CN116153607A - 一种伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械液压领域，公开了一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法，衔铁组件安装在下导磁体上，下导磁体中间为通孔用于安装固定衔铁组件的弹簧管，衔铁组件的两个衔铁端从下导磁体上方左右两端伸出，下导磁体前后两端上方设有磁钢，两个磁钢中间设有上导磁体，上导磁体下导磁体和磁钢形成磁通路；衔铁外侧在下导磁体范围内设有线圈，衔铁组件的衔铁端伸出线圈的部分外设有极靴，极靴分别连接上导磁体或下导磁体。本发明在衔铁的侧弧面上形成等强且稳定的磁场，从而对衔铁侧面周向旋转或侧向弯曲力，弥补了现有测试仅能进行轴向弯曲模态下固有频率的不足，同时可改变衔铁受力状态，从而测试多种模态下衔铁组件的固有频率。

Description

一种伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法
技术领域
本发明属于机械液压领域，涉及一种衔铁组件的固有频率测试装置及方法，具体涉及一种伺服阀衔铁组件不同模态下固有频率测试装置及方法。
背景技术
衔铁组件作为电液伺服阀的核心液压放大元件，广泛应用于各类伺服阀产品中，固有频率直接影响衔铁组件的性能，衔铁组件的性能又直接影响伺服阀动态、静态性能及使用过程中阀控系统的动态响应，因此对衔铁组件固有频率的测试十分重要。
传统的衔铁组件固有频率测试装置为单向的测试装置，即将衔铁组件固定后，对衔铁组件的衔铁其中一端伸长杆施加向上或向下的磁力，使得衔铁组件产生变化，另一端连接示波器等测量装置，在施加磁力的变化下通过得到衔铁组件测试端的变化，计算后得到衔铁组件的固有频率。但是传统的测试装置只能够对衔铁组件施加向上或向下的力，导致测试的范围不足，无法得到衔铁组件的全部特性，并且由于衔铁组件是伺服阀产品的高精密零件，因此传统的测试方法无法满足对衔铁组件的测试全面性要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法，可在伺服阀研发设计阶段测试验证其核心元件衔铁组件不同模态的固有频率，注意在装调和使用过程中避开其固有频率段，避免因接近或达到固有频率导致的异响及故障情况，提升伺服阀及阀控系统的可靠性。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：
一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，包括上导磁体、极靴、下导磁体、磁钢和线圈；衔铁组件安装在下导磁体上，下导磁体中间为通孔用于安装固定衔铁组件的弹簧管，衔铁组件的两个衔铁端从下导磁体上方左右两端伸出，下导磁体前后两端上方设有磁钢，两个磁钢中间设有上导磁体，上导磁体下导磁体和磁钢形成磁通路；衔铁组件的衔铁端外侧在下导磁体范围内设有线圈，衔铁组件的衔铁端伸出线圈的部分外设有极靴，极靴分别连接上导磁体或下导磁体。
进一步的，极靴有四个，其中两个极靴连接上导磁体，另外两个极靴连接下导磁体；四个极靴分别两两设在衔铁组件的两个衔铁端的前后两侧。
进一步的，极靴是一端与上导磁体或下导磁体连接固定端，极靴另一端是对衔铁组件的配合端，极靴的配合端设有配合衔铁组件的衔铁端侧弧面的内凹弧面，极靴的内凹弧面接近衔铁组件的衔铁端侧弧面，两者之间具有容纳小变形的间隙。
进一步的，极靴通过螺钉与上导磁体和下导磁体可拆卸连接。
进一步的，上导磁体和下导磁体的左右两端均设有两套连接极靴的接孔，极靴连接一套接孔时设在衔铁组件衔铁端的前端，极靴连接另一套接孔时设在衔铁组件衔铁端的后端。
进一步的，还包括侧弹性片，侧弹性片设在线圈和磁钢中间，防止磁钢与线圈接触。
一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试方法，使用上述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，分别将极靴安装在上、下导磁体上，上、下导磁体上左右同侧的两个极靴对角安装，上导磁体上的两个极靴根据测试需要同侧或对角安装，衔铁组件的衔铁部分放置在两极靴之间，构成一个完成的磁路；然后对线圈通电，根据极靴与衔铁之间的磁吸力或磁斥力，对衔铁组件进行变形，测量衔铁组件的固有频率。
进一步，当上导磁体上的两个极靴在同侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在侧向弯曲模态下的固有频率。
进一步的，当上导磁体上的两个极靴在对侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在周向旋转模态下的固有频率。
本发明的有益效果：
1、本发明通过极靴的特殊弧面设计，可以在衔铁的侧弧面上形成等强且稳定的磁场，从而对衔铁侧面周向旋转或侧向弯曲力，弥补了现有测试仅能进行轴向弯曲模态下固有频率的不足，同时通过改变极靴的安装位置及方向，便可改变衔铁的受力状态，从而测试出多种模态下衔铁组件的固有频率。
2、本发明的测试装置价格低廉、设计简单有效，测试方法操作简单易执行，成本低廉但试验可信度高，测试结果对伺服阀装调、工作稳定性及阀控系统动态分析具有指导意义，同时对现有伺服阀异响问题有借鉴作用。
3、本发明的通用化程度高，所有伺服阀的衔铁组件都可以通过本发明的测试装置进行测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明专利的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置的轴测图；
图2是本发明伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置的主视图；
图3是本发明伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置的主视图剖视图；
其中，包括1-上导磁体、2-螺钉、3-衔铁组件、4-极靴、5-下导磁体、6-一级座组件、7-磁钢、8-垫块、9-线圈。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以互相组合。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或与案件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介简介连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，包括上导磁体1、极靴4、下导磁体5、磁钢7和线圈9；衔铁组件3安装在下导磁体5上，下导磁体5中间为通孔用于安装固定衔铁组件3的弹簧管，衔铁组件3的两个衔铁端从下导磁体5上方左右两端伸出，下导磁体5前后两端上方设有磁钢7，两个磁钢7中间设有上导磁体1，上导磁体1下导磁体5和磁钢7形成磁通路；衔铁组件3的衔铁端外侧在下导磁体5范围内设有线圈9，衔铁组件3的衔铁端伸出线圈9的部分外设有极靴4，极靴4分别连接上导磁体1或下导磁体5。
极靴4有四个，其中两个极靴4连接上导磁体1，另外两个极靴4连接下导磁体5；四个极靴4分别两两设在衔铁组件3的两个衔铁端的前后两侧。
极靴4是一端与上导磁体1或下导磁体5连接固定端，极靴4另一端是对衔铁组件的配合端，极靴4的配合端设有配合衔铁组件3的衔铁端侧弧面的内凹弧面，极靴4的内凹弧面接近衔铁组件3的衔铁端侧弧面，两者之间具有容纳小变形的间隙。
极靴4通过螺钉2与上导磁体1和下导磁体5可拆卸连接。
上导磁体1和下导磁体5的左右两端均设有两套连接极靴4的接孔，极靴4连接一套接孔时设在衔铁组件3衔铁端的前端，极靴4连接另一套接孔时设在衔铁组件3衔铁端的后端。
还包括侧弹性片，侧弹性片设在线圈9和磁钢7中间，防止磁钢7与线圈9接触。
一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试方法，使用上述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，分别将极靴安装在上、下导磁体上，上、下导磁体上左右同侧的两个极靴对角安装，上导磁体上的两个极靴根据测试需要同侧或对角安装，衔铁组件的衔铁部分放置在两极靴之间，构成一个完成的磁路；然后对线圈通电，根据极靴与衔铁之间的磁吸力或磁斥力，对衔铁组件进行变形，测量衔铁组件的固有频率。
进一步，当上导磁体上的两个极靴在同侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在侧向弯曲模态下的固有频率。
当上导磁体上的两个极靴在对侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在周向旋转模态下的固有频率。
下面是本发明另一个实施例。
如图1所示，本发明公开了一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法，测试装置包括上导磁体1、螺钉2、衔铁组件3、极靴4、下导磁体5、一级座组件6、磁钢7、垫块8、线圈9、侧弹性片。衔铁组件3通过螺钉固定在一级座组件6上，两个垫块8分别放置在一级座上，衔铁组件3通过螺钉固定在一级座组件6上，下导磁体5放置在垫块8上方，衔铁两衔铁臂上分别放置线圈9，线圈9侧面放置侧弹性片，并通过磁钢7压紧固定，线圈9上方放置上导磁体1，上导磁体1、磁钢9、下导磁体体5、垫块8、一级座组件6之间通过长螺钉固定，四个极靴4分别两两安装在上、下导磁体上。
极靴采用一端设计成与衔铁侧面同弧度的弧面，衔铁的两个侧弧面分别与上下两个极靴弧面之间形成两个等距的弧面气隙；极靴另一端设置有2个螺纹孔，极靴与导磁体之间通过螺钉进行连接固定。
上、下导磁体两侧均设置有4个螺纹孔，可根据测试要求，通过不同的螺纹安装孔改变极靴安装的位置，搭建不同方向的气隙磁路，从而改变衔铁受力情况。
所述的测试方法，当上导磁体上的2个极靴在同侧，下导磁体上的2个极靴同上导磁体上的2个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在侧向弯曲模态下的固有频率；当上导磁体上的2个极靴在对侧，下导磁体上的2个极靴同上导磁体上的2个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在周向旋转模态下的固有频率。
为更好的说明本发明，下面结合附图具体说明。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。请同时参阅图1～图3。
一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置及方法，测试装置包括上导磁体1、螺钉2、衔铁组件3、极靴4、下导磁体5、一级座组件6、磁钢7、垫块8、线圈9、侧弹性片。其中：
极靴采用一端设计成与衔铁侧面同弧度的弧面，衔铁的两个侧弧面分别与上下两个极靴弧面之间形成两个等距的弧面气隙；极靴另一端设置有2个螺纹孔，极靴与导磁体之间通过螺钉进行连接固定。
上、下导磁体两侧均设置有4个螺纹孔，可根据测试要求，通过不同的螺纹安装孔改变极靴安装的位置，搭建不同方向的气隙磁路，从而改变衔铁受力情况。
按图1和图3所示，将各零组件进行安装固定。
当进行周向旋转模态下的衔铁组件固有频率测试前，将上导磁体上的2个极靴安装在对侧，下导磁体上的2个极靴同上导磁体上的2个极靴呈对角安装，测试时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在周向旋转模态下的固有频率。
当进行侧向弯曲模态下的衔铁组件固有频率测试前，将上导磁体上的2个极靴安装在同侧，下导磁体上的2个极靴同上导磁体上的2个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在侧向弯曲模态下的固有频率。
本发明相比于现有的衔铁固有频率测量方式，具有以下优势：
(1)弥补了现有衔铁组件只能进行轴向模态的固有频率检测的不足，提出了一种可进行轴向旋转和侧向弯曲模态下固有频率的检测装置及方法，填补了该项测试方法的空白
(2)测试装置设计简单、易于加工，测试方法简单精确；
(3)一种测试装置，仅通过改变极靴安装位置，便可测试多种模态下的固有频率，方法高效；
(4)极靴的独特弧面设计，确保了衔铁的两个侧弧面分别与上下两个极靴弧面之间形成两个等距的弧面气隙，可以在衔铁的侧弧面上形成等强且稳定的磁场，测试过程中衔铁受力均匀，测试准确度高。

Claims (9)

1.一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，包括上导磁体(1)、极靴(4)、下导磁体(5)、磁钢(7)和线圈(9)；衔铁组件(3)安装在下导磁体(5)上，下导磁体(5)中间为通孔用于安装固定衔铁组件(3)的弹簧管，衔铁组件(3)的两个衔铁端从下导磁体(5)上方左右两端伸出，下导磁体(5)前后两端上方设有磁钢(7)，两个磁钢(7)中间设有上导磁体(1)，上导磁体(1)下导磁体(5)和磁钢(7)形成磁通路；衔铁组件(3)的衔铁端外侧在下导磁体(5)范围内设有线圈(9)，衔铁组件(3)的衔铁端伸出线圈(9)的部分外设有极靴(4)，极靴(4)分别连接上导磁体(1)或下导磁体(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，极靴(4)有四个，其中两个极靴(4)连接上导磁体(1)，另外两个极靴(4)连接下导磁体(5)；四个极靴(4)分别两两设在衔铁组件(3)的两个衔铁端的前后两侧。
3.根据权利要求2所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，极靴(4)是一端与上导磁体(1)或下导磁体(5)连接固定端，极靴(4)另一端是对衔铁组件的配合端，极靴(4)的配合端设有配合衔铁组件(3)的衔铁端侧弧面的内凹弧面，极靴(4)的内凹弧面接近衔铁组件(3)的衔铁端侧弧面，两者之间具有容纳小变形的间隙。
4.根据权利要求2所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，极靴(4)通过螺钉(2)与上导磁体(1)和下导磁体(5)可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，上导磁体(1)和下导磁体(5)的左右两端均设有两套连接极靴(4)的接孔，极靴(4)连接一套接孔时设在衔铁组件(3)衔铁端的前端，极靴(4)连接另一套接孔时设在衔铁组件(3)衔铁端的后端。
6.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，还包括侧弹性片(10)，侧弹性片(10)设在线圈(9)和磁钢(7)中间，防止磁钢(7)与线圈(9)接触。
7.一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试方法，使用如权利要求1-6中任意所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试装置，其特征在于，分别将极靴安装在上、下导磁体上，上、下导磁体上左右同侧的两个极靴对角安装，上导磁体上的两个极靴根据测试需要同侧或对角安装，衔铁组件的衔铁部分放置在两极靴之间，构成一个完成的磁路；然后对线圈通电，根据极靴与衔铁之间的磁吸力或磁斥力，对衔铁组件进行变形，测量衔铁组件的固有频率。
8.根据权利要求7所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试方法，其特征在于，当上导磁体上的两个极靴在同侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在侧向弯曲模态下的固有频率。
9.根据权利要求7所述的一种电液伺服阀衔铁组件不同模态固有频率测试方法，其特征在于，当上导磁体上的两个极靴在对侧，下导磁体上的两个极靴同上导磁体上的两个极靴呈对角安装状态时，给一个线圈施加稳定电流源或电压源，另一线圈进行信号采集，可以得到衔铁组件在周向旋转模态下的固有频率。
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