伺服阀新型叠合量液动测量系统的研制

　　0　前言

　　伺服阀的制造精度要求高、工艺复杂、加工难度大[1],其中伺服阀滑阀副的叠合量测量和加工是其加工工艺的难点之一。伺服阀的叠合量是指滑芯在阀套中位时,阀芯台肩的工作棱边和阀套相应方孔的工作边的轴向配合尺寸[2]。对于最常用的四开口滑阀(图1),由于有4个阀口,因此相应有4个叠合量需要保证,即图1中的L1~L4。

　　为保证伺服阀的性能,一般要求几个微米的叠合量范围。保证达到叠合量要求的加工称作“配磨”[3],其过程是“测量—磨削—测量—再磨削”反复几遍的过程,并根据叠合量的测量值来确定每次的磨削量,因此叠合量的测量对滑阀叠合量的加工质量有直接影响。伺服阀是一种液压器件,使用与伺服阀工作介质相同的测量介质进行测量的方法更能反映阀的真实特性,这种方法称为液动测量法。

　　文献[2]中曾经开发国内首台伺服阀叠合量液动配磨测量系统,并得到了实际应用,取得了良好的效果。但经使用考验,应用单位反馈信息是该型配磨测量系统在每天的测量开始时和下午工作结束前所测叠合量有一定的差别,误差超过1个微米,经分析是由于该系统油温没有进行闭环控制,只是简单地采用水冷方式降温,并且油源压力控制精度不高,造成测量数据不稳定,误差较大。因此有必要针对原有叠合量测量系统的不足进一步研究,并提供相应的改进技术。同时,随着伺服阀生产发展和技术要求的提高,迫切需要提供更加完善和先进的伺服阀新型叠合量液动测量系统。

　　1　测量原理及自动测量的实现

　　图2是测量油路图。电磁球阀1~4两两配合使用可以分别控制液压油单独通过每一个阀口。这种油路设计方案的优点是:两两配合独立的测量单个阀口,可以避免各个阀口之间因泄漏造成互相影响。供油压力、滑阀左右腔压力分别由3个压力传感器测量,通过阀口的流量由流量传感器测量,阀芯的轴向位移值通过位移传感器测量。

　　系统的测量台架(图3)主要由配油座、夹紧机构、导轨锁紧机构、阀芯轴向位移驱动机构、位移传感器夹持机构等组成。配油座可根据不同型号伺服阀的底座更换过渡板,以适应多种型号的伺服阀测量。为实现测量自动化,夹紧机构、对中机构、导轨锁紧机构均采用液压驱动的方式,并通过计算机实现自动操作。根据叠合量测量的要求,保证阀芯轴向位移驱动的分辨率在1μm以下。按照这个要求,测量系统设计了阀芯轴向位移驱动机构,其基本原理是由步进电机通过减速器带动精密丝杠螺母副的运动转换,从而驱动阀芯进行轴向位移运动。该机构位移驱动的分辨率为0. 26μm,可以满足系统的需要。