi)部壓力分布與脈動狀況，其次采用高速可視化觀測和噪聲頻譜分析相結(jié)合的方法獲取閥體內(nèi)部氣穴形態(tài)信息，同時記錄噪聲信息，以及形態(tài)變化與噪聲特性的相關(guān)關(guān)系，