CN112664510A - 一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，包括：阀芯锁紧螺钉(2)，上壳体端盖(3)，压力传感器A(4)，压力传感器B(5)，上壳体(6)，下壳体(7)，压力传感器C(8)，转换调节螺钉(9)，复位弹簧(10)，转换阀芯(12)，转换阀套(11)，阻尼孔(13)、阀芯(14)；利用此测试装置可实现偏导射流伺服阀前置级入射口压力、回油背压及控制腔压力的同时测量，实现前置级以衔铁位移为输入的流量增益测量，和以电流信号为输入的前置级压力增益和流量增益曲线，实现压力增益和流量增益测量的便捷转换。实现前置级各项性能的快捷，精确测量，提前筛选加工质量不好的伺服阀前置级，为研究伺服阀性能提供有效的测试数据。

Description

一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置
技术领域
本发明涉及一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，属于伺服阀前置级性能测试技术领域。
背景技术
航天用电液伺服系统用于运载火箭推力矢量控制，主要由伺服控制器、电液伺服阀、执行机构、伺服能源、位移传感器等组成，其中电液伺服阀(简称伺服阀)是电液伺服系统中的核心控制元件，其可以将毫瓦级的微小电信号转换为数十千瓦级的液压功率输出，是集机、电、液于一体的精密产品。目前航天用伺服阀主要为喷嘴挡板和偏导射流两级电液伺服阀，喷嘴挡板伺服阀研究已经趋于成熟，偏导射流伺服阀由于其前置级偏导射流液压放大器相对与喷嘴挡板液压放大器结构和液流射流情况更加复杂，目前国内外未有精确的数学模型来对偏导射流放大器进行描述。因此偏导射流伺服阀前置级相关性能的试验测试显得尤为重要。偏导射流伺服阀前置级的性能主要有入射口压力，回油背压，控制腔中位压力，流量增益和压力增益等，这些性能可直接或者间接影响整个伺服阀的性能。
目前针对偏导射流伺服阀前置级性能的测试也有一些装置，如张福梅等人发明的偏导射流伺服阀前置级性能测试装置，只能实现前置级压力增益，以及压力对称性的测量。
虽然目前存在一些伺服阀前置级性能的检测手段，但是目前伺服阀前置级的压力增益的测量方法主要是以液压放大器衔铁位移为输入的压力增益，无法实现整个前置级以电流为输入的压力增益的测量，
其次现有技术只能实现入射口压力，回油背压以及控制腔中位压力的分别测量，测量过程需要反复拆卸测试装置，不便捷。
再者，现有的技术对前置级的流量增益并未有测量的手段，但是前置级的流量增益影响伺服阀的静态和动态特性，对伺服阀的性能至关重要。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，利用此测试装置可实现偏导射流伺服阀前置级入射口压力、回油背压及控制腔中位压力的同时测量，实现前置级以衔铁位移为输入的流量增益测量，和以电流信号为输入的前置级压力增益和流量增益曲线，实现压力增益和流量增益测量的便捷转换；实现前置级各项性能的快捷，精确测量，提前筛选加工质量不好的伺服阀前置级，为研究伺服阀性能提供有效的测试数据。
本发明解决的技术方案为：一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，包括：阀芯锁紧螺钉(2)，上壳体端盖(3)，压力传感器A(4)，压力传感器B(5)，上壳体(6)，下壳体(7)，压力传感器C(8)，转换调节螺钉(9)，复位弹簧(10)，转换阀芯(12)，转换阀套(11)，阻尼孔(13)、阀芯(14)；
上壳体(6)与下壳体(7)固定连接；上壳体端盖(3)安装在上壳体(6)两侧；压力传感器A(4)，压力传感器B(5)安装在上壳体(6)上；压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力；
压力传感器C(8)为两个，分别安装在下壳体(7)两侧，能够采集前置级两个控制腔压力；
阀芯(14)安装在上壳体(6)内，并可通过阀芯锁紧螺钉(2)进行位置固定；
转换阀芯(12)安装在转换阀套(11)内，转换阀芯(12)的一端设有复位弹簧(10)，另一端设有转换调节螺钉(9)；转换调节螺钉(9)与下壳体(7)上预留的螺纹孔配合；通过转换调节螺钉(9)的调节，能够控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置；复位弹簧(10)的一端与转换阀芯(12)接触，另一端顶在下壳体(7)上；
转换阀芯(12)安装在前置级两控制腔之间，通过转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，能够控制前置级两控制腔的通断；
在下壳体(7)上设置阻尼孔(13)，当转换阀芯(12)控制前置级两控制腔通时，阻尼孔(13)两端分别连通前置级两控制腔；当转换阀芯(12)控制前置级两控制腔断时，阻尼孔两端不连通前置级两控制腔；
压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量的是伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力；
压力传感器C(8)能够采集前置级两个控制腔压力；
被测前置级安装在上壳体(6)上。
优选的，上壳体(6)与下壳体(7)固定连接，并通过内部油路及接口的设计，实现上下壳体两控制腔、供油、回油等油路的沟通；上壳体端盖(3)安装在上壳体(6)两侧；压力传感器A(4)，压力传感器B(5)安装在上壳体(6)上；压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力。
优选的，压力传感器C(8)为两个，分别安装在下壳体(7)两侧，能够采集前置级两个控制腔压力。
优选的，阀芯(14)安装在上壳体(6)内，并可通过阀芯锁紧螺钉(2)进行位置固定。
优选的，被测前置级反馈杆插于阀芯中间凹槽中。
优选的，转换阀芯(12)安装在转换阀套(11)内，转换阀芯(12)的一端设有复位弹簧(10)，另一端设有转换调节螺钉(9)；转换调节螺钉(9)与下壳体(7)上预留的螺纹孔配合；通过转换调节螺钉(9)的调节，能够控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，复位弹簧(10)的一端与转换阀芯(12)接触，另一端顶在下壳体(7)上；通过下壳体、转化阀芯、转换阀套、转换调节螺钉及复位弹簧的结构或油路的设计，并通过控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，控制转换阀芯与转换阀套组成的两个控制窗口的通和断，进而控制前置级两控制腔的通断；转换阀套上的控制窗口分别与下壳体中的两控制腔连接。
优选的，在下壳体(7)上设置阻尼孔，转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口分别与阻尼孔两端的油路接通，当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔通时，阻尼孔两端分别连通前置级两控制腔；当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔断时，阻尼孔两端不连通前置级两控制腔；阻尼孔的作用是当前置级两控制腔接通时，通过前置级两控制腔的压差与阻尼孔的大小，计算出通过阻尼孔的流量大小,进而来测量前置级的流量增益。
优选的，被测前置级安装在上壳体(6)上；被测前置级的入射口、回油与两控制腔分别与上壳体上相应的供油、回油、及控制腔的油路沟通。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)与现有技术相比，本发明通过多个压力传感器的设置，和上、下壳体中油路的最优设计，能实现被测前置级入射口压力、回油背压以及控制腔中位压力的同时测量，实现动态检测伺服阀前置级输入电流时，前置级入口压力和回油背压的变化。
(2)与现有技术相比，本发明通过阀芯锁紧装置，将上壳体中的阀芯进行位置固定，给伺服阀前置级输入电流信号，压力传感器采集两个控制腔的压力变化，实现以电流为信号输入的前置级压力增益曲线测量，测试更加准确和便捷，且以电流为信号输入的前置级压力增益的测量结果更加贴近工程需要。
(3)与现有技术相比，本发明通过压力两腔压力传感器的设置和阻尼孔大小的设计，进行流量转换计算，实现以电流为信号输入的前置级流量增益曲线测量。
(4)本装置通过下壳体、转换调节螺钉、复位弹簧、转换阀芯、阻尼孔等零件的最优设计，实现前置级两控制腔通和断的作用，进而实现压力增益和流量增益测量的便捷转换。
(5)本发明通过所测得流量增益曲线和压力增益曲线，可以得到不同伺服阀前置级流量增益曲线和压力增益曲线的滞环、重叠量大小，进而得到前置级加工质量。
(6)本发明通过调节前置级偏导板在射流盘中位置，得出不同前置级控制腔中位压力和偏导射流伺服阀前置级流量增益和压力增益的关系。
附图说明
图1(a)本发明伺服阀前置级性能集成测试装置立体图；
图1(b)本发明伺服阀前置级性能集成测试装置正视图；
图1(c)本发明伺服阀前置级性能集成测试装置的下壳体及内部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，包括：阀芯锁紧螺钉(2)，上壳体端盖(3)，压力传感器A(4)，压力传感器B(5)，上壳体(6)，下壳体(7)，压力传感器C(8)，转换调节螺钉(9)，复位弹簧(10)，转换阀芯(12)，转换阀套(11)，阻尼孔(13)、阀芯(14)；利用此测试装置可实现偏导射流伺服阀前置级入射口压力、回油背压及控制腔压力的同时测量，实现前置级以衔铁位移为输入的流量增益测量，和以电流信号为输入的前置级压力增益和流量增益曲线，实现压力增益和流量增益测量的便捷转换。实现前置级各项性能的快捷，精确测量，提前筛选加工质量不好的伺服阀前置级，为研究伺服阀性能提供有效的测试数据.
本发明的测试对象为偏导射流伺服阀前置级；偏导射流伺服阀前置级主要由力矩马达，液压放大器两部分组成，其中力矩马达主要有线圈、衔铁、反馈杆等零件组成，力矩马达的作用是将输入线圈的电流信号转换为衔铁的位移输出，液压放大器包括偏导板，射流盘等零件，起液压放大的作用。偏导板与衔铁、反馈杆分别通过过盈方式连接，当衔铁产生位移输出时带动偏导板在射流盘中的运动，前置级两控制腔压力产生变化。
本发明的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，其特征在于包括：阀芯锁紧螺钉(2)，上壳体端盖(3)，压力传感器A(4)，压力传感器B(5)，上壳体(6)，下壳体(7)，压力传感器C(8)，转换调节螺钉(9)，复位弹簧(10)，转换阀芯(12)，转换阀套(11)，阻尼孔(13)、阀芯(14)；
如图1(a)所示，上壳体(6)与下壳体(7)固定连接，并通过内部油路及接口的设计，实现上下壳体两控制腔、供油、回油等油路的沟通；上壳体端盖(3)安装在上壳体(6)两侧；压力传感器A(4)，压力传感器B(5)安装在上壳体(6)上；压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力；
如图1(b)所示，压力传感器C(8)为两个，分别安装在下壳体(7)两侧，能够采集前置级两个控制腔压力；
阀芯(14)安装在上壳体(6)内，并可通过阀芯锁紧螺钉(2)进行位置固定，
被测前置级反馈杆插于阀芯中间凹槽中。
如图1(c)所示，转换阀芯(12)安装在转换阀套(11)内，转换阀芯(12)的一端设有复位弹簧(10)，另一端设有转换调节螺钉(9)；转换调节螺钉(9)与下壳体(7)上预留的螺纹孔配合；通过转换调节螺钉(9)的调节，能够控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，复位弹簧(10)的一端与转换阀芯(12)接触，另一端顶在下壳体(7)上；通过下壳体、转化阀芯、转换阀套、转换调节螺钉及复位弹簧的结构或油路的设计，并通过控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，控制转换阀芯与转换阀套组成的两个控制窗口的通和断，进而控制前置级两控制腔的通断；转换阀套上的控制窗口分别与下壳体中的两控制腔连接；
在下壳体(7)上设置阻尼孔，转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口分别与阻尼孔两端的油路接通，当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔通时，阻尼孔两端分别连通前置级两控制腔；当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔断时，阻尼孔两端不连通前置级两控制腔；阻尼孔的作用是当前置级两控制腔接通时，通过前置级两控制腔的压差与阻尼孔的大小，计算出通过阻尼孔的流量大小,进而来测量前置级的流量增益。
被测前置级安装在上壳体(6)上。被测前置级的入射口、回油与两控制腔分别与上壳体上相应的供油、回油、及控制腔的油路沟通。
本发明主要有被测前置级、阀芯锁紧螺钉、上壳体端盖、压力传感器A、压力传感器B、上壳体、下壳体、压力传感器C、转换调节螺钉、复位弹簧、转换阀芯、转换阀套、阻尼孔、阀芯等零部件组成，其中上下壳体，起支撑、连接被测前置级与实验台的作用和主要油路的沟通作用，压力传感器的设置便于实现前置级各项性能的测量，阀芯锁紧螺钉用于锁紧上壳体中的阀芯，，转换调节螺钉、复位弹簧、转换阀芯、转换阀套和阻尼孔的设计主要用于实现前置级控制腔油路的“通”与“断”的作用，进而实现压力增益和流量增益的分别测量和便捷转换。
将测试装置安装于试验台上，将各个压力传感器与试验台相应接口连接，可显示出各个压力测量值，通过上、下壳体中油路的最优设计，实现前置级入射口压力、回油背压以及控制腔中位压力的同时测量，其中压力传感器A(4)、压力传感器B(5)、压力传感器C(8)分别测量的是伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力和两个控制腔中位压力。
将伺服阀前置级的线圈连接于试验台上的计算机测试系统，同时在计算机测试系统中设置好相应的参数，通过阀芯锁紧螺钉2，将上壳体6中的阀芯固定，给伺服阀前置级输入电流信号，压力传感器4、5、8采集伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力和两个控制腔中位压力，实现动态检测伺服阀输入电流时，前置级入口压力和回油背压的变化。
如图1(c)，测量压力增益曲线时，向外旋转转换调节螺钉9，使复位弹簧10推动转换阀芯12向左运动至左位，在转换阀芯12、转换阀套11、上壳体6、下壳体7的最优设计下，前置级两控制腔油路不通，通过给伺服阀输入电流，采集两控制腔压力变化，在计算机测试系统上，作出以电流为输入信号的压力增益曲线的测量。
如图1(c)，测量流量增益曲线时，在计算机测试系统中设置流量转换参数，调节转换调节螺钉9至拧紧时，推动转换阀芯12向右运动至右位，使前置级两控制腔相通，通过阻尼孔13的设计，给伺服阀输入电流，采集两控制腔压力变化，进行流量转换计算，在计算机测试系统上，作出以电流为输入信号的压力增益曲线的测量。
转换阀芯在右位时，通过手动扳动衔铁，用千分尺测量衔铁位移，以及两控制腔压力传感器的测量，可以测出以衔铁位移为输入的前置级流量增益值。
本装置通过下壳体7、转换调节螺钉9、复位弹簧10、转换阀芯12、阻尼孔13等零件的最优设计，实现前置级两控制腔通和断的作用，操作者只需通过调节转换调节螺钉9，可实现压力增益和流量增益测量的便捷转换。
通过所测得流量增益曲线和压力增益曲线，可以得到不同伺服阀前置级的流量增益曲线和压力增益曲线的滞环、重叠量大小，进而得到前置级加工质量，若测得前置级曲线的滞环，重叠量大小分别超过输入额定电流大小的10％，则说明前置级加工质量不好，反之，则加工质量好。
通过调节前置级偏导板在射流盘的位置，使偏导板分别靠近和原理前置级射流盘的入射口和，测得不同的控制腔中位压力时，得出偏导射流伺服阀前置级不同中位控制腔中位压力和前置级流量增益和压力增益的关系。
本发明通过上述测试装置的设计，实现了偏导射流伺服阀前置级性能多种性能的同时测量，通过便捷的测试转换，实现了偏导射流伺服阀前置级性能的高度集成测试，提高了测试效率与测试准确性。
经过本装置的性能集成测试，更加全面地测量了伺服阀前置级的性能，有利于偏导射流伺服阀前置级性能研究，同时，节省了原来测试性能时、拆装不同性能测试装置的时间，缩短了前置级性能总测试时间，便于提高生产效率。
本发明通过压力两腔压力传感器的设置和阻尼孔大小的设计，进行流量转换计算，实现以电流为信号输入的前置级流量增益曲线测量；本装置通过下壳体、转换调节螺钉、复位弹簧、转换阀芯、阻尼孔等零件的最优设计，实现前置级两控制腔通和断的作用，进而实现压力增益和流量增益测量的便捷转换。
本发明通过所测得流量增益曲线和压力增益曲线，可以得到不同伺服阀前置级流量增益曲线和压力增益曲线的滞环、重叠量大小，进而得到前置级加工质量；本发明通过调节前置级偏导板在射流盘中位置，得出不同前置级控制腔中位压力和偏导射流伺服阀前置级流量增益和压力增益的关系。
本发明通过多个压力传感器的设置，和上、下壳体中油路的最优设计，能实现被测前置级入射口压力、回油背压以及控制腔中位压力的同时测量，实现动态检测伺服阀前置级输入电流时，前置级入口压力和回油背压的变化；本发明通过阀芯锁紧装置，将上壳体中的阀芯进行位置固定，给伺服阀前置级输入电流信号，压力传感器采集两个控制腔的压力变化，实现以电流为信号输入的前置级压力增益曲线测量，测试更加准确和便捷，且以电流为信号输入的前置级压力增益的测量结果更加贴近工程需要。

Claims (8)

1.一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于包括：阀芯锁紧螺钉(2)，上壳体端盖(3)，压力传感器A(4)，压力传感器B(5)，上壳体(6)，下壳体(7)，压力传感器C(8)，转换调节螺钉(9)，复位弹簧(10)，转换阀芯(12)，转换阀套(11)，阻尼孔(13)、阀芯(14)；
上壳体(6)与下壳体(7)固定连接；上壳体端盖(3)安装在上壳体(6)两侧；压力传感器A(4)，压力传感器B(5)安装在上壳体(6)上；压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力；
压力传感器C(8)为两个，分别安装在下壳体(7)两侧，能够采集前置级两个控制腔压力；
阀芯(14)安装在上壳体(6)内，并可通过阀芯锁紧螺钉(2)进行位置固定；
转换阀芯(12)安装在转换阀套(11)内，转换阀芯(12)的一端设有复位弹簧(10)，另一端设有转换调节螺钉(9)；转换调节螺钉(9)与下壳体(7)上预留的螺纹孔配合；通过转换调节螺钉(9)的调节，能够控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置；复位弹簧(10)的一端与转换阀芯(12)接触，另一端顶在下壳体(7)上；
转换阀芯(12)安装在前置级两控制腔之间，通过转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，能够控制前置级两控制腔的通断；
在下壳体(7)上设置阻尼孔(13)，当转换阀芯(12)控制前置级两控制腔通时，阻尼孔(13)两端分别连通前置级两控制腔；当转换阀芯(12)控制前置级两控制腔断时，阻尼孔两端不连通前置级两控制腔；
压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量的是伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力；
压力传感器C(8)能够采集前置级两个控制腔压力；
被测前置级安装在上壳体(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：上壳体(6)与下壳体(7)固定连接，并通过内部油路及接口的设计，实现上下壳体两控制腔、供油、回油等油路的沟通；上壳体端盖(3)安装在上壳体(6)两侧；压力传感器A(4)，压力传感器B(5)安装在上壳体(6)上；压力传感器A(4)、压力传感器B(5)分别测量伺服阀前置级的回油背压、前置级入射口压力。
3.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：压力传感器C(8)为两个，分别安装在下壳体(7)两侧，能够采集前置级两个控制腔压力。
4.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：阀芯(14)安装在上壳体(6)内，并可通过阀芯锁紧螺钉(2)进行位置固定。
5.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：被测前置级反馈杆插于阀芯中间凹槽中。
6.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：转换阀芯(12)安装在转换阀套(11)内，转换阀芯(12)的一端设有复位弹簧(10)，另一端设有转换调节螺钉(9)；转换调节螺钉(9)与下壳体(7)上预留的螺纹孔配合；通过转换调节螺钉(9)的调节，能够控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，复位弹簧(10)的一端与转换阀芯(12)接触，另一端顶在下壳体(7)上；通过下壳体、转化阀芯、转换阀套、转换调节螺钉及复位弹簧的结构或油路的设计，并通过控制转换阀芯(12)在转换阀套(11)中的位置，控制转换阀芯与转换阀套组成的两个控制窗口的通和断，进而控制前置级两控制腔的通断；转换阀套上的控制窗口分别与下壳体中的两控制腔连接。
7.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：在下壳体(7)上设置阻尼孔，转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口分别与阻尼孔两端的油路接通，当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔通时，阻尼孔两端分别连通前置级两控制腔；当转换阀芯与转换阀套组成的控制窗口与前置级两控制腔断时，阻尼孔两端不连通前置级两控制腔；阻尼孔的作用是当前置级两控制腔接通时，通过前置级两控制腔的压差与阻尼孔的大小，计算出通过阻尼孔的流量大小,进而来测量前置级的流量增益。
8.根据权利要求1所述的一种偏导射流伺服阀前置级性能集成测试装置，其特征在于：被测前置级安装在上壳体(6)上；被测前置级的入射口、回油与两控制腔分别与上壳体上相应的供油、回油、及控制腔的油路沟通。
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