基于通道式结构的旋转法润滑油粘度传感器研究

作     者：李攀 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张勇

授予年度：2022年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 

主      题：润滑油 粘度 传感器 旋转法 通道式 

摘      要：作为发动机的七大板块之一,润滑系统扮演着很重要的角色,除了减小器件之间的磨损以外,它还具有清洁、冷却、密封、防锈等功能,可确保发动机的正常平稳运行。但随使用时间的推移,润滑油中会掺入各种各样的杂质,导致润滑性能逐渐降低。如果未能及时对润滑油进行更换,器件之间会产生磨损、胶合等情况,甚至产生较危险的事故。而油液的粘度可以很好地衡量润滑油的润滑性能,所以对润滑油的粘度检测研究是很有必要的。原有的测量粘度的设备体积都较大,不适合用于在线测量,本文针对这个问题进行了体积缩小化的处理,以方便未来的安装。由于体积较小,所以通过提高转速和改变转子结构的方法来提高感知粘度变化的敏感度,但高转速也会导致测量时油液处于湍流状态,新的转子结构也需要进行分析,所以很有必要对其进行研究。本文主要内容:基于旋转式测粘度的方法,结合直流电机的工作特性,通过测量流经电机的电流而计算得到润滑油的粘度。根据选定的电机的工作特性参数,与旋转法的理论分析,得到转矩、电机电流等之间的关系式,以此为数学模型开展后续研究。对转子的结构进行创新设计,选用了“通道式结构的转子,分为内通道式和外通道式,并与传统圆柱转子作对比。分别对四种转子在油液中的旋转情况进行仿真分析,对四种转子进行对比,发现转子2的测量效果较好,其在75℃新油到100℃换油范围内,随粘度变化的电流变化率为0.0165A/(mm/s)。根据需要对传感器的整个系统进行选材设计,包括单片机、电流检测模块等等,然后搭建实验平台。分别对四个转子进行实验分析,与仿真对比后发现结果基本一致,转子2在低粘度范围内有较高的检测精度。并对测量系统进行标定实验,对其进行完善,并对标定方程进行验证,发现测量值与标准值的最大相对误差仅为4.73%,检测精度较高。