CN104533884B - 一种电液伺服阀的阀压降测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液伺服阀的阀压降测量装置，阀体上设有一个横向中心通孔、两个竖向控制通孔、一个竖向回油通孔、一个竖向供油通孔，回油端连接板和供油端连接板分别安装于阀体的两端，回油口盖板安装于回油端连接板的外侧，供油口盖板安装于供油端连接板的外侧，台阶轴置于阀体的横向中心通孔内且其两端分别穿过回油端连接板、回油口盖板、供油端连接板和供油口盖板，台阶轴的一端固定安装，其余部分不固定，竖向控制通孔、竖向回油通孔、竖向供油通孔分别与台阶轴不同部位所在内腔相通，台阶轴上安装有应变式传感器。本发明通过最接近电液伺服阀各油路的位置获取阀压降，测量阀压降更及时、更准确，可协助消除供油压强不稳等影响。

Description

一种电液伺服阀的阀压降测量装置

技术领域

本发明涉及一种电液伺服阀的阀压降(即阀口压降)测量装置，尤其涉及一种可实时在线测量电液伺服阀的阀压降的测量装置。

背景技术

电液伺服阀是液压伺服控制系统的核心部件，其广泛应用于各种需要精密控制流量的设备中，如用于电液振动台中。电液振动台是重载、宽频带的电液伺服系统，与一般伺服系统不同的是它关注的是对输入波形(正弦波、随机波)的跟随精度。目前，液压振动台波形失真度比较大，人们引入的加速度反馈、压差反馈等，使得失真度有所降低。由已有的理论得知，电液伺服阀的输出流量与输入电流成正比，同时还与阀压降的1/2次方成正比，这使得液压伺服系统成为严重的非线性系统。而这种非线性也是造成波形失真度大的非常显著的因素。

现在虽有一些测量电液伺服阀阀压降的装置，但其测量位置距离伺服阀油路位置较远，所以其测量精度不高。目前，尚未发现其它可直接用于测量电液伺服阀阀压降的测量装置，所以也没有应对液压伺服系统的非线性特性的理想解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电液伺服阀的阀压降测量装置，这种装置可实时在线测量电液伺服阀油路的阀压降，从而为消除供油压强不稳和回油压强波动的影响提供依据。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种电液伺服阀的阀压降测量装置，所述电液伺服阀上设有两个控制油口、一个回油口和一个供油口，所述阀压降测量装置包括阀体、台阶轴、回油端连接板、回油口盖板、供油端连接板、供油口盖板和应变式传感器(也称应变片)，所述阀体上设有一个横向中心通孔、两个与所述控制油口对应的竖向控制通孔、一个与所述回油口对应的竖向回油通孔、一个与所述供油口对应的竖向供油通孔，两个所述竖向控制通孔的轴线与所述横向中心通孔的轴线相交，所述竖向回油通孔和所述竖向供油通孔分别位于所述横向中心通孔的两侧；均设有横向通孔的所述回油端连接板和所述供油端连接板分别安装于所述阀体的两端，设有横向通孔的所述回油口盖板安装于所述回油端连接板的外侧，设有横向通孔的所述供油口盖板安装于所述供油端连接板的外侧，所述台阶轴置于所述阀体的横向中心通孔内且其两端分别穿过所述回油端连接板的横向通孔、所述回油口盖板的横向通孔、所述供油端连接板的横向通孔和所述供油口盖板的横向通孔，所述台阶轴的一端固定安装于所述回油口盖板或所述供油口盖板上，所述台阶轴的其它部位均不固定安装；所述阀体的横向中心通孔的中部直径小于两端直径使其中部两端分别形成两个控制内腔，两个所述竖向控制通孔分别穿过两个所述控制内腔，所述回油端连接板的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成回油内腔，所述供油端连接板的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成供油内腔，两个所述控制内腔、所述回油内腔和所述供油内腔之间的油路相互独立；所述竖向回油通孔通过回油通道与所述回油内腔相通连接，所述竖向供油通孔通过供油通道与所述供油内腔相通连接，所述回油通道和所述供油通道分别位于所述台阶轴的两侧；所述应变式传感器安装于所述台阶轴上，所述应变式传感器的信号输出端与信号线连接。

上述结构中，阀体作为台阶轴的安装载体和四个竖向通孔的设置载体，四个竖向通孔作为液压油的通道，与电液伺服阀的两个控制油口、一个供油口和一个回油口分别一一对应，同时与驱动元件如液压缸的两个控制油口、一个供油口和一个回油口分别一一对应；台阶轴作为对各路液压油的压力检测载体，其一端固定安装实现定位，其它部位均不固定以实现自由形变，达到检测液压油压力的目的，具体而言，台阶轴为中间大两端小的台阶形圆柱体；利用回油端连接板、回油口盖板、供油端连接板和供油口盖板共同形成台阶轴的安装载体，同时形成两个控制内腔、一个回油内腔和一个供油内腔，以实现电液伺服阀的各油口对应的液压油的压力综合检测，且在检测的同时不影响各油口液压油的独立流动；应变式传感器则用于检测台阶轴的形变并将该形变转换为电信号，用于后期处理，从而获得电液伺服阀的阀压降数据并直观地显示给用户。

作为优选，两个所述控制内腔中的所述台阶轴的直径相等且大于所述回油内腔和所述供油内腔中的所述台阶轴的直径，所述控制内腔、所述回油内腔、所述供油内腔、所述竖向控制通孔、所述竖向回油通孔、所述竖向供油通孔、所述回油通道和所述供油通道之间的尺寸关系满足以下条件：两个所述竖向控制通孔、所述竖向回油通孔和所述竖向供油通孔内的液压油作用在所述台阶轴上的面积相等。这种结构能够更加精确地测量电液伺服阀的阀压降。

为了便于密封，所述回油端连接板的外侧、所述回油口盖板的外侧、所述供油端连接板的外侧和所述供油口盖板的外侧分别安装有密封盖。

为了便于台阶轴固定端的安装，并便于将应变式传感器的信号传输到外部设备，所述密封盖中，位于所述台阶轴固定安装的一端的所述密封盖为中部外凸密封盖，所述中部外凸密封盖上安装有插座，所述应变式传感器的信号输出端通过所述信号线与所述插座的内接线端连接。

为了使台阶轴与其它部件之间形成密封并保持台阶轴具有一定的自由度，所述台阶轴穿过的所有部件中，在相应部件的其中一个端面均设有环槽，所述环槽内安装有“O”形密封圈，所述台阶轴与所述“O”形密封圈接触。

具体地，所述应变式传感器贴装于所述台阶轴上并靠近其固定安装的一端。

更具体地，所述台阶轴固定安装于所述回油口盖板上，所述应变式传感器贴装于所述回油内腔中的所述台阶轴上；台阶轴也可以固定安装于供油口盖板上，对应地，应变式传感器贴装于供油内腔中的台阶轴上。

根据阀体和连接板的结构，所述回油通道包括设于所述阀体中且与所述竖向回油通孔相通的第一回油通道和设于所述回油端连接板中且同时与所述第一回油通道及所述回油内腔相通的第二回油通道；所述供油通道包括设于所述阀体中且与所述竖向供油通孔相通的第一供油通道和设于所述供油端连接板中且同时与所述第一供油通道及所述供油内腔相通的第二供油通道。

作为优选，所述第二回油通道由设于所述回油端连接板中的X向回油通道和Y向回油通道相互垂直交叉构成，所述X向回油通道的第一端与所述第一回油通道相通，所述Y向回油通道的第一端与所述回油内腔相通；所述第二供油通道由设于所述供油端连接板中的X向供油通道和Y向供油通道相互垂直交叉构成，所述X向供油通道的第一端与所述第一供油通道相通，所述Y向供油通道的第一端与所述供油内腔相通。这种结构中，第二回油通道和第二供油通道便于加工，即加工两个相互垂直的直线通道。其中的X向和Y向只是为了表明相互垂直的方向关系，与坐标轴无关，更不是未知数的指代。

更具体地，所述X向回油通道的第二端位于所述回油端连接板内，所述Y向回油通道的第二端穿过所述回油端连接板并安装有回油堵头；所述X向供油通道的第二端位于所述供油端连接板内，所述Y向供油通道的第二端穿过所述供油端连接板并安装有供油堵头。

本发明的有益效果在于：

本发明通过最接近电液伺服阀各油路的位置获取阀压降，相比其他方式测量阀压降更及时、更准确；直接输出一路电信号，相比每腔装一个压力传感器输出四路信号，节省了三路，节省了三个数采通道，简化了信号的运算；把该装置测到的阀压降信号引入控制系统，可以消除供油压强不稳的影响、回油压强波动的影响、以及电液伺服阀流量公式保护的非线性。

附图说明

图1是本发明所述电液伺服阀的阀压降测量装置的局剖俯视图；

图2是图1中的C-C剖视图；

图3是图1中的D-D剖视图，图中有局剖结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明所述电液伺服阀上设有两个控制油口(行业定义为A口和B口)、一个回油口(行业定义为T口)和一个供油口(行业定义为P口)，此结构为通用结构，未在图中示出；如图1、图2和图3所示，本发明所述电液伺服阀的阀压降测量装置包括阀体1、台阶轴9、回油端连接板4、回油口盖板5、供油端连接板2、供油口盖板3和应变式传感器17，阀体1上设有一个横向中心通孔(即与台阶轴9相对应的通孔，因后文要标记内腔，所以图中未标记横向中心通孔)、两个与控制油口对应的竖向控制通孔A、B(此处将竖向控制通孔定义为A、B，便于将其与电液伺服阀的两个控制油口对应)、一个与回油口对应的竖向回油通孔T(此处将竖向回油通孔定义为T，便于将其与电液伺服阀的回油口对应)、一个与供油口对应的竖向供油通孔P(此处将竖向供油通孔定义为P，便于将其与电液伺服阀的供油口对应)，两个竖向控制通孔A、B的轴线与横向中心通孔的轴线相交，竖向回油通孔T和竖向供油通孔P分别位于横向中心通孔的两侧；均设有横向通孔的回油端连接板4和供油端连接板2分别安装于阀体1的两端，设有横向通孔的回油口盖板5通过内六角螺钉6安装于回油端连接板4的外侧，设有横向通孔的供油口盖板3通过内六角螺钉6安装于供油端连接板2的外侧，台阶轴9置于阀体1的横向中心通孔内且其两端分别穿过回油端连接板4的横向通孔、回油口盖板5的横向通孔、供油端连接板2的横向通孔和供油口盖板3的横向通孔，台阶轴9穿过的所有部件中，在相应部件的其中一个端面均设有环槽，环槽内安装有“O”形密封圈12，台阶轴9与“O”形密封圈12接触，台阶轴9的一端(图中的右端)通过螺母18固定安装于回油口盖板5上，台阶轴9的其它部位均不固定安装，回油端连接板4的外侧、回油口盖板5的外侧、供油端连接板2的外侧和供油口盖板3的外侧分别安装有密封盖10，密封盖10中，位于台阶轴9的固定安装的一端的密封盖为中部外凸密封盖7，中部外凸密封盖7上安装有插座8；阀体1的横向中心通孔的中部直径小于两端直径使其中部两端分别形成两个控制内腔，即第一控制内腔14和第二控制内腔13，两个竖向控制通孔A、B分别穿过第一控制内腔14和第二控制内腔13，回油端连接板4的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成回油内腔16，供油端连接板2的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成供油内腔15，第一控制内腔14、第二控制内腔13、回油内腔16和供油内腔15之间的油路相互独立，第一控制内腔14和第二控制内腔13中的台阶轴9的直径相等且大于回油内腔16和供油内腔15中的台阶轴9的直径，第一控制内腔14、第二控制内腔13、回油内腔16、供油内腔15、竖向控制通孔A、B、竖向回油通孔T、竖向供油通孔P、回油通道和供油通道之间的尺寸关系满足以下条件：两个竖向控制通孔A、B、竖向回油通孔T和竖向供油通孔P内的液压油作用在台阶轴9上的面积相等；竖向回油通孔T通过回油通道与回油内腔16相通连接，竖向供油通孔P通过供油通道与供油内腔15相通连接，回油通道和供油通道分别位于台阶轴9的两侧；应变式传感器17贴装于回油内腔16中的台阶轴9上，应变式传感器17的信号输出端通过信号线与插座8的内接线端连接。

如图3所示，所述回油通道包括设于阀体1中且与竖向回油通孔T相通的第一回油通道22和设于回油端连接板4中且同时与第一回油通道22及回油内腔16相通的第二回油通道，所述第二回油通道由设于回油端连接板16中的X向回油通道23和Y向回油通道24相互垂直交叉构成，X向回油通道23的第一端与第一回油通道22相通，X向回油通道23的第二端位于回油端连接板4内，Y向回油通道24的第一端与回油内腔16相通，Y向回油通道24的第二端穿过回油端连接板4并安装有回油堵头25；所述供油通道包括设于阀体1中且与竖向供油通孔P相通的第一供油通道19和设于供油端连接板2中且同时与第一供油通道19及供油内腔15相通的第二供油通道，所述第二供油通道由设于供油端连接板2中的X向供油通道20和Y向供油通道21相互垂直交叉构成，X向供油通道20的第一端与第一供油通道19相通，X向供油通道20的第二端位于供油端连接板2内，Y向供油通道21的第一端与供油内腔15相通，Y向供油通道21的第二端穿过供油端连接板2并安装有供油堵头11。

结合图1、图2和图3，应用时，本阀压降测量装置安装在电液伺服阀与驱动元件如液压缸之间，本阀压降测量装置的竖向控制通孔A、B、竖向回油通孔T、竖向供油通孔P分别与电液伺服阀和驱动元件的两个控制接口、回油口、供油口对应相通连接；与电液伺服阀的两个控制油口对应的液压油的压强即竖向控制通孔A、B的压强Pa、Pb、与电液伺服阀的回油口对应的液压油的压强Pr和与电液伺服阀的供油口对应的液压油的压强Ps都引入到本装置对应的油路并同时作用在台阶轴9上，其作用面积分别标识为A3、A2、A4、A1，使得四个压强转换为对台阶轴9的作用力，应变式传感器17所对应的台阶轴9的截面合力为：

Ps×A1+Pb×A2－Pa×A3－Pr×A4(1)

设计使得：

A1＝A2＝A3＝A4＝A；(2)

于是式(1)变为：

((Ps－Pr)－(Pa－Pb))×A

＝(Ps1－PL)×A

＝Pv×A(3)

式中，Ps-电液伺服阀供油口压强，Pr-电液伺服阀回油口压强，Pa-竖向控制通孔A的压强，Pb-竖向控制通孔B的压强，PL-负载压强，PL＝Pa－Pb，Ps1-电液伺服阀的供油压强，Pv-阀压降。

由式(3)可知，应变式传感器17处的受力与阀压降成正比，测到应变式传感器17处的台阶轴9的应变，应变值与阀压降成比例。应变式传感器17的输出信号经信号线从台阶轴9的中心孔引出到插座8，经过插座8转接后连接到应变放大器(图中未示)，应变放大器输出电压与阀压降成正比，从而可以得到阀压降。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电液伺服阀的阀压降测量装置，所述电液伺服阀上设有两个控制油口、一个回油口和一个供油口，其特征在于：所述阀压降测量装置包括阀体、台阶轴、回油端连接板、回油口盖板、供油端连接板、供油口盖板和应变式传感器，所述阀体上设有一个横向中心通孔、两个与所述控制油口对应的竖向控制通孔、一个与所述回油口对应的竖向回油通孔、一个与所述供油口对应的竖向供油通孔，两个所述竖向控制通孔的轴线与所述横向中心通孔的轴线相交，所述竖向回油通孔和所述竖向供油通孔分别位于所述横向中心通孔的两侧；均设有横向通孔的所述回油端连接板和所述供油端连接板分别安装于所述阀体的两端，设有横向通孔的所述回油口盖板安装于所述回油端连接板的外侧，设有横向通孔的所述供油口盖板安装于所述供油端连接板的外侧，所述台阶轴置于所述阀体的横向中心通孔内且其两端分别穿过所述回油端连接板的横向通孔、所述回油口盖板的横向通孔、所述供油端连接板的横向通孔和所述供油口盖板的横向通孔，所述台阶轴的一端固定安装于所述回油口盖板或所述供油口盖板上，所述台阶轴的其它部位均不固定安装；所述阀体的横向中心通孔的中部直径小于两端直径使其中部两端分别形成两个控制内腔，两个所述竖向控制通孔分别穿过两个所述控制内腔，所述回油端连接板的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成回油内腔，所述供油端连接板的横向通孔靠近外侧一段直径大于靠近内侧一段直径形成供油内腔，两个所述控制内腔、所述回油内腔和所述供油内腔之间的油路相互独立；所述竖向回油通孔通过回油通道与所述回油内腔相通连接，所述竖向供油通孔通过供油通道与所述供油内腔相通连接，所述回油通道和所述供油通道分别位于所述台阶轴的两侧；所述应变式传感器安装于所述台阶轴上，所述应变式传感器的信号输出端与信号线连接；两个所述控制内腔中的所述台阶轴的直径相等且大于所述回油内腔和所述供油内腔中的所述台阶轴的直径，所述控制内腔、所述回油内腔、所述供油内腔、所述竖向控制通孔、所述竖向回油通孔、所述竖向供油通孔、所述回油通道和所述供油通道之间的尺寸关系满足以下条件：两个所述竖向控制通孔、所述竖向回油通孔和所述竖向供油通孔内的液压油作用在所述台阶轴上的面积相等。

2.根据权利要求1所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述回油端连接板的外侧、所述回油口盖板的外侧、所述供油端连接板的外侧和所述供油口盖板的外侧分别安装有密封盖。

3.根据权利要求2所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述密封盖中，位于所述台阶轴固定安装的一端的所述密封盖为中部外凸密封盖，所述中部外凸密封盖上安装有插座，所述应变式传感器的信号输出端通过所述信号线与所述插座的内接线端连接。

4.根据权利要求1所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述台阶轴穿过的所有部件中，在相应部件的其中一个端面均设有环槽，所述环槽内安装有“O”形密封圈，所述台阶轴与所述“O”形密封圈接触。

5.根据权利要求1所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述应变式传感器贴装于所述台阶轴上并靠近其固定安装的一端。

6.根据权利要求1或5所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述台阶轴固定安装于所述回油口盖板上，所述应变式传感器贴装于所述回油内腔中的所述台阶轴上。

7.根据权利要求1所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述回油通道包括设于所述阀体中且与所述竖向回油通孔相通的第一回油通道和设于所述回油端连接板中且同时与所述第一回油通道及所述回油内腔相通的第二回油通道；所述供油通道包括设于所述阀体中且与所述竖向供油通孔相通的第一供油通道和设于所述供油端连接板中且同时与所述第一供油通道及所述供油内腔相通的第二供油通道。

8.根据权利要求7所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述第二回油通道由设于所述回油端连接板中的X向回油通道和Y向回油通道相互垂直交叉构成，所述X向回油通道的第一端与所述第一回油通道相通，所述Y向回油通道的第一端与所述回油内腔相通；所述第二供油通道由设于所述供油端连接板中的X向供油通道和Y向供油通道相互垂直交叉构成，所述X向供油通道的第一端与所述第一供油通道相通，所述Y向供油通道的第一端与所述供油内腔相通。

9.根据权利要求8所述的电液伺服阀的阀压降测量装置，其特征在于：所述X向回油通道的第二端位于所述回油端连接板内，所述Y向回油通道的第二端穿过所述回油端连接板并安装有回油堵头；所述X向供油通道的第二端位于所述供油端连接板内，所述Y向供油通道的第二端穿过所述供油端连接板并安装有供油堵头。