钟罩浮力补偿中凸轮渐开线线型设计研究

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1、2013年4月宇航计测技术Apr．，2013文章编号：1000—7202(2013)02—0042—04中图分类号：TB937文献标识码：A钟罩浮力补偿中凸轮渐开线线型设计研究孙凤举李强(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)摘要钟罩压力波动是衡量钟罩式气体流量标准装置准确度等级最关键的技术指标。通过对凸轮式浮力补偿机构中凸轮线型的设计进行的深入研究，给出了钟罩装置中凸轮的渐开线线型设计的具体方法，分析了钟罩应用中渐开线与阿基米德嫘线的不同，解决了影响钟罩压力波动的关键设计问题，为进一步深入研究高准确度的钟罩提供了技术保证。关键词钟罩浮力补偿凸轮渐开线

2、ResearchonInvoluteLinetypeofCamforBuoyancyCompensationofBellProverSUNFeng-juLIQiang(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnology，Beijing100076)AbstractThepressurefluctuationisthekeytechnicalindicatortoevaluatetheaccuracyclassofbellprovers．Thedesignofcainlinetypeforb

3、uoyancycompensationisresearcheddeeply．Concretemeth—odofinvolutelinetypedesignofcalnisadvanced．Meanwhile．differencesbetweeninvoluteandArchime—desspiralinapplicaiontobellproverareanalyzed．Thecrucialdesignquestionofbellproverissolvedandfurtherresearchonbellproverofhigheraccuracyclassis

4、guaranteed．KeywordsBellProverBuoyancyCompensationCamInvolute1引言在钟罩式气体流量校准装置中，常见的浮力的补偿方式有象限补偿、凸轮补偿、链条补偿和虹吸补偿¨J。我所研制的钟罩采用了国际惯用的凸轮补偿方式，用以代替国内目前使用的象限补偿方式，减小了钟罩的压力波动，提高了测量的准确度。其补偿原理如图1所示：罩体在上下运动过程中，罩体浸入液体的深度会发生变化。同时，与罩体通过定滑轮相连的液位平衡重锤则以相同的长度变化伸入或伸出液面，液位平衡筒与罩内液体连通，以此来保证罩内液位的恒定怛J。我们不难发现，罩体的

5、上下运动将导致罩体和液位平衡重锤所受浮力的变化。为了保证罩内气压的稳定，则必须设计补偿机构使之产生与浮力变化相反的补偿力以抵消浮力变化的影响。因此，凸轮的形状及参数将直接影响罩内气压的稳定性和测量的准确度。收稿日期：2012-08—07，修回日期：2012—08—31作者简介：孙凤举(1983一)，男，工程师，硕士，主要研究方向：流量计量技术。第2期钟罩浮力补偿中凸轮渐开线线型设计研究1一气源装置；2一减压、稳压装置；3一调节阀；4一被校流量计；5一液槽；6一钟罩；7一光电开关；8一挡板；9一导柱；10一浮力补偿装置；11一液位补偿装置图1钟罩式流量校准装置结

6、构原理图2凸轮曲线形状研究在图2所示平衡位置时，死为钟罩吊线之一对凸轮的拉力，r为浮力补偿重锤对凸轮的拉力，设此时罩体处于最低位置，此平衡状态下有％R=T’‰(1)式中：R——产生％拉力的钟罩吊线至凸轮转盘旋转中心的距离；石。——浮力补偿锤吊线至凸轮转盘旋转中心的距离。当罩体上升Ah时，凸轮转过的角度为AO=警，罩体所受的浮力减小了AF浮=pgAhS，其中S为罩体和补偿锤的截面积，p为钟罩密封液的密度，g为当地重力加速度。同样，补偿锤所受浮力增大AF浮=pgAhS。为了保证罩体所受合力不变，需通过凸轮机构使r值增加2△F浮，那么凸轮机构在新的平衡状态下有T=％

7、+2pga^s(2)r·R=T’(‰+AX)(3)(瓦+2pgAORS)·R=T’xo+r’△茄(4)△z：妞堕．(5)qr,rAO』以凸轮为参考系，坐标系xoy为动坐标系，使吊y(y’)xoy为动坐标系Y，n，v，蝎-儿岳藿“Ⅶ历—、．吊帑、∞一‘、．／毋翰㈧黹．／／／．-．，图2凸轮浮力补偿线设计原理图线沿着补偿曲线的切点转过角0，同时动坐标系xoy也随之转角0，因B点为切点，所以吊线运动的速度瞬心在BP所在的直线上，有掣=面dOdt俐(6)d￡·44·宇航计测技术2013焦掌：_dOOPdt垫dO=IOP将式(8)代人式(5)，得(7)轨迹圆为基圆的渐开

8、线。(8)3渐开线型线设计方程D小学(