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3 硬件系統設計
該檢測系統的硬件系統設計主要由超聲波換能器、CPLD功能、驅動發射、接收放大和過零比較等模塊組成。系統工作時,單片機先向CPLD發送指令,CPLD的內部PULSE功能模塊產生600 ns的驅動脈沖,同時CNT功能模塊開始計時:驅動脈沖進入驅動發射電路使超聲波換能器1產生超聲波信號;接收到的信號比較微弱,需通過由LF357和LM318組成的三級接收放大電路對其放大;將放大信號再通過由MAX903組成過零比較電路,從而為CLPD中的CNT功能模塊提供一個停止計時的高電平信號。將CNT中所計時的數據換算為時間,再由換能器2發送,換能器1接收。用CNT記錄另外一組時間數據,二者相減得到順流和逆流的聲時差△t,計算出系統的流速和流量。該檢測系統的關鍵是要得到準確的驅動脈沖和精確的順逆流時間。所以,選用Aher公司CPLD的MAXⅡ系列EMP240T100C5N,并配有100 MHz的晶體振蕩器,CPLD功能模塊是該系統硬件設計的核心。
3.1 CPLD功能模塊
CPLD功能模塊主要由6個子模塊組成,如圖2所示。它們都是利用VHDL語言編寫,各自的功能:DECODER子模塊是將單片機的指令經過解碼傳輸給CPLD內部各個子模塊;CNT子模塊負責計時;PULSE子模塊產生驅動脈沖:CNT_SP子模塊產生CNT的停止計時信號;SEL_2用于選取將CNT中的16位數據的前8位和后8位;TRIBUFFER可將SEL_2選擇的8位數據傳輸給單片機。
其工作流程如下:通過單片機的P2端口使CPLD工作。由PULSE子模塊發送特定脈沖信號驅動超聲波換能器,CPLD在發射脈沖的同時CNT子模塊開始計時,接收放大電路接收信號并經過零比較后,向CPLD的PULSE_ACT口提供停止計時的高電平信號。然后CPLD就將CNT中計時的16位數據以8位的形式通過SEL_2,TRIBUFFER再通
齒輪泵的特點是:體積小,重量輕,結構簡單,制造方便,價格低,工作可靠,自吸性能較好,對油液污染不敏感,維護方便等。
其缺點是:流量和壓力脈動較大,噪聲大,排量不可變等。
內嚙合齒輪泵與外嚙合齒輪泵相比,主要有體積小,流量脈動小,噪聲小等優點,但加工困難,使用受到限制。這里嚙合點處的齒面接觸線一直起著分隔高、低壓腔的作用,因此在齒輪泵中不需要設置專門的配流機構。
1、外嚙合齒輪泵的流量
排量:V=πDhB=2πm2zB
實際上齒間槽容積比輪齒的體積稍大些,所以通常取 3.33,則有:V=6.66zm2B
流量:q=Vnηv=6.66zm2Bnηv
以上計算的是外嚙合齒輪泵的平均流量。
特點:
1)齒輪泵的平均流量與齒數成正比,而與模數的平方成比例。
2)齒輪泵的流量與齒寬成正比,但齒寬的增大受齒輪所受液壓徑向力增加的限制,一般取齒寬B=(6~10)m,高壓時取小值。
3)提高轉速可以提高泵的流量,但受泵吸入性能的限制。齒輪泵的轉速一般在1000~***0r/min。
4)另外,在容積式液壓泵中,齒輪泵的流量脈動最大。
2、齒輪泵的困油現象及卸荷
★困油現象的危害:
使閉死容積中的壓力急劇升高,使軸承受到很大的附加載荷,同時產生功率損失及液體發熱等不良現象;溶解于液體中的空氣便析出產生氣泡,產生氣蝕現象,引起振動和噪聲。
★消除困油現象:
在齒輪泵的側板上或浮動軸套上開卸荷槽。非對稱式,必須保證在任何時候都不能使吸油腔與壓油腔相互串通;這樣的齒輪泵不能反轉。
3、齒輪泵的泄漏及補償措施
齒輪泵存在著三個產生泄漏的部位:齒輪端面和端蓋間;齒頂和殼體內孔間以及齒輪的嚙合處。其中齒輪端面和端蓋間泄漏量最大,占總泄漏量的75~8