專利名稱：一種智能液壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓閥，特別是一種能夠?qū)崟r檢測、判定并指令執(zhí)行修復(fù)滑閥閥芯卡澀卡緊故障并利用超聲振動修復(fù)由污染和徑向力不平衡造成卡澀卡緊故障的智能液壓閥。
背景技術(shù)：
滑閥機構(gòu)是各類液壓閥中采用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，滑閥由閥體、閥芯和閥腔三個主要部件構(gòu)成，通過改變閥芯在閥體閥腔里的位置，滑閥可以實現(xiàn)流體流向的改變及通斷。滑閥卡澀甚至卡緊故障是液壓系統(tǒng)中最為常見的故障和失效形式之一，一般可分為液壓卡澀、卡緊和機械卡澀卡緊兩大類。通俗講，卡澀是指正常工況和卡緊之間的中間狀態(tài)， 卡緊就是閥芯不能動了，卡澀是指閥芯移動困難，不如正常工作時順暢，是卡緊的前兆，及時解決可以避免卡緊的發(fā)生。其中，液壓卡澀、卡緊主要是由于機加工造成閥芯幾何形狀誤差和同軸度誤差產(chǎn)生徑向不平衡壓力引起的，而機械卡澀、卡緊則主要是由于運行現(xiàn)場的顆粒污染物在滑閥間隙逐漸淤積而引起的。在閥芯和閥體構(gòu)成的徑向間隙兩端有恒定的壓差，當(dāng)液壓油把污染顆粒帶入間隙時，因間隙流道孔壁的表面還具有捕獲污染顆粒的能力一深度型過濾效應(yīng)而不斷捕獲污染顆粒，并發(fā)生污染顆粒截留，從而產(chǎn)生污染卡緊力。簡單說，即污染卡緊是機械卡緊的主要類型，徑向力不平衡是造成液壓卡緊的主要原因。而卡澀往往由輕度污染卡緊或徑向力不平衡造成，阻力較小。現(xiàn)有技術(shù)中，排除上述兩種故障的方法主要有兩種一是在加工和現(xiàn)場運行過程中采取措施，減少發(fā)生故障的幾率，比如在系統(tǒng)中安裝精過濾器、閥芯上合理開設(shè)均壓槽、 嚴(yán)格加工裝配質(zhì)量等；另一種方法就是在線實時故障診斷和故障排除。目前，尚無較靈敏、 準(zhǔn)確的在線實時故障診斷裝置，或者雖有類似裝置但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。針對上述問題，HERION公司設(shè)計制造的一種電磁換向閥，除了它的工作閥芯外，還有一個“擊錘”閥芯。正常工作時，“擊錘”閥芯不動作，當(dāng)閥芯因卡緊無法歸位時，“擊錘” 閥芯在彈簧力作用下敲擊工作閥芯，使其回位。這一方案的局限性在于，由于是靠上電時壓縮機械彈簧來獲得敲擊能量，“擊錘”閥芯只有一次敲擊動作，而且是單向的，無法確保故障排除，也無法應(yīng)用于伺服、比例閥控制系統(tǒng)。浙江大學(xué)的李偉教授據(jù)此提出了一種“電擊錘”的設(shè)想，在確認(rèn)卡緊故障發(fā)生的時候，將“電擊錘”電路的輸出信號接入與相應(yīng)的放大器，使之產(chǎn)生大幅度交變電流信號，多次雙向地“敲擊”卡緊的閥芯。這一思路的局限性在于，僅靠閥體自身的電磁力有時候無法克服卡緊力，且電信號的急劇變化也會對系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生干擾。有鑒于此，本發(fā)明人結(jié)合從事液壓閥領(lǐng)域研究工作多年的經(jīng)驗，對上述技術(shù)領(lǐng)域的缺陷進行長期研究，本案由此產(chǎn)生
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能液壓閥，能夠?qū)崟r檢測滑閥閥芯卡澀、卡緊故障并利用超聲振動修復(fù)由污染和徑向力不平衡造成的卡澀、卡緊故障，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉
MTv ο為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種智能液壓閥，包括電液比例閥，電液比例閥包括閥體、閥芯、放置閥芯的閥腔和比例電磁鐵。還包括超聲波發(fā)生器、超聲換能器和可檢測電液比例閥卡澀、卡緊故障并控制超聲波發(fā)生器工作的智能控制器。超聲波發(fā)生器和超聲換能器成對設(shè)置，超聲波發(fā)生器的輸出端與超聲換能器的兩電極電連接，超聲換能器共4個，相對于電液比例閥閥腔的中軸線對稱固定安裝于電液比例閥閥體的上下左右四個側(cè)面，超聲換能器的軸心線和電液比例閥閥腔的中軸線垂直相交且四軸心線處于同一平面。智能控制器分別和超聲波發(fā)生器及電液比例閥電連接。進一步，所述智能控制器包括顫振信號發(fā)生模塊16、系統(tǒng)控制信號模塊14、穩(wěn)壓電源模塊15、PID控制模塊17、功率放大模塊18、采樣模塊19、信號處理模塊20、負反饋模塊21、卡澀卡緊判決模塊22和超聲波發(fā)生器控制模塊23 ；
其中，穩(wěn)壓電源模塊15分別和顫振信號發(fā)生模塊16、PID控制模塊17、功率放大模塊 18、采樣模塊19、信號處理模塊20、負反饋模塊21、卡澀卡緊判決模塊22和超聲波發(fā)生器控制模塊23相連；顫振信號發(fā)生模塊16分別和PID控制模塊17、功率放大模塊18相連；系統(tǒng)控制信號模塊14分別和負反饋模塊21、PID控制模塊17相連；PID控制模塊17分別和系統(tǒng)控制信號模塊14、負反饋模塊21、顫振信號發(fā)生模塊16、功率放大模塊18相連；負反饋模塊21分別和系統(tǒng)控制信號模塊14、PID控制模塊17、信號處理模塊20相連；功率放大模塊18分別和PID控制模塊17、顫振信號發(fā)生模塊16、電液比例閥上的比例電磁鐵24相連；采樣模塊19分別和信號處理模塊20、電液比例閥上的比例電磁鐵24相連；信號處理模塊20分別和采樣模塊19、卡澀卡緊判決模塊22、負反饋模塊21相連；卡澀卡緊判決模塊 22分別和信號處理模塊20、超聲波發(fā)生器控制模塊23相連；超聲波發(fā)生器控制模塊23和四個超聲波發(fā)生器相連；
顫振信號發(fā)生模塊16生成特定頻率、幅值和波形的顫振信號，系統(tǒng)控制信號模塊14的用于控制電液比例閥閥芯位移的信號和來自負反饋模塊21的反饋信號相減后，作為輸入提供給PID控制模塊17，PID控制模塊17的輸出信號和來自顫振信號發(fā)生模塊16的顫振信號相加后，經(jīng)功率放大模塊18放大后去驅(qū)動比例電磁鐵24，采樣模塊19實時采集和閥芯4連接的比例電磁鐵24上的顫振信號波形，并將波形提供給信號處理模塊20，信號處理模塊20將控制信號和顫振波形分離，將控制信號作為輸入提供給負反饋模塊21，同時將控制信號的平均值信息和顫振信號作為輸入提供給卡澀卡緊判決模塊22，卡澀卡緊判決模塊 22根據(jù)輸入顫振信號的頻率、峰峰值、波形畸變和控制信號的平均值信息，通過模糊多準(zhǔn)則決策方法給出卡澀、卡緊的隸屬度判決，并將該信息輸出到超聲波發(fā)生器控制模塊23，由超聲波發(fā)生器控制模塊23控制超聲波發(fā)生器和超聲換能器工作。從而在卡澀卡緊故障的檢測、判定和指令執(zhí)行修復(fù)上具有較高準(zhǔn)確性、靈敏性和可靠性，比如利用特定的顫振信號發(fā)生模塊和信號處理模塊，可保證卡澀卡緊檢測信號的單調(diào)性、有效性和靈敏度。進一步，所述卡澀卡緊判決模塊22通過模糊多準(zhǔn)則決策方法給出卡澀、卡緊的隸屬度判決并將該信息輸出到超聲波發(fā)生器控制模塊23是指首先，采用得分函數(shù)」，精確函數(shù)#以及偏差函數(shù)Z7來進行綜合評判，設(shè)J = [Aj, A2,…，AJ為方案集，G= ,H,D) τ為屬性向量，；1 = (.\為為)為G中各屬性權(quán)重向量，為e [O, I]，
權(quán)利要求
1.一種智能液壓閥，包括電液比例閥，電液比例閥包括閥體、閥芯、放置閥芯的閥腔和比例電磁鐵，其特征在于還包括超聲波發(fā)生器、超聲換能器和可檢測電液比例閥卡澀、卡緊故障并控制超聲波發(fā)生器工作的智能控制器；超聲波發(fā)生器和超聲換能器成對設(shè)置，超聲波發(fā)生器的輸出端與超聲換能器的兩電極電連接，超聲換能器共4個，相對于電液比例閥閥腔的中軸線對稱固定安裝于電液比例閥閥體的上下左右四個側(cè)面，超聲換能器的軸心線和電液比例閥閥腔的中軸線垂直相交且四軸心線處于同一平面；智能控制器分別和超聲波發(fā)生器及電液比例閥電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種智能液壓閥，其特征在于所述智能控制器I包括顫振信號發(fā)生模塊16、系統(tǒng)控制信號模塊14、穩(wěn)壓電源模塊15、PID控制模塊17、功率放大模塊 18、采樣模塊19、信號處理模塊20、負反饋模塊21、卡澀卡緊判決模塊22和超聲波發(fā)生器控制豐旲塊23 ；其中，穩(wěn)壓電源模塊15分別和顫振信號發(fā)生模塊16、PID控制模塊17、功率放大模塊 18、采樣模塊19、信號處理模塊20、負反饋模塊21、卡澀卡緊判決模塊22和超聲波發(fā)生器控制模塊23相連；顫振信號發(fā)生模塊16分別和PID控制模塊17、功率放大模塊18相連；系統(tǒng)控制信號模塊14分別和負反饋模塊21、PID控制模塊17相連；PID控制模塊17分別和系統(tǒng)控制信號模塊14、負反饋模塊21、顫振信號發(fā)生模塊16、功率放大模塊18相連；負反饋模塊21分別和系統(tǒng)控制信號模塊14、PID控制模塊17、信號處理模塊20相連；功率放大模塊18分別和PID控制模塊17、顫振信號發(fā)生模塊16、電液比例閥上的比例電磁鐵24相連；采樣模塊19分別和信號處理模塊20、電液比例閥上的比例電磁鐵24相連；信號處理模塊20分別和采樣模塊19、卡澀卡緊判決模塊22、負反饋模塊21相連；卡澀卡緊判決模塊 22分別和信號處理模塊20、超聲波發(fā)生器控制模塊23相連；超聲波發(fā)生器控制模塊23和四個超聲波發(fā)生器相連；顫振信號發(fā)生模塊16生成特定頻率、幅值和波形的顫振信號，系統(tǒng)控制信號模塊14的用于控制電液比例閥閥芯位移的信號和來自負反饋模塊21的反饋信號相減后，作為輸入提供給PID控制模塊17，PID控制模塊17的輸出信號和來自顫振信號發(fā)生模塊16的顫振信號相加后，經(jīng)功率放大模塊18放大后去驅(qū)動比例電磁鐵24，采樣模塊19實時采集和閥芯4連接的比例電磁鐵24上的顫振信號波形，并將波形提供給信號處理模塊20，信號處理模塊20將控制信號和顫振波形分離，將控制信號作為輸入提供給負反饋模塊21，同時將控制信號的平均值信息和顫振信號作為輸入提供給卡澀卡緊判決模塊22，卡澀卡緊判決模塊 22根據(jù)輸入顫振信號的頻率、峰峰值、波形畸變和控制信號的平均值信息，通過模糊多準(zhǔn)則決策方法給出卡澀、卡緊的隸屬度判決，并將該信息輸出到超聲波發(fā)生器控制模塊23，由超聲波發(fā)生器控制模塊23控制超聲波發(fā)生器和超聲換能器工作。
3.如權(quán)利要求2所述的一種智能液壓閥，其特征在于所述卡澀卡緊判決模塊22通過模糊多準(zhǔn)則決策方法給出卡澀、卡緊的隸屬度判決并將該信息輸出到超聲波發(fā)生器控制模塊23是指首先，采用得分函數(shù)』，精確函數(shù)//以及偏差函數(shù)P來進行綜合評判，設(shè)J =[A1, A2, ··.，Aj為方案集，G= (Z，// )τ為屬性向量，2 = (H為)為G中各屬性權(quán)重向量，為
4.如權(quán)利要求3所述的ー種智能液壓閥，其特征在于所述顫振信號發(fā)生模塊16產(chǎn)生 頻率為95Hz，幅值為85%額定電流，波形為正態(tài)分布曲線的顫振信號。
5.如權(quán)利要求4所述的ー種智能液壓閥，其特征在于當(dāng)卡澀卡緊判決模塊給出卡澀 判決時，則啟動卡澀故障解決模式，即超聲波發(fā)生器控制模塊控制閥體上下側(cè)面的兩對超 聲波發(fā)生器和超聲換能器同時工作；當(dāng)卡澀卡緊判決模塊給出卡緊判決時，則啟動卡緊故 障解決模式，即超聲波發(fā)生器控制模塊控制閥體四側(cè)面的四對超聲波發(fā)生器和超聲換能器 同時工作。
6.如權(quán)利要求5所述的ー種智能液壓閥，其特征在于所述智能控制器還包括受超聲 波發(fā)生器控制模塊控制、限定超聲波發(fā)生器和/或超聲換能器工作時間的定時裝置；當(dāng)所 定時的工作時間過后，采樣模塊19連續(xù)采集和閥芯4連接的比例電磁鐵24上的顫振信號 波形，并將波形提供給信號處理模塊20，經(jīng)卡澀卡緊判決模塊22給出故障排除效果判斷信 息并作出后續(xù)工作指令。
7.如權(quán)利要求6所述的ー種智能液壓閥，其特征在于所述卡澀卡緊判決模塊22給出 故障排除效果判斷信息并作出后續(xù)工作指令是指當(dāng)卡澀卡緊判決模塊22給出卡澀或卡 緊故障排除判斷，則指令回歸正常工況；當(dāng)卡澀卡緊判決模塊22給出卡澀故障減輕判斷， 則指令再次啟動卡澀故障解決模式；當(dāng)卡澀卡緊判決模塊22給出卡緊故障減輕判斷，則指 令再次啟動卡緊故障解決模式。
8.如權(quán)利要求7所述的ー種智能液壓閥，其特征在于所述卡澀卡緊判決模塊22給出 故障排除效果判斷信息并作出后續(xù)工作指令還包括當(dāng)啟動兩次以上卡澀故障解決模式， 卡澀卡緊判決模塊22仍給出卡澀故障減輕判斷，則認(rèn)為此卡澀故障成因為卡緊故障，指令 啟動卡緊故障解決模式。
9.如權(quán)利要求I至8任一所述的一種智能液壓閥，其特征在于所述超聲換能器安裝于電源比例閥閥體側(cè)面的出油口側(cè)。
10.如權(quán)利要求I至8任一所述的一種智能液壓閥，其特征在于所述超聲換能器安裝于電源比例閥閥體側(cè)面對應(yīng)閥芯的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能液壓閥，包括電液比例閥，電液比例閥包括閥體、閥芯、放置閥芯的閥腔和比例電磁鐵。還包括超聲波發(fā)生器、超聲換能器和可檢測電液比例閥卡澀卡緊故障并控制超聲波發(fā)生器工作的智能控制器。超聲波發(fā)生器和超聲換能器成對設(shè)置，智能控制器包括顫振信號發(fā)生模塊、系統(tǒng)控制信號模塊、穩(wěn)壓電源模塊、PID控制模塊、功率放大模塊、采樣模塊、信號處理模塊、負反饋模塊、卡澀卡緊判決模塊和超聲波發(fā)生器控制模塊。采用上述裝置，能夠在線實時檢測卡澀卡緊故障并利用超聲振動修復(fù)由污染和徑向力不平衡造成的卡澀卡緊故障。
文檔編號B08B3/12GK102606801SQ20121009139
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張華芳, 李偉波 申請人:紹興文理學(xué)院