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专利号: 201811122079X
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高温法兰接头偏转角监测装置,其特征在于,包括底座、法兰固定机构、一级连杆、V形杆件、二级连杆、二级曲柄和角度测量装置;所述法兰固定机构包括左端夹板和右端夹板,所述左端夹板和右端夹板竖直、相对设置于所述底座上,高温法兰安装于所述左端夹板和右端夹板之间;所述V形杆件的交点与所述底座铰接,V形杆件的两个边分别为一级曲柄和二级摇杆;所述一级连杆一端与所述左端夹板上端铰接,一级连杆另一端与所述一级曲柄上端铰接,所述左端夹板、一级连杆、一级曲柄、底座构成四杆式一级放大机构;所述二级连杆一端与所述二级摇杆上端铰接,二级连杆另一端与所述二级曲柄上端铰接,所述二级曲柄下端与所述底座铰接,所述二级摇杆、二级连杆、二级曲柄、底座构成四杆式二级放大机构;所述角度测量装置包括万能角度器和指针,所述指针与所述二级曲柄同轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的高温法兰接头偏转角监测装置,其特征在于,所述底座包括活动连接的固定底座和活动底座,所述活动底座能够相对所述固定底座水平移动;所述左端夹板安装于所述固定底座上,所述右端夹板安装于所述活动底座上。

3.根据权利要求2所述的高温法兰接头偏转角监测装置,其特征在于,所述法兰固定机构还包括左端挡板和右端挡板,所述左端挡板固定安装于所述固定底座上,并位于所述左端夹板的左侧,所述左端挡板上安装有用于紧固所述左端夹板的紧固螺栓;所述右端挡板固定安装于所述活动底座上,并位于所述右端夹板的右侧,所述右端挡板上安装有用于紧固所述右端夹板的紧固螺栓。

4.根据权利要求1所述的高温法兰接头偏转角监测装置,其特征在于,所述偏转角监测装置还包括水平仪,所述水平仪安装于所述底座上,所述水平仪保证了整个测量装置与被测法兰之间保持水平位置,即测量装置与法兰的初始状态保持一致,避免测量过程中由于偏移产生误差。

5.根据权利要求1所述的高温法兰接头偏转角监测装置的设计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1、基于MATLAB进行一级放大机构的杆长设计,将法兰偏转角度放大10倍,具体包括以下分步骤:(1)设一级放大机构的四根杆长依次为I1,I2,I3,I4,摇杆的初始角为α、旋转角为u,曲柄的初始角为β、旋转角为S,给定的理论输出角函数为M,根据理论输出角函数与实际输出角函数为S之间的偏差应为最小的原则,建立目标函数:如取n个点进行计算,目标函数简化为:

(2)取固定铰链轴的中心距离I4为一定值,则四杆机构实际输出角是待定参数I1,I2,I3,及初始角α,β的函数,它们之间满足如下关系:当u+α在第一、二象限时,实际输出角S=π-A-B-β;当u+α在第三、四象限时,实际输出角S=π-A+B-β,式中:(3)根据平面四杆的特点,确定约束条件;

(4)对于第一级放大机构,设定摇杆初始角度α0=90°,固定铰链轴的中心距离I4=10,理论输出角函数为M=10u,令x=[x1,x2,x3,x4,x5]T=[I1,I2,I3,α,β]T,把约束条件化为符合Matlab的格式,编制相应M文件,运行后得到最优解;

步骤2、基于MATLAB进行二级放大机构的杆长设计,将法兰偏转角度放大5倍:将理论输出角函数设为M=5u,编制相应M文件,运行后得到最优解;

步骤3、根据实物加工需求,将两级机构的杆长缩放至适当的值。

6.根据权利要求5所述的高温法兰接头偏转角监测装置的设计方法,其特征在于,步骤

1中的约束条件为:

(1)各杆长I1,I2,I3,I4均大于零,取初始角α,β大于零;

(2)对于曲柄摇杆机构,由曲柄存在条件,知:

I1+I4≤I2+I3;I1+I3≤I2+I4;I1+I2≤I3+I4

(3)从机构应具有良好的传动性能出发,最小传动角应大于等于许用传动角[γ],一般地许用传动角不小于40°,最小传动角可能出现的两个极限位置:当I12+I42≤I22+I32时,机构最小传动角γmin满足:

当I12+I42>I22+I32时,机构最小传动角γmin满足: