伺服閥疊合量液動配磨測量臺的研制

伺服閥疊合量液動配磨測量臺的研制

1伺服閥測量的測量在電液服務器的制造過程中，閥芯和閥座的重疊磨損是閥座制造過程中的一個重要過程。所謂疊合量是指對于滑閥偶件當閥芯位于閥套的中間位置時,閥芯臺肩的4條工作棱邊和閥套相應的方孔的工作邊的軸向配合尺寸(圖1中的La-Ld)。它主要影響電液伺服閥的零位特性,如滯環(huán)、零位泄漏等。閥芯、閥套的加工采用偶件配磨的方式進行,即“測量-磨削”反復的過程,每次的磨削量是以測量結(jié)果來保證的,所以疊合量的測量直接關系到伺服閥配磨的好壞。由于疊合量的設計要求一般都在1～2μm,軸向各個方孔窗口距離這樣大的尺度上達到這么高的測量精度,很難實現(xiàn)絕對法測量。即使進行直接測量,其測點也不可能落在閥口工作棱邊上,而且閥口棱邊處還存在有塌邊圓角以及徑向間隙等諸多非理想因素的影響,所以疊合量的測量最好采用間接的方法進行測量。目前,國內(nèi)主要伺服閥生產(chǎn)廠家大多是采用的氣動法進行測量,使用的測量介質(zhì)是壓縮空氣。由于氣體無粘性、對泄漏敏感,因此滑閥副的徑向間隙、閥口圓角塌邊等缺陷對疊合量的測量結(jié)果影響較大。而液動法使用的測量介質(zhì)與伺服閥實際工作時使用的介質(zhì)相同,所以更能反映滑閥副疊合量的真實情況。張建鋒等曾經(jīng)對伺服閥液動測量測量技術(shù)做過研究,采用的是壓力式的測量模型,系統(tǒng)中人為地增加了節(jié)流孔,節(jié)流孔孔徑容易受油溫的影響,對測量壓力影響較大。為了解決實際生產(chǎn)中的困難,我們研制出了一臺微機控制疊合量液動配磨測量臺,采用航空液壓油作為測量介質(zhì),使用流量法間接測量疊合量。2流量式液體流動研磨測量原理和重疊體積計算2.1出流流量曲線的一般理論疊合量液動配磨是以航空液壓油為工作介質(zhì),通過電磁球閥切換各測量各個回路,分別給閥套上4個工作窗口通以液壓油,同時通過步進電機移動閥芯,這樣分別找出閥芯各工作棱邊與閥套上對應的工作窗口的開口量在輸出流量與閥芯位置方面的相對關系。閥芯各工作棱邊與閥套上對應的工作窗口可以看作是一個節(jié)流小孔,按薄壁小孔的流量公式,其出流流量與開口量的關系可以用公式1表征:Q=Cdw2Δpρ???√?x(1)Q=Cdw2Δpρ?x(1)式中Q——閥口流量Cd——流量系數(shù)Δp——閥口前后壓差ρ——油液密度w——閥套工作窗口寬度x——閥芯位移量從公式1中可以看出,在流動介質(zhì)確定的情況下,Q與x的關系取決于Cd、w與Δp。在一定條件下流量系數(shù)Cd可以看作常數(shù)。合格的閥套的工作窗口加工精度很高,其寬度w也可看作常數(shù)。閥口前后壓差Δp在經(jīng)過穩(wěn)壓后在測量范圍內(nèi)變化很小,而且在軟件中給予了補償,故也為常數(shù)。所以公式1可以改寫為:Q=Cx(C為常數(shù))(2)Q=Cx(C為常數(shù))(2)從公式2中可以看出,輸出流量Q與閥芯位移x在一定范圍內(nèi)成線性關系。在各棱邊流量曲線的測試過程中,只要避開各窗口小開口處的非線性部分,而在線性部分以內(nèi)選取足夠的測量點,在軟件算法中進行壓力補償后用最小二乘法進行線性回歸,回歸后得到的曲線可以代表每個棱邊的流量特性曲線(圖2)。而各棱邊流量特性曲線的延長線與零流量線的交點,即為各棱邊零開口的位置。2.2測量方法x得到各個工作邊的零開口位置xa0,xb0,xc0,xd0后,選取一個基準點坐標x0,可選xa0～xd0中的一個,也可選(xb0+xc0)/2或(xa0+xd0)/2,本測量臺選用:x0=(xb0+xc0)/2。就可以計算出相應的疊合量La～Ld。La=xa0?x0Lb=x0?xb0Lc=xc0?x0Ld=x0?xd0(3)La=xa0-x0Lb=x0-xb0Lc=xc0-x0Ld=x0-xd0(3)3進給裝置及傳感器本系統(tǒng)是以工業(yè)控制計算機為核心進行操作控制和數(shù)據(jù)處理,使用步進電機作為閥芯的進給裝置,高精度流量、位移和壓力傳感器作為感測元件。其測試系統(tǒng)示意圖見圖3。3.1滑閥副的切換測量臺油路由輔助回路和測量回路兩大部分成。見圖4所示。輔助回路用于提供推進對中、夾緊被測件和鎖緊導軌的作用。測量主回路的壓力經(jīng)過先導式溢流閥2和減壓閥14兩級穩(wěn)壓后提供?；y副進出油口分別由2個電磁球閥控制,用4個電磁球閥實現(xiàn)滑閥副各個工作閥口的切換。測量臺流量測量采用齒輪流量計,量程4L/min,黏度20cSt時非線性誤差不大于0.3%,黏度范圍1-100000mm2/s。3.2a/d轉(zhuǎn)換電路硬件電路主要包括A/D轉(zhuǎn)換電路,位移傳感器二次儀表電路,壓力傳感器二次儀表電路,流量計電源及二次儀表電路,電磁閥、電磁球閥控制電路,步進電機控制電路。A/D轉(zhuǎn)換器選用ICL7135,該芯片是高準確度雙積分型通用型單片CMOS14位A/D轉(zhuǎn)換器。電磁閥及電磁球閥控制電路和步進電機控制電路均采用高低壓驅(qū)動方式進行控制。3.3隔離型數(shù)字量輸入/輸出板采用HY-6110隔離型數(shù)字量輸入板作為輸入通道的接口,用以采集A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的輸入。采用HY-6120隔離型數(shù)字量輸入/輸出板作為輸出通道的接口,用以采集流量值和實現(xiàn)數(shù)字量的輸出以控制步進電機、電磁閥和電磁球閥。由于本測量系統(tǒng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,因此要求系統(tǒng)有很好的抗干擾性。HY—6110輸入板和HY—6120輸入/輸出板的每一路通道均采用光電耦合器件將現(xiàn)場信號地和計算機系統(tǒng)地隔離開,提高了計算機測控系統(tǒng)的工作穩(wěn)定和可靠性。4測量臺的軟件設計本軟件系統(tǒng)是在Windows環(huán)境下利用C++語言在VisualC++6.0編程環(huán)境下編制。本測量臺軟件利用windows的圖形化用戶界面,操作方便,測量曲線和數(shù)據(jù)顯示直觀。軟件采用多線程的運行方式,系統(tǒng)實時性好。其主界面見圖5。5測量的精度和精度更(1)測量臺采用航空液壓油作為測量介質(zhì),與伺服閥實際工作介質(zhì)相同,減小了閥口加工誤差對測量的影響,提高了測量結(jié)果的準確性和精度;(2)采用流量法進行測量,避免