CN101710015B - 电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置及测试方法。测试装置包括支撑架，衔铁组件放置在支撑架上，衔铁组件包括衔铁、弹簧管、挡板和反馈杆，其特征在于，所述测试装置还包括传感器和示波器，传感器通过传感端头连接衔铁组件中的衔铁的一端，传感器用于感应衔铁组件的阻尼振荡；示波器通过连接线与传感器相连，示波器用于显示并记录衔铁组件阻尼振荡的波形。测试方法通过对示波器显示记录的波形图量取计算，再结合现有的成熟理论，计算出衔铁组件转动惯量。本发明的测试装置结构简单合理，操作方便，能快捷准确地测出衔铁组件的转动惯量，且精度完全符合要求。

Description

电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于伺服阀测试技术领域，具体是涉及一种电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置及测试方法。

背景技术

电液伺服阀是一种用于电液控制系统中的具有很高精度和动态响应的电液伺服控制元件，广泛应用于精密的位移、速度、力和加速度的电液伺服控制系统。其应用场合非常广泛。然而在国内对电液伺服阀的研究和制造还处于比较落后的一个状态，零件的组合装配方面，技术水平与国外差距也很大。衔铁组件作为电液伺服阀力矩马达的一个重要部件，其性能对整个电液伺服阀的性能影响非常大。衔铁组件转动惯量是伺服阀力矩马达的重要参数，了解该参数对控制电液伺服阀的稳定性和精确度非常重要。但是衔铁组件一般由衔铁、弹簧管、挡板和反馈杆等零件通过压配和焊接组合而成，由于零件形状各不相同，用传统的计算方法测得的结果不太精确，不利于产品性能的改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，从而提供一种电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置及测试方法，该测试装置结构简单合理，测试方便、测量准确度高。

按照本发明提供的技术方案，所述电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置包括支撑架，在支撑架上放置衔铁组件，所述衔铁组件包括衔铁、弹簧管、挡板和反馈杆，其特征在于，所述测试装置还包括传感器和示波器，传感器通过传感端头靠近(非接触式)衔铁的一端，传感器用于感应衔铁组件的阻尼振荡；示波器通过连接线与传感器相连，示波器用于显示并记录衔铁组件阻尼振荡的波形。

所述传感器采用电容传感器或电涡流传感器。在所述衔铁组件中，衔铁位于弹簧管的上端，并与弹簧管相互垂直；在弹簧管的下面有挡板，挡板的下面有反馈杆。

电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试方法，包括步骤如下：

(1)给衔铁上未连传感端头的一端施加一敲击力；

(2)衔铁组件在敲击后产生阻尼振荡，用传感器和示波器将衔铁组件阻尼振荡产生的波形记录下来；

(3)从上述示波器记录的波形图中选取N个波，量出产生N个波的总时间T，将总时间T除以选取的波数N，即可得到该振动波形的周期T_N＝T/N；根据公式ω_a＝1/T_N，算出衔铁组件阻尼振荡的频率，式中，T_N为振动波形的周期，ω_a为衔铁组件阻尼振荡的频率；经计算，ω_a＝N/T；

(4)根据公式 ${\mathrm{\ω}}_a={\mathrm{\ω}}_n\sqrt{1-{\mathrm{\ξ}}^2}$ 和已经得出的衔铁组件阻尼振荡频率ω_a，计算衔铁组件固有频率ω_n；式中，ξ为相对阻尼系数，ω_n为衔铁组件固有频率，因为ξ一般小于0.01，所以可认为ω_a＝ω_n；

(5)根据公式 和已经得出的衔铁组件固有频率ω_n，计算衔铁组件的转动惯量；式中Ka为弹簧管支承刚度，Ja为衔铁组件转动惯量；由于弹簧管支承刚度Ka为已知参数，据此即可计算出衔铁组件转动惯量Ja＝Ka/(ω_n)²。

在上述电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试方法中，步骤(3)中选取的波数N优选在8～10之间，以使计算数据尽量接近于真实值。

本发明与现有技术相比，优点在于：测试装置结构简单合理，操作方便，能快捷准确地测出衔铁组件的转动惯量，且精度完全符合要求。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为示波器显示记录的波形图。

具体实施方式

如图1所示，本发明主要包括支撑架8、传感器6和示波器7，衔铁组件用两个安装螺钉紧固在支撑架8上，衔铁组件由衔铁4、弹簧管3、挡板2和反馈杆1组成，传感器6通过传感端头5靠近衔铁组件中的衔铁4的一端，传感器6用于感应衔铁组件的阻尼振荡；示波器7通过连接线与传感器6相连，示波器7用于显示并记录衔铁组件阻尼振荡的波形。

所述的示波器6可采用电容传感器或电涡流传感器。在所述衔铁组件中，衔铁4位于弹簧管3的上端，并与弹簧管3相互垂直；在弹簧管3的下面有挡板2，挡板2的下面有反馈杆1。

上述的测试装置具体应用于测量操作时，步骤如下：

(1)首先给衔铁4上未连传感端头5的一端施加一敲击力F；

(2)衔铁组件在敲击后产生阻尼振荡，用传感器6和示波器7将衔铁组件阻尼振荡产生的波形记录下来，波形图如图2所示；

(3)从上述示波器7记录的波形图中选取8个波，产生此8个波的总时间为T，将总时间T除以波数8，即可得到该振动波形的周期T_N＝T/8；根据公式ω_a＝1/T_N，算出衔铁组件阻尼振荡的频率ω_a＝8/T；

(4)根据公式 和已经得出的衔铁组件阻尼振荡频率ω_a，计算衔铁组件固有频率ω_n；式中，ξ为相对阻尼系数，ω_n为衔铁组件固有频率，因为ξ一般小于0.01，所以可认为ω_a＝ω_n；

(5)根据公式 和已经得出的衔铁组件固有频率ω_n，计算衔铁组件的转动惯量；式中，Ka为弹簧管3支承刚度，Ja为衔铁组件转动惯量；由于弹簧管(3)的支承刚度Ka为已知参数，据此即可计算出衔铁组件的转动惯量Ja＝Ka/(ω_n)²＝Ka/(8/T)²。

Claims (4)

1.电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置，包括支撑架(8)，在支撑架(8)上紧固衔铁组件，衔铁组件包括衔铁(4)、弹簧管(3)、挡板(2)和反馈杆(1)，其特征在于，所述测试装置还包括传感器(6)和示波器(7)，传感器(6)的传感端头(5)靠近衔铁组件中的衔铁(4)的一端，传感器(6)用于感应衔铁组件的阻尼振荡；示波器(7)通过连接线与传感器(6)相连，示波器(7)用于显示并记录衔铁组件阻尼振荡的波形；

所述传感器(6)采用电容传感器或电涡流传感器。

2.如权利要求1所述的电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试装置，其特征还在于，在所述衔铁组件中，衔铁(4)位于弹簧管(3)的上端，并与弹簧管(3)相互垂直；在弹簧管(3)的下面有挡板(2)，挡板(2)的下面有反馈杆(1)。

3.电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试方法，包括步骤如下：

(1)给衔铁(4)上未连传感端头(5)的一端施加一敲击力；

(2)衔铁组件在敲击后产生阻尼振荡，用传感器(6)和示波器(7)将衔铁组件阻尼振荡产生的波形记录下来；

(3)从上述示波器(7)记录的波形图中选取N个波，量出产生N个波的总时间T，将总时间T除以选取的波数N，即可得到该振动波形的周期T_N＝T/N；根据公式ω_a＝1/T_N，算出衔铁组件阻尼振荡的频率，式中，T_N为振动波形的周期，ω_a为衔铁组件阻尼振荡的频率；经计算，ω_a＝N/T；

(4)根据公式

和已经得出的衔铁组件阻尼振荡频率ω_a，计算衔铁组件固有频率ω_n；式中，ξ为相对阻尼系数，ω_n为衔铁组件固有频率，因为ξ一般小于0.01，所以可认为ω_a＝ω_n；

(5)根据公式

和已经得出的衔铁组件固有频率ω_n，计算衔铁组件的转动惯量；式中，Ka为弹簧管(3)支承刚度，Ja为衔铁组件转动惯量；由于弹簧管(3)支承刚度Ka为已知参数，据此即可计算出衔铁组件转动惯量Ja＝Ka/(ω_n)²。

4.如权利要求3所述的电液伺服阀衔铁组件转动惯量的测试方法，其特征还在于，所述步骤(3)中选取的波数N在8～10之间。

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