CN111999581A - 用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其包括位置调节组件、副阀块、主阀块、小流量电磁开关阀和测控系统组件，螺旋测微器通过紧固螺母固定在第一凸台侧面通孔，第一连接杆穿过第二凸台侧面通孔通过防松螺母和力传感器连接，紧定螺钉位于顶部螺纹孔内。端盖和副阀块的第一端固定连接，副阀块的第二端和主阀块的第一端连接，小流量电磁开关阀位于副阀块和主阀块的内部，压板和小流量电磁开关阀的线圈外壳接触，千分表的夹持杆固定在支架的内部，千分表的测量杆和小流量电磁开关阀的动铁接触。本发明有利于保证测量的位置精度，同时能够完成多个测试项目，测试结果对小流量电磁开关阀的电磁机构的优化设计具有重要指导意义。

Description

用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法

技术领域

本发明涉及液压阀电磁特性测试技术领域，特别涉及一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法。

背景技术

小流量电磁开关阀作为电液数字控制技术关键元件，具有结构简单、响应时间短，压力损失小、对油液污染不敏感和工作可靠等优点，在工业领域逐渐得到广泛应用，主要用于控制液压系统油路的通断,实现流量的离散输出。

电磁机构作为小流量电磁开关阀驱动机构，其电磁特性直接影响阀的性能，电磁特性主要指电磁力和线圈温升变化情况，对电磁力测量时，由于小流量电磁开关阀自身结构尺寸较小，传统测试装置测量存在无法与动铁连接或测量精度低等问题。上述问题的存在，限制了小流量电磁开关阀电磁性能参数测量的精度，影响了阀的优化和性能的提升，是急需本领域的技术人员解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法，主要是为了解决传统电磁特性测试装置对小流量电磁开关阀无法测量或参数测量精度低等问题，其具有重要的工程实际意义。

本发明提供了一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其包括位置调节组件、端盖、副阀块、螺钉式热电偶、主阀块、压板、小流量电磁开关阀、支架、夹紧螺母、夹紧螺钉、千分表、底板和测控系统组件。所述位置调节组件，其包括螺旋测微器、支撑架、紧固螺母、第一连接杆、紧定螺钉、防松螺母、力传感器和第二连接杆，所述螺旋测微器，其包括测量头和棘轮，所述支撑架，其包括第一凸台侧面通孔、第二凸台侧面通孔、顶部螺纹孔和第三凸台侧面通孔，所述螺旋测微器通过紧固螺母固定在所述第一凸台侧面通孔，所述螺旋测微器的测量头和所述第一连接杆的第一端固定连接，所述第一连接杆的第二端穿过所述第二凸台侧面通孔通过防松螺母和所述力传感器的第一端固定连接，所述紧定螺钉位于所述顶部螺纹孔内，所述力传感器的第二端和所述第二连接杆的第一端固定连接，所述第二连接杆的第二端穿过所述第三凸台侧面通孔位于所述端盖的中心孔内。所述端盖通过螺钉和所述副阀块的第一端固定连接，所述副阀块的第二端通过螺钉和所述主阀块的第一端连接，所述小流量电磁开关阀分别位于所述副阀块和所述主阀块的内部，所述压板的第二端通过螺钉和所述主阀块的第二端固定连接，所述压板的第一端和所述小流量电磁开关阀的线圈外壳的外表面接触，所述螺钉式热电偶位于所述主阀块的顶部，所述螺钉式热电偶的测温头和所述小流量电磁开关阀的线圈外壳的顶部接触，所述千分表的夹持杆分别通过夹紧螺母和夹紧螺钉固定在支架的内部，所述千分表的测量杆穿过所述压板的内部和所述小流量电磁开关阀的动铁接触，所述支撑架、所述主阀块和所述支架的底部和所述底板顶部的上表面固定连接。所述测控系统组件，其包括采集卡、上位机、可调直流电源、电流传感器、温度变送器和力变送器，所述可调直流电源的第一端和所述采集卡的控制端连接，所述可调直流电源的第二端和所述小流量电磁开关阀的线圈的电源端连接，所述电流传感器和所述小流量电磁开关阀的线圈的引线连接，所述温度变送器的输入端和所述螺钉式热电偶的输出端连接，所述力变送器的输入端和所述力传感器的输出端连接，所述采集卡的采集端分别与所述力变送器、所述温度变送器和所述电流传感器的输出端连接，所述采集卡的输出端通过线缆和所述上位机连接。

可优选的是，所述小流量电磁开关阀，其包括阀套、阀芯、阀座、推杆、定铁、线圈、骨架、线圈外壳和动铁，所述阀套和所述阀芯位于所述阀座的内部，所述推杆位于所述定铁的内部，所述阀芯位于所述阀套的中心孔内，所述阀芯的外表面和所述阀套的中心孔接触，所述阀芯的第二端和所述推杆的第一端连接，所述推杆的第二端穿过所述定铁的中心孔和所述动铁连接，所述定铁的第一端和所述阀座的一端连接，所述线圈、所述骨架、所述线圈外壳和所述动铁分别位于所述定铁的第二端，所述骨架位于所述动铁和所述定铁第二端的外表面，所述线圈的内表面和所述骨架连接。

可优选的是，所述第一连接杆和所述第二连接杆分别与所述第二凸台侧面通孔和所述第三凸台侧面通孔均为滑动配合，所述测量头和所述第一连接杆第一端的沉孔底面接触，且为紧配合，所述阀芯和所述阀套的中心孔为滑动配合。

可优选的是，所述螺旋测微器、所述第一连接杆、所述第二连接杆和所述支撑座的通孔的轴线在同一条直线上。

可优选的是，所述端盖的中心孔、所述阀套、所述阀芯、所述阀座、所述推杆、所述定铁、所述线圈、所述骨架、所述线圈外壳和所述动铁的中心线在同一条直线上。

本发明的另一方面，用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的测试方法，其包括准备过程、测试过程和数据的读取与处理过程，具体操作步骤如下：

S1、将千分表的示数置零，调节螺旋测微器的棘轮，使螺旋测微器的测量头推动第一连接杆、力传感器和第二连接杆向右移动，直至千分表上的示数刚好变化，此时第二连接杆和阀芯的左端面刚好接触，准备工作完成；

S2、调整螺旋测微器的棘轮，使螺旋测微器的测量头、第一连接杆、力传感器和第二连接杆向左移动，直到指定位置，此时调节位于顶部螺纹孔的紧定螺钉，使其与第一连接杆接触并压紧第一连接杆；

S3、接着给线圈通电，线圈周围开始产生电磁场，过一段时间后，动铁与定铁均被磁化，动铁推动推杆向左运动，进一步驱动阀芯向左运动，直到阀芯第一端的端面与第二连接杆的第二端面接触后停止运动，此时测试过程完成；

S4、待小流量电磁开关阀稳定后，记录千分表上的示数x，并通过上位机的显示，分别得到与上位机连接的电流传感器的电流值I、温度变送器的温度值T和力变送器的力值F，同时，能够得到电流值I时，线圈温度与时间的变化规律；

S5、调整螺旋测微器的棘轮和可调直流电源，可以得到不同气隙长度和不同电流情况下的电磁力的变化规律，以及线圈温度随时间的变化规律，同时，改变线圈的匝数，重复上述S1至S4，能够得到线圈匝数对电磁力和线圈温升影响的规律。

可优选的是，力值F即为气隙长度为L-x和电流值I对应的电磁力，L为初始气隙长度，且为已知结构参数，x为阀芯位移，由于小流量电磁开关阀为常闭阀，随着阀芯位移的增加，其气隙长度减小，因此当阀芯位移为x时，对应的气隙长度为L-x。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明通过支撑架，采用两点支撑结构，改善了第一连接杆、力传感器和第二连接杆的受力状况，增加紧定螺钉，实现位置调整后对第一连接杆位置的锁定，有利于保证位置精度，同时可避免测试中力冲击对螺旋测微造成的损害；

2.本发明使用高精度千分表对动铁直接位置测量，减小了第一连接杆、力传感器和第二连接杆受力变形而引起的累积位置误差，进一步提升小流量电磁开关阀电磁参数测量的精度，测试装置能够完成多个测试项目，包括不同气隙、不同电流情况的电磁力测试，不同电流值或控制信号情况的温度随时间变化，能够得到线圈匝数对电磁力和温升的影响规律，上述测试内容及测试结果，对小流量电磁开关阀电磁机构的优化设计具有重要指导意义。

附图说明

图1为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法的整体结构示意图；

图2为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法的整体半剖示意图；

图3为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中螺旋测微器结构示意图；

图4为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中支撑架结构示意图；

图5为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中螺钉式热电偶结构示意图；

图6为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中千分表结构示意图；

图7为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中小流量电磁开关阀剖视结构示意图；以及

图8为本发明用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法中电流为0.7A时，阀芯位移调定位置和对应电磁力变化曲线。

主要附图标记：

螺旋测微器1，测量头101，棘轮102，支撑架2，第一凸台侧面通孔201，第二凸台侧面通孔202，顶部螺纹孔203，第三凸台侧面通孔204，紧固螺母3，第一连接杆4，紧定螺钉5，防松螺母6，力传感器7，第二连接杆8，端盖9，副阀块10，螺钉式热电偶11，测温头111，主阀块12，压板13，阀套141，阀芯142，阀座143，推杆144，定铁145，线圈146，骨架147，线圈外壳148，动铁149，支架15，夹紧螺母16，夹紧螺钉17，千分表18，测量杆181，夹持杆182，底板19，采集卡20，上位机21，可调直流电源22，电流传感器23，温度变送器24，力变送器25。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，如图1和图2所示，其包括位置调节组件、端盖9、副阀块10、螺钉式热电偶11、主阀块12、压板13、小流量电磁开关阀、支架15、夹紧螺母16、夹紧螺钉17、千分表18、底板19和测控系统组件。

位置调节组件，如图2所示，其包括螺旋测微器1、支撑架2、紧固螺母3、第一连接杆4、紧定螺钉5、防松螺母6、力传感器7和第二连接杆8。螺旋测微器1，如图3所示，其包括测量头101和棘轮102；支撑架2呈“山”字形，如图4所示，其包括第一凸台侧面通孔201、第二凸台侧面通孔202、顶部螺纹孔203和第三凸台侧面通孔204。

螺旋测微器1通过紧固螺母3固定在第一凸台侧面通孔201，螺旋测微器1的测量头101和第一连接杆4的第一端固定连接，第一连接杆4的第二端穿过第二凸台侧面通孔202通过防松螺母6和力传感器7的第一端固定连接，紧定螺钉5位于顶部螺纹孔203内，力传感器7的第二端和第二连接杆8的第一端固定连接，第二连接杆8的第二端穿过第三凸台侧面通孔204位于端盖9的中心孔内。

如图2所示，端盖9通过螺钉和副阀块10的第一端固定连接，副阀块10的第二端通过螺钉和主阀块12的第一端连接，小流量电磁开关阀分别位于副阀块10和主阀块11的内部，压板13的第二端通过螺钉和主阀块12的第二端固定连接，压板13的第一端和小流量电磁开关阀的线圈外壳148的外表面接触，限制小流量电磁开关阀移动，螺钉式热电偶11位于主阀块12的顶部；如图5所示，螺钉式热电偶11设有测温头111，螺钉式热电偶11的测温头111和小流量电磁开关阀的线圈外壳148的顶部连接；如图6所示，千分表18由测量杆181和夹持杆182组成，千分表18的夹持杆182分别通过夹紧螺母16和夹紧螺钉17固定在支架15的内部，千分表18的测量杆181穿过压板13的内部和小流量电磁开关阀的动铁149接触，直接测量动铁的位置，支撑架2、主阀块12和支架15的底部和底板19顶部的上表面固定连接。

测控系统组件，如图1所示，其包括采集卡20、上位机21、可调直流电源22、电流传感器23、温度变送器24和力变送器25。可调直流电源22的第一端和采集卡20的控制端连接，可调直流电源22的第二端和小流量电磁开关阀的线圈146的电源端连接，电流传感器23和小流量电磁开关阀的线圈146的引线连接，温度变送器24的输入端和螺钉式热电偶11的输出端连接，力变送器25的输入端和力传感器7的输出端连接，采集卡20的采集端分别与力变送器25、温度变送器24和电流传感器23的输出端连接，采集卡20的输出端通过线缆和上位机21连接。

小流量电磁开关阀，如图7所示，其包括阀套141、阀芯142、阀座143、推杆144、定铁145、线圈146、骨架147、线圈外壳148和动铁149。阀套141和阀芯142位于阀座143的内部，推杆144位于定铁145的内部，阀芯142位于阀套141的中心孔内，阀芯142的外表面和阀套141的中心孔接触，阀芯142的第二端和推杆144的第一端连接，推杆144的第二端穿过定铁145的中心孔和动铁149连接，定铁145的第一端和阀座143的一端连接，线圈146、骨架147、线圈外壳148和动铁149分别位于定铁145的第二端，骨架147位于动铁149和定铁145第二端的外表面，线圈146的内表面和骨架147连接。

进一步，为了保证本发明装置测量的准确性，第一连接杆4和第二连接杆8分别与第二凸台侧面通孔202和第三凸台侧面通孔204均为滑动配合，测量头101和第一连接杆4第一端的沉孔底面接触，且为紧配合，阀芯142和阀套141的中心孔为滑动配合。

如图2所示，螺旋测微器1、第一连接杆4、第二连接杆8和支撑座2的通孔的轴线在同一条直线上。

如图2和图7所示，端盖9的中心孔、阀套141、阀芯142、阀座143、推杆144、定铁145、线圈146、骨架147、线圈外壳148和动铁149的中心线在同一条直线上。

优选地，转动棘轮102对第一连接杆4、力传感器7和第二连接杆8进行轴向位置调节，实现测量气隙长度的调整；线圈146通电后，可以得到千分表18显示的示数x、电流传感器23的电流值I、温度变送器24的温度值T和力变送器25的力值F。

具体而言，力值F即为气隙长度为L-x和电流值I对应的电磁力，L为初始气隙长度，即初始状态时，定铁145右端面与推杆144右端面距离，且为已知结构参数；x为阀芯位移，由于小流量电磁开关阀为常闭阀，随着阀芯142位移的增加，其气隙长度减小，因此当阀芯142位移为x时，对应的气隙长度为L-x。

以下结合实施例对本发明一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置及测试方法做进一步描述：

本发明的工作过程分为准备过程、测试过程和数据的读取与处理过程，其具体操作步骤如下：

准备过程：

S1、将千分表18的示数置零，调节螺旋测微器1的棘轮102，使螺旋测微器1的测量头101推动第一连接杆4、力传感器7和第二连接杆8向右移动，直至千分表18上的示数刚好变化，此时第二连接杆8和阀芯142的左端面刚好接触，准备工作完成。

测试过程：

S2、调整螺旋测微器1的棘轮102，使螺旋测微器1的测量头101、第一连接杆4、力传感器7和第二连接杆8向左移动，直到指定位置，此时调节位于顶部螺纹孔203的紧定螺钉5，使其与第一连接杆4接触并压紧第一连接杆4。

S3、接着给线圈146通电，线圈146周围开始产生电磁场，过一段时间后，动铁149与定铁145均被磁化，动铁149推动推杆144向左运动，进一步驱动阀芯142向左运动，直到阀芯142第一端的端面与第二连接杆8的第二端面接触后停止运动，此时测试过程完成；

数据的读取与处理过程：

S4、待小流量电磁开关阀稳定后，记录千分表18上的示数x，并通过上位机21的显示，分别得到与上位机21连接的电流传感器23的电流值I、温度变送器24的温度值T和力变送器25的力值F，同时，能够得到当电流值I时，线圈146的温度与时间的变化规律；

S5、调整螺旋测微器1的棘轮102和可调直流电源22，可以得到不同电流情况下的电磁力的变化规律，以及线圈146的温度随时间的变化规律，同时，改变线圈146的匝数，重复上述S1至S4，能够得到线圈146匝数对电磁力和线圈146温升影响的规律，测量结果如图8所示。

图8a为上位机21中显示的电流传感器23的电流值随着时间的变化曲线，电流值维持在0.7A；图8b为在设定小流量电磁开关阀的阀芯142的位移依次是0.13mm、0.12mm、0.11mm、0.10mm、0.09mm、0.08mm、0.07mm、0.06mm、0.05mm、0.04mm、0.03mm、0.02mm和0.01mm时，随时间的变化曲线图，图8c为在电流传感器23的电流值为0.7A，且在图8b中设定阀芯142的不同调定位移时，力变送器25对应的电磁力的变化曲线。通过本发明装置及测量方法，最终实现小流量电磁开关阀电磁特性参数的测量，对小流量电磁开关阀的电磁机构的优化设计具有重要指导意义和实际推广价值。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其包括位置调节组件、端盖、副阀块、螺钉式热电偶、主阀块、压板、小流量电磁开关阀、支架、夹紧螺母、夹紧螺钉、千分表、底板和测控系统组件，其特征在于，

所述位置调节组件，其包括螺旋测微器、支撑架、紧固螺母、第一连接杆、紧定螺钉、防松螺母、力传感器和第二连接杆，所述螺旋测微器，其包括测量头和棘轮，所述支撑架，其包括第一凸台侧面通孔、第二凸台侧面通孔、顶部螺纹孔和第三凸台侧面通孔，所述螺旋测微器通过紧固螺母固定在所述第一凸台侧面通孔，所述螺旋测微器的测量头和所述第一连接杆的第一端固定连接，所述第一连接杆的第二端穿过所述第二凸台侧面通孔通过防松螺母和所述力传感器的第一端固定连接，所述紧定螺钉位于所述顶部螺纹孔内，所述力传感器的第二端和所述第二连接杆的第一端固定连接，所述第二连接杆的第二端穿过所述第三凸台侧面通孔位于所述端盖的中心孔内；

所述端盖通过螺钉和所述副阀块的第一端固定连接，所述副阀块的第二端通过螺钉和所述主阀块的第一端连接，所述小流量电磁开关阀分别位于所述副阀块和所述主阀块的内部，所述压板的第二端通过螺钉和所述主阀块的第二端固定连接，所述压块的第一端和所述小流量电磁开关阀的线圈外壳的外表面接触，所述螺钉式热电偶位于所述主阀块的顶部，所述螺钉式热电偶的测温头和所述小流量电磁开关阀的线圈外壳的顶部连接，所述千分表的夹持杆分别通过夹紧螺母和夹紧螺钉固定在支架的内部，所述千分表的测量杆穿过所述压块的内部和所述小流量电磁开关阀的动铁接触，所述支撑架、所述主阀块和所述支架的底部和所述底板顶部的上表面固定连接；

所述测控系统组件，其包括采集卡、上位机、可调直流电源、电流传感器、温度变送器和力变送器，所述可调直流电源的第一端和所述采集卡的控制端连接，所述可调直流电源的第二端和所述小流量电磁开关阀的线圈的电源端连接，所述电流传感器和所述小流量电磁开关阀的线圈的引线连接，所述温度变送器的输入端和所述螺钉式热电偶的输出端连接，所述力变送器的输入端和所述力传感器的输出端连接，所述采集卡的采集端分别与所述力变送器、所述温度变送器和所述电流传感器的输出端连接，所述采集卡的输出端通过线缆和所述上位机连接。

2.根据权利要求1所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其特征在于，所述小流量电磁开关阀，其包括阀套、阀芯、阀座、推杆、定铁、线圈、骨架、线圈外壳和动铁，所述阀套和所述阀芯位于所述阀座的内部，所述推杆位于所述定铁的内部，所述阀芯位于所述阀套的中心孔内，所述阀芯的外表面和所述阀套的中心孔接触，所述阀芯的第二端和所述推杆的第一端连接，所述推杆的第二端穿过所述定铁的中心孔和所述动铁连接，所述定铁的第一端和所述阀座的一端连接，所述线圈、所述骨架、所述线圈外壳和所述动铁分别位于所述定铁的第二端，所述骨架位于所述动铁和所述定铁第二端的外表面，所述线圈的内表面和所述骨架连接。

3.根据权利要求1所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其特征在于，所述第一连接杆和所述第二连接杆分别与所述第二凸台侧面通孔和所述第三凸台侧面通孔均为滑动配合，所述测量头和所述第一连接杆第一端的沉孔底面接触，且为紧配合，所述阀芯和所述阀套的中心孔为滑动配合。

4.根据权利要求1所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其特征在于，所述螺旋测微器、所述第一连接杆、所述第二连接杆和所述支撑座的通孔的轴线在同一条直线上。

5.根据权利要求1或者2所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的装置，其特征在于，所述端盖的中心孔、所述阀套、所述阀芯、所述阀座、所述推杆、所述定铁、所述线圈、所述骨架、所述线圈外壳和所述动铁的中心线在同一条直线上。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的测试方法，其特征在于，其包括准备过程、测试过程和数据的读取与处理过程，具体操作步骤如下：

S1、将千分表的示数置零，调节螺旋测微器的棘轮，使螺旋测微器的测量头推动第一连接杆、力传感器和第二连接杆向右移动，直至千分表上的示数刚好变化，此时第二连接杆和阀芯的左端面刚好接触，准备工作完成；

S2、调整螺旋测微器的棘轮，使螺旋测微器的测量头、第一连接杆、力传感器和第二连接杆向左移动，直到指定位置，此时调节位于顶部螺纹孔的紧定螺钉，使其与第一连接杆接触并压紧第一连接杆；

S3、接着给线圈通电，线圈周围开始产生电磁场，过一段时间后，动铁与定铁均被磁化，动铁推动推杆向左运动，进一步驱动阀芯向左运动，直到阀芯第一端的端面与第二连接杆的第二端面接触后停止运动，此时测试过程完成；

S4、待小流量电磁开关阀稳定后，记录千分表上的示数x，并通过上位机的显示，分别得到与上位机连接的电流传感器的电流值I、温度变送器的温度值T和力变送器的力值F，同时，能够得到电流值I时，线圈温度与时间的变化规律；

S5、调整螺旋测微器的棘轮和可调直流电源，可以得到不同气隙长度和不同电流情况下的电磁力的变化规律，以及线圈温度随时间的变化规律，同时，改变线圈的匝数，重复上述S1至S4，能够得到线圈匝数对电磁力和线圈温升影响的规律。

7.根据权利要求6所述的用于测试小流量电磁开关阀电磁特性的测试方法，其特征在于，力值F即为气隙长度为L-x和电流值I对应的电磁力，L为初始气隙长度，且为已知结构参数，x为阀芯位移，由于小流量电磁开关阀为常闭阀，随着阀芯位移的增加，其气隙长度减小，因此当阀芯位移为x时，对应的气隙长度为L-x。

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