阅读说明：本技术 一种三点支撑水力测功器校准方法 (Calibration method of three-point support hydraulic dynamometer ) 是由 曾文静 李天池 谷洋洋 周阳 杨兆瀚 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：一种三点支撑水力测功器校准方法,针对现有技术中水力测功器校准存在校准精度低的问题,相比于砝码杠杆校准方法,液压控制油缸施力并结合校准拉压力传感器的校准方法更加适合三点支撑水力测功器的扭矩校准,该方法自动化程度高,结合高精度数字仪表,校准精度高,重复性好,使用简单省力,便于多次使用,维修性好。(A calibration method of a three-point support hydraulic dynamometer aims at the problem that the calibration precision of the hydraulic dynamometer in the prior art is low, and compared with a weight lever calibration method, the calibration method of applying force by a hydraulic control oil cylinder and combining a calibration pull pressure sensor is more suitable for torque calibration of the three-point support hydraulic dynamometer.)

一种三点支撑水力测功器校准方法

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，具体为一种三点支撑水力测功器校准方法。

背景技术

水力测功器目前广泛应用于多种原动机功率测试领域，作为原动机带负荷试验的有效负载，可以测量原动机的输出功率，同时配合原动机进行多种工况点变换试验。

目前国内外常见的水力测功器主体的支撑方式采用耳轴承支撑形式，然而对于大功率及需要双向旋转吸收测量功率时，轴会变得很长及支撑跨度增加，引起轴的变形及增加其制造成本。当前水力测功器的标定方法主要集中在对于耳轴承支撑形式的水力测功器，采取砝码杠杆校验的方式。但是，现有的校准方法存在校准精度低的问题。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中水力测功器校准存在校准精度低的问题，提出一种三点支撑水力测功器校准方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种三点支撑水力测功器校准方法，包括以下步骤：

步骤一：拆掉水力测功器壳体两侧校准力臂上的销轴1，使校准拉压力传感器3及校准油缸2都处于初始的自由状态，然后将两台校准拉压力传感器3配套的显示仪表分别与两台校准拉压力传感器3相连，

步骤二：使两台校准拉压力传感器3保持与地面垂直，然后将就地显示仪表开机，等待显示仪表系统自检，自检完毕后待显示仪表显示数值稳定时，将显示仪表显示的数值清零；

步骤三：将水力测功器壳体两侧校准力臂上的销轴1恢复到位，启动校准装置油站控制系统，通过操纵手柄控制校准油缸2对校准拉压力传感器3逐渐加力，最大加力不超过传感器的量程，对两侧的校准油缸2同时加载，加载力保持一致；

步骤四：预紧力消除之后，同时调整两台校准油缸2使两台校准拉压力传感器3的显示仪表都显示为0kN；

步骤五：对水力测功器本体上的三个测量拉压力传感器进行单独标定，选定要标定的测量拉压力传感器，在水力测功器控制计算机的标定界面中找到该测量拉压力传感器对应的扭矩通道，将该点的扭矩标定为零点，在测量拉压力传感器的工作范围内设定9个标定点，通过受力与力矩关系，计算标定点的力矩对应的施加力，使用校准油缸依次给校准拉压力传感器3施加相应的作用力，待作用力稳定后，将该通道当前的扭矩值标定为设定值；

步骤六：标定结束后使用校准油缸2对校准拉压力传感器3加力，利用校准拉压力传感器3的显示仪表记录其受力值，并计算水力测功器的受力扭矩，对比水力测功器控制计算机界面中显示的总扭矩值，然后计算校验点的误差，在工作范围内选取9个扭矩点进行误差计算，如果误差均在允许范围内，则校准完成。

进一步的，所述步骤三中对两侧的校准油缸2同时加载10到20次。

进一步的，所述步骤五中对每个测量拉压力传感器，在其允许的受力范围内进行9点标定，剩余8个点对应标定的扭矩由校准拉压力传感器3施加的扭矩得到。

进一步的，所述步骤六中受力扭矩的计算公式为：

进一步的，所述步骤六中受力扭矩，即测量传感器显示值的表达式为：

测量传感器显示值＝Σ|三个测量拉压力传感器通道的扭矩绝对值|。

进一步的，所述步骤六中校验点的误差为：

进一步的，所述校准传感器的转换值为：

校准传感器转换值＝Σ|两个校准拉压力传感器显示仪表绝对值|*校准力臂。

本发明的有益效果是：相比于砝码杠杆校准方法，液压控制油缸施力并结合校准拉压力传感器的校准方法更加适合三点支撑水力测功器的扭矩校准，该方法自动化程度高，结合高精度数字仪表，校准精度高，重复性好，使用简单省力，便于多次使用，维修性好。

附图说明

图1为水力测功器上拉压力传感器的一侧设置示意图；

图2为水力测功器上拉压力传感器的另一侧设置示意图；

图3为校准拉压力传感器的安装位置示意图一；

图4为校准拉压力传感器的安装位置示意图二。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图3和图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种三点支撑水力测功器校准方法，包括以下步骤：

步骤一：拆掉水力测功器壳体两侧校准力臂上的销轴1，使校准拉压力传感器3及校准油缸2都处于初始的自由状态，然后将两台校准拉压力传感器3配套的显示仪表分别与两台校准拉压力传感器3相连，

步骤二：尽量使两台校准拉压力传感器3保持与地面垂直，就地显示仪表开机，等待显示仪表系统自检，自检完毕后待显示仪表显示数值稳定时，将显示仪表显示的数值清零；

步骤三：将水力测功器壳体两侧校准力臂上的销轴1恢复到位，启动校准装置油站控制系统，通过操纵手柄控制校准油缸2对校准拉压力传感器3逐渐加力，最大加力不超过传感器的量程，对两侧的校准油缸2同时加载，加载力保持一致；

步骤四：预紧力消除之后，机械安装完成后，即轴销恢复时，一般会存在预紧力。为了确保校准结果的准确性，最好消除预紧力。步骤三的作用可视为消除预紧力措施。同时调整两台校准油缸2使两台校准拉压力传感器3的显示仪表都显示为0kN；

步骤五：对水力测功器本体上的三个测量拉压力传感器进行单独标定，选定要标定的测量拉压力传感器，在水力测功器控制计算机的标定界面中找到该测量拉压力传感器对应的扭矩通道，将该点的扭矩标定为零点，也可以理解为水力测功器本体上的三个测量拉压力传感器，均需要单独标定。每个测量拉压力传感器在控制系统中有对应的数采通道。在控制计算机的标定界面找到相应拉压力传感器的通道，该通道显示测量值为扭矩，将当前点的扭矩标定为0。

步骤六：标定结束后使用校准油缸2对校准拉压力传感器3加力，利用校准拉压力传感器3的显示仪表记录其受力值，并根据设定值计算水力测功器的受力扭矩，对比水力测功器控制计算机界面中显示的总扭矩值，然后计算校验点的误差。

在工作范围内选取9个扭矩点进行误差计算，如果误差均在允许范围内，则校准完成。最好在步骤五和步骤六中间再增加一个步骤。内容为：在测量拉压力的工作范围内设定9个标定点，通过受力与力矩关系，计算标定点的力矩对应的施加力，使用校准油缸依次按顺序给校准拉压力传感器施加相应的作用力，待作用力稳定后，将该通道当前的扭矩值标定为设定值。

1)三点支撑水力测功器的测量拉压力传感器分布：

水力测功器的三个拉压力传感器作为支撑点，支撑水力测功器外壳体。其中两个相对较小量程的拉压力传感器分布在水力测功器的一侧，另一个相对较大量程的拉压力传感器分布在水力测功器的另一侧，两者对称于水力测功器的中轴线。如图1和图2所示。

2)校准拉压力传感器的安装位置如图3和图4所示。

水力测功器校准装置是水力测功器使用前对测量用拉压力传感器标定的装置。校准装置包括两只高精度拉压力传感器，与传感器相连接的校准力臂、校准调整油缸、油站及其控制系统、两台高精度拉压力传感器显示仪表。

3)校准方法依据

由力学分析可得出三点支撑水力测功器校准原理为：校准用传感器显示示数和值对应的扭矩与三个测量传感器对应的扭矩和值相等，即为水力测功器的扭矩。

校准装置的出力由液压油站控制系统实现，液压系统为校准油缸提供液压动力，控制主机架上垂直校准油缸的动作，从而为水力测功器施加精确的拉压力。校准装置油缸可以输出连续可调的稳定出力。

实施例：对水力测功器进行标定与校准时，按照以下步骤：

1)首先拆掉水力测功器上壳体两侧校准装置校准力臂上面的销轴，使校准拉压力传感器及油缸都处于初始的自由状态，将两台校准拉压力传感器配套的显示仪表分别与两台校准拉压力传感器相连，连接显示仪供电电缆。

2)扶正校准油缸，尽量使之保持与地面垂直。就地显示仪表开机，等待显示仪表系统自检，自检完毕后待显示仪表显示数值稳定时，将显示仪表显示的数值清零。

3)将两侧校准力臂上的销轴恢复到位。启动校准装置油站控制系统，通过操纵手柄控制校准油缸对校准传感器逐渐加力，最大加力禁止超过传感器的量程，对两侧的校准油缸同时加载，加载力保持一致，拉力与压力各加载10到20次，用以消除机械预紧力。

4)预紧力消除之后，同时调整两台校准油缸使两台校准传感器的显示仪表都显示为0kN，此时消除了销轴的安装对水力测功器产生力的影响，从而水力测功器受到的外力为0Kn。

5)对每个测量拉压力传感器单独标定，选定要标定的拉压力传感器，在水力测功器控制计算机的标定界面中找到该传感器对应的扭矩通道，将该点的扭矩标定为零点第一点。一般地，对每个测量拉压力传感器在允许的受力范围内进行9点标定，剩余8个点对应标定的扭矩由校准拉压力传感器施加的扭矩计算得出。

6)依次完成另外两个测量拉压力传感器的标定。

7)标定结束后进行系统校验，使用校准油缸加力，从校准拉压力传感器的显示仪表记录其受力值，计算水力测功器的受力扭矩，对比水力测功器控制计算机界面中显示的总扭矩值，然后计算校验点的误差即可。

备注：对于标定点，其扭矩的计算公式为：

两台测量传感器侧标定扭矩：

单台测量传感器侧标定扭矩：

测量传感器显示值水力测功器的受力)：

测量传感器显示值＝Σ|三个测量拉压力传感器通道的扭矩绝对值|

校准传感器转换值施力于水力测功器)：

校准传感器转换值＝Σ|两个校准拉压力传感器显示仪表绝对值|*校准力臂

测量误差％F.S.)：

在扭矩加减过程中，注意拉压力的符号。

需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。