微机控制伺服阀阀口加工质量综合测量仪的研制

　　1 前言

　　滑阀副是电液伺服阀的关键部件, 它的加工质量对伺服阀性能起着重要作用。其阀芯、阀套叠合量的配磨(包括叠合量的测量与工作边的磨削)是伺服阀制造工艺中的关键工序。所谓叠合量是指对于滑阀偶件当阀芯位于阀套的中间位置时, 阀芯台肩的四条工作棱边和阀套相应的方孔的工作边的轴向配合尺寸。它主要影响电液伺服阀的零位特性, 如滞环、零位泄漏等。一般流量阀叠合量要求仅为 1～3μm。如何实现叠合量的精密测量直接影响着伺服阀的加工质量并进一步影响到阀的动、静态性能。早期的阀芯与阀套单件尺寸机械计量的老方法已基本不被采用。气动测量法具有分辨率高、适应能力强、易于实现多参数综合测量等优点。本文提出一种后置节流孔压力式气动测量法, 并研制了一台伺服阀阀口加工质量综合测量仪, 可进行叠合量测量, 也能对伺服阀的单边压力特性、零位残压、中位残压、对称度进行测量。测量采用计算机测控技术, 提高了测量精度及测量效率。

　　2 压力式气动测量原理及叠合量的计算

　　2.1 压力式气动测量原理

　　图1是三台肩滑阀结构图。滑阀副的4 个阀口可以看作是4个喷嘴盖板机构。当压强为Pg的压缩空气通过一个阀口, 再经喷嘴节流孔逸入大气时, 选择合适的Pg值使阀口( 相当于一个节流口) 和后置喷嘴节流孔的流体速度均处于亚音速流动状态, 即保证阀口和喷嘴处气体流速不达到音速, 这样测量压力Pc可以随阀口的开启大小 x 而变化。图2为测量模型图。测量压力和阀口开启量的关系为:

　　式中:Pc———测量压力;

　　Pg———气源压力;

　　A———是与喷嘴结构参数和气体特性等有关的系数。在一定条件下为常数;

　　x———阀口的开启量。

　　公式(2)是线性化后的压力特性。当Y=0(Pc=0)时x=0, 即直线与横轴的交点为阀口的零开口位置。在实际测量中每边测量的是一系列离散点。测量点采用最小二乘法进行线性回归处理, 可得回归直线方程Yi=Kixi+Bi, 由此可得到斜率K和截距B值及滑阀副零开口位置xi0=Bi/Ki。图3为特性曲线图。

　　2.2 叠合量的计算

　　得到各个工作边的零开口位置 xa0, xb0, xc0, xd0后, 选取一个基准点坐标 x0=(xb0+xc0)/2。就可根据公式(3)计算出相应的叠合量 La~Ld。

　　3 测量仪硬件构成

　　本系统采用工业控制计算机为核心的技术。整个仪器由主控计算机、控制箱、测量台架等几部分组成。如图4所示。压缩空气由气源经过稳压后, 进入控制箱中的电磁阀, 由电磁阀控制气路的转换。