CN115932683B - 一种电磁阀电磁力测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁阀电磁力测试装置及其测试方法，测试装置包括：测试台、液压块和液压控制模块，液压块中设置由液压控制模块控制滑动的压头，通过压头与电磁阀中的阀芯抵接，使电磁阀中的电磁力通过阀芯传递到压头上，从而将电磁力转换为液压力，再通过本发明所述的电磁阀电磁力的测试方法，先对液压控制模块中自身的液压力进行动态调平，然后对电磁阀施加的电磁力再次动态调平，通过液压力的动态平衡实现对电磁阀电磁力的检测，不断改变电磁阀的通入电流，液压控制模块能够控制液压力始终处于动态平衡的状态，从而能够直接测出连续变化的电磁力值，也能够得出电磁力随电流变化的连续曲线。

Description

一种电磁阀电磁力测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及电磁阀测试技术领域，尤其是指一种电磁阀电磁力测试装置及其测试方法。

背景技术

近年来，比例电磁阀因其在工作行程内具有良好“力-行程”水平特性、推力大、结构简单、成本低廉等优势，已经深入到众多工程自动化领域。比例电磁阀是将输入的电信号转化为力和位移的器件，比例电磁阀的质量好坏关系到液压阀，甚至整个液压系统能否正常工作。

比例电磁阀的研发和设计中，能够准确、稳定的测试电磁力特性的自动化装置就变得十分关键。现有技术中，比例电磁铁磁力性能测试已经逐步由传统的手摇式、传感器+记录仪的模式发展为基于计算机系统的半自动化模式。例如：现有专利申请中，公开号为：CN214310846U，发明名称为：通用型比例阀电磁力测试装置的中国专利中就公开了电磁力的测试装置，通过压力传感器，测量压头所受压力的大小，进而使压力传感器的读数即为所测电磁力的大小，从而使该装置能对比例阀电磁力的大小进行直接测量；但是在实际使用的过程中发现，压力传感器检测电磁力变化随通入电流变化的灵敏度不高，并且，受压力传感器量程的限制，通过压力传感器检测出的电磁力的精度不高，因此，采用普通的压力传感器很难满足电磁力高精度检测的需求，需要采用高精度的压力传感器才能实现对电磁力的检测，成本高、且不适于推广使用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电磁阀电磁力测试装置灵敏度和精度受限导致无法满足需求的问题，提供一种电磁阀电磁力测试装置及其测试方法，采用液压控制的方法，通过液压力的动态平衡实现对电磁阀电磁力的检测，能够直接测出连续的电磁力值，也能够得出电磁力随电流变化的连续曲线，并且，具有较高的测量精度和灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁阀电磁力测试装置，包括：

测试台，所述测试台包括底板和上板，在所述底板和上板之间设置有导向杆，所述上板上开设有电磁阀安装孔，用于安装固定被测电磁阀；

液压块，所述液压块具有液压腔，所述液压腔内滑动设置有压头，所述压头的一端设置在所述液压腔中，所述液压腔包括进油腔和出油腔，所述液压块的侧壁上分别开设有与进油腔连通的进油口、与出油腔连通的出油口，所述压头的另一端向所述上板的方向突出于所述液压块，并能够与所述被测电磁阀的阀芯抵接；

液压控制模块，与所述进油口和出油口连通，向所述进油口和出油口提供油路控制，驱动所述压头向所述阀芯施加液压力，并监测油路压力。

在本发明的一个实施例中，所述液压块沿所述导向杆的延伸方向滑动设置在所述导向杆上，还包括直线电机模组，所述直线电机模组设置在所述底板上，所述直线电机模组向所述上板方向延伸设置，所述直线电机模组与所述液压块连接，所述液压块通过螺栓锁合固定在所述直线电机模组的滑台上，所述直线电机模组带动所述液压块在所述底板和上板之间移动。

在本发明的一个实施例中，所述液压块通过滑动轴承套设在所述导向杆上。

在本发明的一个实施例中，所述液压控制模块包括：三位四通换向阀、第一电磁比例溢流阀、第二电磁比例溢流阀、安全阀和变量泵；

所述进油口通过第一管道连接三位四通换向阀的一端后与第一电磁比例溢流阀连接，所述第一管道上设置有第一压力传感器；

出油口通过第二管道连接三位四通换向阀的另一端后与第二电磁比例溢流阀连接，所述第二管道上设置有第二压力传感器；

所述安全阀和变量泵设置在所述第一电磁比例溢流阀和所述第二电磁比例溢流阀之间。

在本发明的一个实施例中，所述液压腔内还设置有位移传感器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电磁阀电磁力的测试方法，包括以下步骤：

S1、控制液压块向被测电磁阀方向移动，使液压块的压头与被测电磁阀的阀芯抵接；

S2、通过液压控制模块向液压块的进油口或出油口注入油液，使液压块中的压头在进油腔和出油腔内的液压力平衡，即

F₁=F₂

其中，所述F₁为进油腔的压力，F₂为出油腔的压力；

S3、向被测电磁阀通入电流，被测电磁阀的电磁力通过阀芯带动压头移动，直到阀芯移动到最大位移位置时停止；

S4、再次通过液压控制模块向液压块的进油口注入油液，使液压块中的压头在进油腔和出油腔内的液压力再次平衡，所述电磁阀的电磁力：

F_e=F₁-F₂

其中，所述F₁为进油腔的压力，F₂为出油腔的压力；

S5、不断连续改变步骤S3中通入电流的大小，重复步骤S4，就能够得到电磁力随通入电流变化的曲线。

在本发明的一个实施例中，在步骤S2和步骤S4中，F₁=F_测1×S₁；F₂=F_测2×S₂，

F_测1为第一压力传感器检测的压力，S₁为进油腔的横截面积；F_测2为第二压力传感器检测的压力，S₂为出油腔的横截面积。

在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，先通过液压控制模块向液压块的进油口注入油液，如果不能够实现液压力平衡，再通过液压控制模块向液压块的出油口注入油液；在液压力平衡后，停止注入油液。

在本发明的一个实施例中，在步骤S3中，当所述阀芯移动到最大位移时，记录此时压头的位置为初始位移值，在步骤S4中，当所述压头再次动态平衡时，记录此时的压头的位置为终端位置值，能够表示出阀芯的位移量，重复步骤S4，就能够得到电磁力随阀芯位移变化的曲线。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的电磁阀电磁力测试装置，采用液压块，在液压块中设置由液压力控制滑动的压头，通过压头与电磁阀中的阀芯抵接，使电磁阀中的电磁力通过阀芯传递到压头上，从而将电磁力转换为液压力，再通过本发明所述的电磁阀电磁力的测试方法，先对液压控制模块中自身的液压力进行动态调平，然后对电磁阀施加的电磁力再次动态调平，通过液压力的动态平衡实现对电磁阀电磁力的检测，不断改变电磁阀的通入电流，液压控制模块能够控制液压力始终处于动态平衡的状态，从而能够直接测出连续变化的电磁力值，也能够得出电磁力随电流变化的连续曲线。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的电磁阀电磁力测试装置的整体结构示意图；

图2是本发明的液压块的内部剖面结构示意图；

图3是本发明的电磁阀电磁力测试装置侧面的结构示意图；

图4是本发明的液压控制模块的系统图；

图5是本发明的电磁阀电磁力的测试方法的步骤流程图；

图6是本发明的电磁力随电流变化的曲线图；

图7是本发明的电磁力随阀芯位移变化的曲线图。

说明书附图标记说明：1、底板；2、上板；3、导向杆；4、被测电磁阀；5、液压块；501、进油腔；502、出油腔；503、进油口；504、出油口；6、压头；7、上盖；8、下盖；9、密封油封；10、密封圈；11、直线电机模组；12、三位四通换向阀；13、第一电磁比例溢流阀；14、第二电磁比例溢流阀；15、安全阀；16、变量泵；17、第一压力传感器；18、第二压力传感器；19、位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

参照图1所示，本发明公开了一种电磁阀电磁力测试装置，包括测试台、液压块5和液压控制模块，其中，所述测试台需要提供测试环境和测试空间，因此，设置所述测试台至少能够安装电磁阀和液压块5，在本实施例中所述测试台包括底板1和上板2，所述底板1和所述上板2平行设置，在所述底板1和上板2之间设置有导向杆3，所述导向杆3的两端分别通过螺栓可拆卸的连接在所述底板1和上板2之间，所述上板2上开设有电磁阀安装孔，所述电磁阀安装孔用于安装固定被测电磁阀4，所述被测电磁阀4包括阀体、设置在所述阀体内的电磁铁、贯穿所述阀体的阀杆、以及设置在所述阀杆端部的阀芯，所述电磁铁通电后产生的电磁力作用在所述阀杆上，通过所述阀杆带动所述阀芯移动，将所述阀体通过螺栓可拆卸的固定上板2上，所述阀芯朝向所述底板1方向；所述液压块5设置在所述导向杆3上，参照图2所示，所述液压块5具有液压腔，所述液压腔内滑动设置有压头6，所述压头6的一端设置在所述液压腔中，所述液压腔包括连通设置的进油腔501和出油腔502，所述液压块5还包括用于封装所述液压腔的上盖7和下盖8，所述上盖7和所述下盖8分别用于封堵所述进油腔501和所述出油腔502，所述上盖7和所述下盖8与所述液压腔的连接处设置有密封油封9和/或密封圈10，所述液压块5的侧壁上分别开设有与进油腔501连通的进油口503、与出油腔502连通的出油口504，所述压头6的另一端向所述上板2的方向突出于所述液压块5，并能够与所述被测电磁阀4的阀芯抵接；所述液压控制模块与所述进油口503和出油口504连通，通过所述液压控制模块能够向所述进油口503和出油口504提供油路控制，参照图3所示，在本实施例中，所述进油口503相对设置在所述出油口504的下方，在所述进油口503通入液压油，能够推动所述压头6向靠近所述电磁阀的方向移动，在所述出油口504通入液压油，能够推动所述压头6向远离所述电磁阀的方向移动，通过所述液压控制模块能够驱动所述压头6向所述阀芯施加液压力，反之，如果电磁阀电磁力施加在所述压头6上，为了将所述施加的电磁力表征出来，也可以施加同样的液压力使液压力与电磁力平衡，这样，就能够将电磁力转换为液压力，只要监测液压力的大小就能够测得电磁力的大小。

为了使不同型号的电磁阀都能采用本申请的测试装置完成测试，需要设置所述被测电磁阀4与液压块5之间的距离能够适应性改变，因此，在本实施例中，设置所述液压块5沿所述导向杆3的延伸方向滑动设置在所述导向杆3上，能够调整液压块5与被测电磁阀4，在进行电磁力测试前，控制所述液压块5的压头6能够与所述被测电磁阀4的阀芯抵接，参照图1所示，为了能够带动所述液压块5移动，本申请的测试装置还包括直线电机模组11，所述直线电机模组11设置在所述底板1上，所述直线电机模组11向所述上板2方向延伸设置，所述直线电机模组11与所述液压块5连接，所述液压块5通过螺栓锁合固定在所述直线电机模组11的滑台上，所述直线电机模组11带动所述液压块5在所述底板1和上板2之间移动。

具体地，为了使液压块5能够在导向杆3上滑动，在所述液压块5上开设有供所述导向杆3穿过的通孔，所述液压块5套设在所述导向杆3外，所述液压块5通过滑动轴承套设在所述导向杆3上，设置所述滑动轴承将液压块5与导向杆3之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减少液压块5与导向杆3之间的摩擦力，使液压块5能够沿导向杆3平滑移动，并且，为了保证所述液压块5能够在所述底板1和所述上板2之间相对平行的滑动，防止出现倾斜或相对转动的情况，在所述底板1和上板2设置至少两个导向杆3，在所述液压块5上设置两个通孔，使所述液压块5套设在两个导向杆3上沿所述导向杆3滑动，并且，在本实施例中，所述导向杆3不仅起到对液压块5的导向作用，还起到支撑所述底板1和所述上板2的支撑作用，因此，还设置有至少两个起支撑作用的导向杆3。

在本实施例中，所述液压控制模块需要至少以下两个功能：能够为所述进油口503和出油口504分别供油，能够实施监测进油口503和出油口504的压力，参照图4所示，所述液压控制模块包括：三位四通换向阀12、第一电磁比例溢流阀13、第二电磁比例溢流阀14、安全阀15和变量泵16，其中所述三位四通换向阀12总共设置有四个通道和三个档位，所述三位四通换向阀12的四个通道分别与所述进油口503、第一电磁比例溢流阀13、出油口504、第二电磁比例溢流阀14连通；具体地，所述进油口503通过第一管道连接三位四通换向阀12的一端后与第一电磁比例溢流阀13连接，所述第一管道上设置有第一压力传感器17，将所述三位四通换向阀12的档位调整到左位，使所述第一电磁比例溢流阀13与所述进油口503连通，通过所述变量泵16能够向所述进油口503处注油；所述出油口504通过第二管道连接三位四通换向阀12的另一端后与第二电磁比例溢流阀14连接，所述第二管道上设置有第二压力传感器18，将所述三位四通换向阀12的档位调整到右位，使所述第二电磁比例溢流阀14与所述出油口504连通，通过所述变量泵16能够向所述出油口504处注油；将所述三位四通换向阀12的档位调整到中位，所述进油口503不与所述第一电磁比例溢流阀13连通，所述出油口504不与所述第二电磁比例溢流阀14连通，所述进油口503和所述出油口504均处于油封的状态；

所述安全阀15和变量泵16设置在所述第一电磁比例溢流阀13和所述第二电磁比例溢流阀14之间，所述变量泵16能够为所述第一电磁比例溢流阀13和所述第二电磁比例溢流阀14提供动力油，通过所述第一电磁比例溢流阀13和所述第二电磁比例溢流阀14调节所述注入进油口503和出油口504的供油量，以调节进油口503和出油口504的压力，所述安全阀15用于保证液压油路的安全，当所述进油口503和出油口504不能再注入液压油时，表示压头6已经移动到了极限的位置，此时液压泵继续提供的液压油从安全阀15中溢出。

实施例2

本发明的在上述实施例1，能够将电磁阀的电磁力表征为液压力，从而实现对电磁力的测试；本实施例在上述实施例1的基础上，采用与上述实施例1相同的测试装置，包括：测试台、液压块5和液压控制模块，液压块5中设置由液压控制模块控制滑动的压头6，通过压头6与电磁阀中的阀芯抵接，使电磁阀中的电磁力通过阀芯传递到压头6上，将电磁力转换为液压力，并且，参照图2所示，在本实施例中，在所述液压腔内还设置有位移传感器19，将所述电磁力表征为所述压头6的位移量，随着电磁力的不断改变，压头6在液压腔的位移量也是不断改变的，这样就能够将电磁力表征为压头6的位移量，从而检测出电磁力的大小。

实施例3

为了使用本发明的测试装置完成上述实施例1和实施例2的测试，在本实施例中提供了一种测试方法，参照图5所示，所述测试方法包括以下步骤：

S1、控制液压块5向被测电磁阀4方向移动，使液压块5的压头6与被测电磁阀4的阀芯抵接；在上述实施例1和实施例2中，为了方便带动所述液压块5向所述被测电磁阀4的方向移动，设置所述直线电机模组11带动所述压头6移动，直到所述压头6的端部与被测电磁阀4的阀芯抵接。

具体地，由于此时所述压头6已经与阀芯抵接，在抵接的时候，阀芯有可能已经提供了一定的压力给到所述压头6，并且，所述压头6自身也具有一定的重力，但是，此时并没有通过电磁阀施加在压头6上电磁力，因此，在施加电磁力前需要排除这些干扰力，才能保证测量的电磁力的准确性，需要对压头6在液压腔内的液压力进行平衡调节。

S2、通过液压控制模块向液压块5的进油口503或出油口504注入油液，使液压块5中的压头6在进油腔501和出油腔502内的液压力平衡，即

F₁=F₂

其中，所述F₁为进油腔501的压力，F₂为出油腔502的压力；

具体地调节过程为：先通过液压控制模块向液压块5的进油口503注入油液，如果不能够实现液压力平衡，再通过液压控制模块向液压块5的出油口504注入油液；在液压力平衡后，停止注入油液。

S3、向被测电磁阀4通入电流，被测电磁阀4的电磁力通过阀芯带动压头6移动，由于通过上述步骤S2的平衡调节，此时带动压头6移动的力仅仅是电磁力，直到阀芯移动到最大位移位置时停止；

具体地，在步骤S3中，当所述阀芯移动到最大位移时，记录此时压头6的位置为初始位移值；

S4、再次通过液压控制模块向液压块5的进油口503注入油液，使液压块5中的压头6在进油腔501和出油腔502内的液压力再次平衡，此时，所述压头6受到的力包括由阀芯传递的方向向下的电磁力、出油腔502内液压油提供的方向向下的液压力、以及进油腔501内液压油提供的方向向上的液压力，所以，所述电磁阀的电磁力：

F_e=F₁-F₂

其中，所述F₁为进油腔501的压力，F₂为出油腔502的压力；

根据上述电磁力的计算公式，只要对进油腔501和出油腔502中注入液压油的压力进行监测就能够计算出电磁力的大小，从而实现上述实施例1，用液压力表征电磁力的大小。

具体地，当所述压头6再次动态平衡时，记录此时的压头6的位置为终端位置值，通过初始位置和终端为位置的位置比较就能够表示出阀芯的位移量，从而实现上述实施例2，用位移量表征电磁力的大小。

S5、不断连续改变步骤S3中通入电流的大小，重复步骤S4，就能够得到电磁力随通入电流变化的曲线、电磁力随阀芯位移变化的曲线。

参照图6所示，采用上述步骤S1～S5, 向被测电磁阀4通入电流,从0A开始逐渐增大，被测电磁阀4的电磁力通过阀芯带动压头6移动，直到阀芯移动到最大位移位置时停止，得到最大的通入电流，然后，再从最大的通入电流减低到0A,从而得到图中两条电磁力随电流变化的曲线。

参照图7所示，采用上述步骤S1～S5, 向被测电磁阀4通入电流,从0A开始逐渐增大，被测电磁阀4的电磁力通过阀芯带动压头6移动，直到阀芯移动到最大位移位置时停止，通过位移传感器19记录压头6的初始位置和终端位置，通过初始位置和终端位置的位置值比较就能够表示出阀芯的位移量，从而得到电磁力随阀芯位移变化的曲线。

参照图3所示，在上述实施例1和实施例2中，所述进油腔501的横截面积和所述出油腔502的横截面积不同，因此，仅通过设置在第一管道的第一压力传感器17和置在第二管道的第二压力传感器18，不能够准确的检测进油腔501和出油腔502的压力，进油腔501和出油腔502的实际压力还需要结合其横截面积重新计算，在步骤S2和步骤S4中，F₁=F_测1×S₁；F₂=F_测2×S₂，F_测1为第一压力传感器17检测的压力，S₁为进油腔501的横截面积；F_测2为第二压力传感器18检测的压力，S₂为出油腔502的横截面积。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电磁阀电磁力测试装置，其特征在于，包括：

测试台，所述测试台包括底板和上板，在所述底板和上板之间设置有导向杆，所述上板上开设有电磁阀安装孔，用于安装固定被测电磁阀；

液压块，设置在所述导向杆上，所述液压块具有液压腔，所述液压腔内滑动设置有压头，所述压头的一端设置在所述液压腔中，所述液压腔包括进油腔和出油腔，所述液压块的侧壁上分别开设有与进油腔连通的进油口、与出油腔连通的出油口，所述压头的另一端向所述上板的方向突出于所述液压块，并能够与所述被测电磁阀的阀芯抵接，使电磁阀中的电磁力通过阀芯传递到压头上；

液压控制模块，与所述进油口和出油口连通，向所述进油口和出油口提供油路控制，驱动所述压头向所述阀芯施加液压力，并监测油路压力，使液压力与电磁力平衡，将电磁力转换为液压力。

2.根据权利要求1所述的电磁阀电磁力测试装置，其特征在于：所述液压块沿所述导向杆的延伸方向滑动设置在所述导向杆上，还包括直线电机模组，所述直线电机模组设置在所述底板上，所述直线电机模组向所述上板方向延伸设置，所述直线电机模组与所述液压块连接，所述液压块通过螺栓锁合固定在所述直线电机模组的滑台上，所述直线电机模组带动所述液压块在所述底板和上板之间移动。

3.根据权利要求1所述的电磁阀电磁力测试装置，其特征在于：所述液压块通过滑动轴承套设在所述导向杆上。

4.根据权利要求1所述的电磁阀电磁力测试装置，其特征在于：所述液压块还包括用于封装所述液压腔的上盖和下盖，所述上盖和所述下盖与所述液压腔的连接处设置有密封油封和/或密封圈。

5.根据权利要求1所述的电磁阀电磁力测试装置，其特征在于：所述液压控制模块包括：三位四通换向阀、第一电磁比例溢流阀、第二电磁比例溢流阀、安全阀和变量泵；

所述进油口通过第一管道连接三位四通换向阀的一端后与第一电磁比例溢流阀连接，所述第一管道上设置有第一压力传感器；

出油口通过第二管道连接三位四通换向阀的另一端后与第二电磁比例溢流阀连接，所述第二管道上设置有第二压力传感器；

所述安全阀和变量泵设置在所述第一电磁比例溢流阀和所述第二电磁比例溢流阀之间。

6.根据权利要求1所述的电磁阀电磁力测试装置，其特征在于：所述液压腔内还设置有位移传感器。

7.一种电磁阀电磁力的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、控制液压块向被测电磁阀方向移动，使液压块的压头与被测电磁阀的阀芯抵接；

S2、通过液压控制模块向液压块的进油口或出油口注入油液，使液压块中的压头在进油腔和出油腔内的液压力平衡，即

F₁=F₂

其中，所述F₁为进油腔的压力，F₂为出油腔的压力；

S3、向被测电磁阀通入电流，被测电磁阀的电磁力通过阀芯带动压头移动，直到阀芯移动到最大位移位置时停止；

S4、再次通过液压控制模块向液压块的进油口注入油液，使液压块中的压头在进油腔和出油腔内的液压力再次平衡，所述电磁阀的电磁力：

F_e=F₁-F₂

其中，所述F₁为进油腔的压力，F₂为出油腔的压力；

S5、不断连续改变步骤S3中通入电流的大小，重复步骤S4，就能够得到电磁力随通入电流变化的曲线。

8.根据权利要求7所述的电磁阀电磁力的测试方法，其特征在于：在步骤S2和步骤S4中，进油腔的压力F₁=第一压力传感器检测的压力*进油腔的横截面积；出油腔的压力F₂=第二压力传感器检测的压力*出油腔的横截面积。

9.根据权利要求7所述的电磁阀电磁力的测试方法，其特征在于：在步骤S2中，先通过液压控制模块向液压块的进油口注入油液，如果不能够实现液压力平衡，再通过液压控制模块向液压块的出油口注入油液；在液压力平衡后，停止注入油液。

10.根据权利要求7所述的电磁阀电磁力的测试方法，其特征在于：在步骤S3中，当所述阀芯移动到最大位移时，记录此时压头的位置为初始位移值，在步骤S4中，当所述压头再次动态平衡时，记录此时的压头的位置为终端位置值，能够表示出阀芯的位移量，重复步骤S4，就能够得到电磁力随阀芯位移变化的曲线。

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