CN102944347A

CN102944347A - 直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪

Info

Publication number: CN102944347A
Application number: CN2012105074619A
Authority: CN
Inventors: 骆燕燕; 李志刚; 赵靖英; 姚芳; 葛剑; 王振
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明为一种直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，该压力测试仪包括安装架体、压力感测器和位移控制器。所述的安装架体由顶盖、支柱和底座组成；支柱固装在底座上；顶盖通过螺钉固定在支柱上，螺钉经通孔、垫片和螺母将直流螺管式电磁铁安装在顶盖的下方。所述的压力感测器由压力传感器和缓冲垫块组成；其安装位置与电磁铁衔铁相对应。所述的位移控制器为塞尺，放置在压力传感器上。本发明提高了压力测试仪的测试精度以及其安装、调节与拆卸操作的便捷性，同时保证了试品安装、调节及拆卸过程中，安装位置的微小差异不会影响测试的精度，降低了劳动强度和繁琐性，提高了工作效率。

Description

直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪

技术领域：

本发明属于一种电器产品(直流螺管式电磁铁)的静态特性测试用装置,具体为直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪。

背景技术：

直流螺管式电磁铁广泛应用于各类液压系统中，是液压换向阀组的核心部分。在实际应用中，电磁铁是出现故障几率最高的元件，其静态特性的优劣是直接影响由它构成的元件或装置的整体性能。若电磁铁发生故障，将会造成极大的经济损失。因此，研制高性能、高可靠的电磁铁是迫在眉睫的问题，研究电磁铁静态特性的测试技术和测试装置则是非常必要和十分迫切的。

目前，在电磁铁静态特性测试技术和测试装置研究中，主要是根据特定结构类型、特定使用用途的电磁铁进行设计，在通用性方面有一定的局限性：1）王桂华，陆辰等在《柴油机电喷系统中高速电磁铁特性的实验研究》中提出一种用于测试高速电磁铁的测试系统，该系统主要由电磁铁、前推杆、后推杆、弹簧、加速螺栓和手轮等部件组成，系统结构简单，功能实用，测试方便；但不适用本发明中的直流螺管式电磁铁，因为，该测试系统中的弹簧不能非常精确地采集到电磁铁的电磁力，且该系统没有自动采集和控制功能，不能自动生成静态特性曲线。2）马力玲，王军政等在《电磁铁静动态性能测试》中提出一种用于测量比例电磁铁静态特性的测试系统。该系统主要由液压油源、比例阀控缸、比例电磁铁安装支架、力传感器、液压缸位移传感器、比例电磁铁位移传感器、复位弹簧等部分组成。该系统能自动采集和处理信号,测试精度也比较高,但该系统只适合测试试验特定的比例电磁铁,且体积大、结构复杂，操作相对困难。3）李勇、丁凡等人在《电磁铁力特性测试系统的研究》中提出了一种单向、双向两种特定结构的比例电磁铁的静动态力特性的测试系统，系统结构简单、测试方便、结果准确可靠，但只适用于单向、双向比例电磁铁的测试。

由此可见，目前的电磁铁静态特性测试装置主要针对特殊环境条件下使用的某一结构的电磁铁而研制。因此，对于采煤系统液压换向阀组用螺管式电磁铁静态特性测试系统，能够快速、平稳、便捷地进行试品安装、拆卸操作，提高试验效率、减少劳动强度同时又可精确测量多级微小位移下电磁铁电磁力已经成为关键技术之一。

技术内容：

本发明目的即是针对当前技术中电磁铁静态特性测试操作工作量大，测试装置结构复杂,测试精度和智能化水平低的缺陷，解决了液压电磁阀用直流螺管式电磁铁静态特性测试中可靠、精确和便捷地测量衔铁小行程范围内各微小位移时压力测试的关键技术，实现了对电磁铁稳固安装,压力感测器的快速安装定位操作及压力测试功能，解决了其测试装置结构复杂,精度低,操作繁琐的问题。

本发明的技术方案为：

一种直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，该压力测试仪包括安装架体、压力感测器和位移控制器。

所述的安装架体的结构是，由顶盖、支柱和底座组成；支柱固装在底座上；顶盖通过螺钉固定在支柱上，顶盖中部有安装通孔，螺钉经通孔、垫片和螺母将直流螺管式电磁铁安装在顶盖的下方；支柱固装在底座上。

所述的压力感测器由压力传感器和缓冲垫块组成；压力传感器固定在缓冲垫块上，缓冲垫块由螺钉和垫片固装在底座上；其安装位置与电磁铁衔铁相对应。

所述的位移控制器为塞尺，放置在压力传感器上，在电磁铁衔铁与压力传感器之间。

所述的安装架体中顶盖的厚度在1.5厘米-2厘米之间；底座的厚度大于或等于顶盖的两倍，底座的长度和宽度至少均要比顶盖大1/3。

所述的安装架体中支柱为圆柱体，其顶端内部有螺纹孔，通过螺钉、垫圈和垫片与顶盖紧密安装；支柱的底端为带螺纹圆柱体，其螺纹长度与底座厚度相当，通过底座的螺纹孔固装在底座上；支柱的中部外表面有两个平行的浅凹槽；支柱的高度要大于顶盖厚度、底座厚度、螺管式电磁铁高度与螺管式电磁铁工作时衔铁行程、压力传感器与缓冲垫块的高度的总和。

所述的位移控制器中塞尺可由一组等厚度的塞规片组成，或由一组具有级差的不同厚度的塞规片组成，各塞规片厚度或级差可根据静态特性测试精度的要求选择为0.01毫米或0.05毫米；塞规片塞进电磁铁衔铁与压力传感器之间。

所述的安装架体中的顶盖下通过通孔安装的电磁铁的数量为一个或多个，同时，底座上安装有相同数量、位置对应的压力传感器，对一个或多个电磁铁同时进行多级小位移下压力的测量。

本发明的有益效果为：

1．本发明中顶盖可以根据需求调整中部所安装通孔的位置和大小，可兼顾到类似结构的各种型号的电磁铁，具有一定的通用性。

2．本发明根据电磁铁测试的特殊要求,防止其振动和被冲击，采用电磁铁垂直固定安装方式,并在安装架体中,对顶盖和底座材质的刚度与厚度比例、对支柱的尺寸精度等进行了特殊的设计,保证测试过程中安装架体安全稳定，测试数据精确性高。

3．本发明设计了一种以塞规作位移控制器的简洁、方便电磁铁衔铁的位移控制方法。利用塞规的精密性和便于操作的特点，很好地解决了螺管式电磁铁行程小，位移很难控制的难点；同时，利用该方法，减少了检测装置的复杂性，使测试操作简便，效率高。

4．本发明设计电磁铁、压力传感器的垂直安装方式，提高了压力测试仪的安装、调节与拆卸操作的便捷性，同时保证了试品安装、调节及拆卸过程中，安装位置的微小差异不会影响测试的精度，降低了劳动强度和繁琐性，提高了工作效率。

5．本发明设计的缓冲垫块，可缓解测试电磁铁衔铁压力时产生的振动和冲击，保证测试仪的安全稳定，提高测试精度。

附图说明

图1是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的主视图；

图2是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的俯视图；

图3是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的右视图；

图4是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的支柱的视图；

图5是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的塞规片的视图；

图6是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的压力传感器的视图；其中a为俯视图，b为右视图，c为后视图；

图7是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的缓冲垫块的视图，其中a为俯视图，b为主视图。

图8是根据本发明测试的数据绘制的电磁铁静态特性曲线。

具体实施方式

实施例1：

直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的结构如图1、图2、图3所示，它主要由安装架体、压力感测器和位移控制器。图4-图7分别是本发明直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪的支柱、塞规片、压力传感器和缓冲垫块的视图。

安装架体的结构（如图1－3所示），由顶盖13、支柱18和底座19组成。顶盖13为长方体，它的4个顶角部位由4根支柱18支撑，螺钉10经垫片11、垫圈12和顶盖13顶角部位的通孔旋入到支柱18顶部的螺纹孔中，将顶盖13与支柱18顶部固装在一起；顶盖13中部有4个呈长方形分布的安装通孔，4个螺钉14分别经垫片15穿过安装通孔和螺母16旋入直流螺管式电磁铁17的螺纹孔中，将直流螺管式电磁铁17安装在顶盖13下方；支柱18带螺纹的尾部固装在底座19的螺纹孔中；底座19为长方体。

压力感测器由压力传感器22和缓冲垫块23组成。压力传感器22（如图6）为普通市售的压力传感器，整体形状为长方体，在上、下异侧各有一个开槽，使整体呈“S”状，压力传感器22的下端经螺钉24固定在缓冲垫块23上，缓冲垫块23（如图7）为正方体铸铁薄块，由4个螺钉20和相应垫片21固装在底座19上。

位移控制器为塞尺30（如图5）（一般在测试使用时才放置在压力传感器上，它与压力传感器没有直接的连接关系，只是位置放置的关系），放置在压力传感器22上，在电磁铁17的衔铁与压力传感器22之间。

所述的安装架体中顶盖13的厚度在1.5厘米-2厘米之间；底座19的厚度至少是顶盖13的两倍，底座19的长度和宽度至少都要比顶盖13大1/3。顶盖13和底座19均为铸铁材质制成。

所述的安装架体中支柱18（如图4）为圆柱体，其顶端内部有螺纹孔，通过螺钉10、垫圈12和垫片11与顶盖13紧密安装；支柱18的底端为带螺纹的圆柱体，其螺纹长度与底座19厚度相当，通过底座19的螺纹孔固装在底座19上；支柱18的中部外表面有两个平行的浅凹槽；支柱18的高度要大于顶盖13的厚度、底座19的厚度、螺管式电磁铁17的高度与螺管式电磁铁17工作时衔铁、压力传感器22与缓冲垫块23的高度的总和。

所述的位移控制器中塞尺30可由一组等厚度的塞规片组成，或由一组具有级差的不同厚度的塞规片组成，各塞规片厚度或级差可根据静态特性测试精度的要求选择为0.01毫米或0.05毫米。塞规片塞进电磁铁衔铁与压力传感器之间。

所述的压力感测器中的压力传感器22，其安装位置与电磁铁衔铁相对应。

所述的安装架体中的顶盖13，可改变其中部电磁铁安装通孔的位置和大小，来安装不同型号不同结构特点的电磁铁。

进行直流螺管式电磁铁静态特性测试中压力测试时，首先利用多个塞规片在电磁铁铁芯与压力传感器之间放置，并将其间间距填满，此时电磁铁的行程控制在最小（行程值为零），给电磁铁通电，采集初始压力数据，接着断开电源；然后，抽出1或2片塞规片，再次给电磁铁通电，采集第二个压力数据，接着断开电源；如此反复，测得若干个对应于电磁铁铁芯不同行程下的不同的电磁铁压力数据，直到达到电磁铁的最大行程，试验停止。这样可以得到一组行程、压力数据，根据这些数据可绘制电磁铁的位移-压力曲线，即电磁铁的静态特性曲线。利用塞规的精密性和便于操作的特点，很好地解决了螺管式电磁铁行程小，位移很难控制的难点；同时，利用该方法，减少了检测装置的复杂性，使测试操作简便，效率高。

本发明的安装架体完全是根据电磁铁17的工作特点和其静态特性测试要求设计的，其结构简洁，操作便捷，可减少因安装等人工操作而造成的测量误差。其中，顶盖13的主要功能是固定直流螺管式电磁铁17，固定承重支柱18；由于测试电磁铁17的重量相对较重，电磁铁17的行程比较短，容易出现偏差，所以，顶盖13要有一定的刚度和厚度，这样能够保证稳定安装；同时为了保证电磁铁17能够垂直安装，顶盖13的加工精度一定要高，要平整；但顶盖13又不能太厚，同时底座19的厚度至少是顶盖13的两倍，这样可以保证整个位移测量器的重心靠下，可以抑制电磁铁17在测试过程中出现的震荡和冲击，保证位移测量器在测试过程中完全稳定，测试数据不出现偏差，从而降低测量误差。

本发明利用塞规30的精密性和便于操作的特点，很好地解决了螺管式电磁铁行程小，位移很难控制的难点；同时，利用该方法，减少了检测装置的复杂性，使测试操作简便，效率高。本发明一种简洁、方便控制电磁铁衔铁位移的方法。

本发明设计电磁铁17、压力传感器22的垂直安装方式，提高了压力测试仪的安装、调节与拆卸操作的便捷性，同时保证了试品安装、调节及拆卸过程中，安装位置的微小差异不会影响测试的精度，降低了劳动强度和繁琐性，提高了工作效率。

本发明设计的缓冲垫块23，可缓解测试电磁铁衔铁压力时产生的振动和冲击，保证测试仪的安全稳定，提高测试精度。

本发明设计的支柱18的中部外表面有两个平行的浅凹槽，这一设计是为了很方便地使用夹具夹持支柱18进行操作，使安装架体的安装过程省力、便捷、高效。

表1所示为利用一组厚度0.10mm塞规片按照上述方法测试的不同电磁铁铁芯位移下的压力数据。通过选择不同厚度的塞规片来实现不同的测试精度要求。图8是由表1中测得的数据绘制的电磁铁静态特性曲线。

表1不同电磁铁铁芯位移下的压力数据

实施例2:

在顶盖13的中部，开8个安装通孔，前后安装两个电磁铁，并在底座上电磁铁的对应位置处安装两个压力传感器，配两套塞尺，其他器件及连接关系同实施例1，进行如上所述的测量，同样能完成所需测试任务。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，其特征为该压力测试仪包括安装架体、压力感测器和位移控制器；

2.如权利要求1所述的直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，其特征为所述的安装架体中顶盖的厚度在1.5厘米-2厘米之间；底座的厚度大于或等于顶盖的两倍，底座的长度和宽度均比顶盖大1/3。

3.如权利要求1所述的直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，其特征为所述的安装架体中支柱为圆柱体，其顶端内部有螺纹孔，通过螺钉、垫圈和垫片与顶盖紧密安装；支柱的底端为带螺纹圆柱体，其螺纹长度与底座厚度相当，通过底座的螺纹孔固装在底座上；支柱的中部外表面有两个平行的浅凹槽；支柱的高度要大于顶盖厚度、底座厚度、螺管式电磁铁高度与螺管式电磁铁工作时衔铁行程、压力传感器与缓冲垫块的高度的总和。

4.如权利要求1所述的直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，其特征为所述的位移控制器中塞尺可由一组等厚度的塞规片组成，或由一组具有级差的不同厚度的塞规片组成，各塞规片厚度或级差可根据静态特性测试精度的要求选择为0.01毫米或0.05毫米；塞规片塞进电磁铁衔铁与压力传感器之间。

5.如权利要求1所述的直流螺管式电磁铁静态特性测试用多级小位移下压力测试仪，其特征为所述的安装架体中的顶盖下通过通孔安装的电磁铁的数量为一个或多个，同时，底座上安装有相同数量、位置对应的压力传感器。