[发明专利]一种超低温设备加载力精确测量装置及方法

说明书

一种超低温设备加载力精确测量装置及方法，通过包括加载装置、待加载设备、力传感器、加载连接体的测量装置，实现了力传感器工作环境的高度模拟，针对低温应用领域能够精确进行加载力值的测量，能够实现力传感器工作环境的闭环温度控制，解决了低温测量的温度漂移问题，实现了轴承试验所需的力传感器温度控制问题自动化程度的改进，结构稳定，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种超低温设备加载力精确测量装置及方法，属于超低温技术领域。

背景技术

涡轮泵是液体火箭发动机主要组件之一，它由涡轮带动泵，对液体推进剂进行增压。涡轮泵是由诱导轮、泵离心轮、涡轮、密封、轴承、轴系支撑系统和壳体等组成。轴承在涡轮泵内起支承轴系结构、为轴系零件的旋转提供支持的作用。一旦轴承出现故障，将导致轴系失去稳定工作的基础，轻者会使涡轮泵工作异常，重者引起涡轮泵爆炸，以致于发动机和火箭爆炸，后果异常严重。轴承一直是涡轮泵的核心和关键，轴承技术是制约涡轮泵技术发展的瓶颈之一。为了降低故障风险，通常采用进行大量地面试验的方法和途径来研究轴承寿命和可靠性。

在低温轴承试验中，轴承的轴向与径向加载力是试验中非常重要的参数，测量误差直接影响到试验的结果。一般情况下传感器的输入与输出存在线性，且在工作环境温度改变的情况下，其零点、灵敏度均会发生改变。即若被测的目标参量为零或为恒定值时，改变工作环境温度，则力传感器的零点或输出值均发生变化，这将给测量目标参量带来误差，而这次技术改进的目的就是为了消除温度变化对力传感器的输出的影响。如何保证普通常温传感器的使用环境就成为接触测量的关键。

力传感器正常使用范围在常温环境下，温度过低会直接导致传感器损坏，不仅如此，力传感器工作在低温环境中会产生严重的温漂，导致测量误差偏大。如何保证普通常温力传感器在低温环境下使用就成为接触测量加载力的关键。

长期以来，在测量低温环境下加载力时，通常采用热空气吹风方式为力传感器进行加热，保证传感器工作在常温范围；这种加热属开环加热控温方式，虽然传感器工作在常温范围，但力传感器的温度一直在变化，温漂一直存在，测量误差偏大；而且轴承试验结束后需要一直对传感器加热直至试验装置恢复到常温，需要试验人员一直看守，自动化程度较低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，轴承试验所需的力传感器温度控制问题自动化程度低、加热控温温漂误差大的问题，提出了一种超低温设备加载力精确测量装置及方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种超低温设备加载力精确测量装置，包括加载装置、待加载设备、力传感器、加载连接体，用于提供加载力的加载装置输出端通过力传感器、加载连接体为待加载设备提供加载力，力传感器一端与加载装置输出端连接，另一端与加载连接体相连并对加载力进行测量，所述加载连接体外侧包覆有为力传感器提供工作温度环境的电加热带，加载连接体内嵌有实时监测力传感器温度的温度传感器，加载装置上电并提供试验所需加载力，所述力传感器对当前加载力值进行监测，力传感器通过加载连接体进行温度恒定控制及低温保护。

所述加载装置与力传感器通过螺纹连接，加载连接体与力传感器通过螺纹连接。

所述力传感器为应变全桥型传感器，将测量所得加载力值以信号形式输出。

所述力传感器最大承载力为20kN。

所述电加热带规格为24V、36W，通过金属扎带包覆于加热连接体外侧。

所述温度传感器实时采集当前加热连接体温度，反馈至外部温度控制器，所述电加热带接收外部温度控制器输出的电压信号进行加热，为力传感器提供所需温度环境并使温度恒定。

一种超低温设备加载力精确测量方法，步骤如下：

(1)进行加载设备及待加载设备的组装；