比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置及方法

摘要

本发明涉及比例阀。本发明比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置及方法，是将带有阀控制器的比例阀装入可调压力液压系统阀的安装台上；标定用电路板与阀控制器相连接，电路板上D/A模块发出位置指令给阀控制器，使其控制在目标位置，并通过A/D模块接受阀控制反馈的阀芯位置和比例阀的电流信号；电路板采用单片机或其他微处理器进行编程，程序将采集的信号进行处理获得测量点的液动力，并发出下一个测量点的位置指令信号，直到所有测量点的液动力测量完毕，此时标定用电路板通过串口通讯或者总线通讯等方式向电脑发送已测量的数据。本发明解可以自动标定液动力的大小，并且不需要拆解比例阀本体。

权利要求

1.比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置的标定方法，所述标定装置包括带有阀控制器和阀体的比例阀，从油箱向所述比例阀泵送油液的液压泵，液压泵出口设置压力传感器和溢流阀，所述比例阀出口通过一个节流阀构成油液回路，所述的阀控制器连接带有PC的电路板并受电路板控制，电路板主要包括微处理器芯片，A/D模块和D/A模块，所述标定方法包括下列步骤：

步骤一，调定系统的压力后开始标定的是该压力下的液动力阀芯位移曲线；当标定用电路板采集发出位置指令并通过比例阀自带的阀控制器使得阀芯稳定于待测点的位置时，标定用电路板开始采集阀芯位置信号和电信号；

步骤二，根据预先编入电路板内的计算方法，结合预先输入的所需基础数据，计算得出处于受力平衡状态下的阀芯所受液动力的值；具体步骤为：A、调定阀口压力，将阀芯位置等分成N个位置ni，分别计为n1，n2，n3……nn；

B、把阀芯定位在某位置，获取阀芯位置信号和电磁铁电流信号；

判断ni是否小于等于N，如不是则跳到E，如是，则C、计算电磁铁推力或拉力，计算弹簧力，根据受力平衡，计算测点液动力，D、将阀芯移动到ni+1位置，重复B和C，直至ni大于N；

E、传送所有数据到PC，绘制阀芯液动力阀芯位置曲线；

步骤三，改变系统压力，重复上述步骤，则可得不同压力下的液动力，最终绘制阀芯液动力受阀芯位置和压力影响下的图谱。

2.根据权利要求1所述的比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置的标定方法，其特征在于，所述步骤二中预先输入的所需基础数据包括电磁铁的力特性图谱，弹簧刚度，弹簧预紧力。

说明书

比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及比例阀，尤其涉及比例阀阀芯稳态液动力的标定。

背景技术

[0002] 液动力：比例阀通过阀芯的移动控制阀口开度改变，当持续流动的油液经过阀口时方向和速度发生改变，油液将对阀芯形成液动力，促使阀口关闭。比例阀的阀口开度通过
阀芯的位置进行控制，而阀芯运动方向上主要受三个力，分别是电磁铁的推或拉力，偏置弹
簧的力以及液动力。当阀芯稳定在某个位置维持阀口开度不变时，其处于受力平衡状态。电
磁铁的推或拉力可以通过其预先标定的外特性力图谱得出(由阀芯位置信号和电磁铁电流
信号查表可得)，偏置弹簧的力可由弹簧形变和弹簧刚度计算得出(弹簧形变和阀芯位移相
关)。由已经计算得出的电磁铁的推或拉力和弹簧力，通过三力平衡计算公式可推导出液动
力的值。

[0003] 现有力的测量技术大多与被测物体直接接触测量，对于实验测量阀芯液动力却无能为力，我们不能拆卸比例阀构造来进行测量，更不能为测量而改变阀体构造。

发明内容

[0004] 本发明旨在克服现有测量技术上的不足，提供一种比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置及方法。本发明解可以自动标定液动力的大小，并且不需要拆解比例阀本体。

[0005] 本发明比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置，所述比例阀包括阀体和阀控制器，包括从油箱向所述比例阀泵送油液的液压泵，液压泵出口设置压力传感器和溢流阀，所
述比例阀出口通过一个节流阀构成油液回路，所述的阀控制器连接带有PC的电路板并受电
路板控制，电路板主要包括微处理器芯片，A/D模块和D/A模块，实现信号的采集，与PC通讯。

[0006] 所述的比例阀阀芯稳态液动力的智能标定方法，它包括：

[0007] 步骤一，调定系统的压力后开始标定的是该压力下的液动力阀芯位移曲线；当标定用电路板采集发出位置指定并通过比例阀自带的阀控制器使得阀芯稳定于待测点的位
置时，标定用电路板开始采集阀芯位置信号和电流信号；

[0008] 步骤二，根据预先编入电路板内的计算方法，结合预先输入的所需基础数据，计算得出处于受力平衡状态下的阀芯所受液动力的值；

[0009] 步骤三，标定电路板发出改变阀芯位置指令信号，重新其他位置处测量液动力，最终得到该压力条件下阀芯液动力为位置曲线；

[0010] 步骤四，改变系统压力，重复上述步骤，则可得不同压力下的液动力，最终绘制阀芯液动力受阀芯位置和压力影响下的图谱。

[0011] 所述的比例阀阀芯稳态液动力的智能标定方法，所述步骤二中预先输入的所需基础数据包括电磁铁的力特性图谱，弹簧刚度，弹簧预紧力。

[0012] 所述的比例阀阀芯稳态液动力的智能标定方法，所述步骤二中预先编入电路板内的计算方法包括：

[0013] A、调定阀口压力，将阀芯位置等分成N个位置ni，分别计为n1，n2，n3……nn；

[0014] B、把阀芯定位在某位置，获取阀芯位置信号和电磁铁电信号；

[0015] 判断ni是否小于等于N，如不是则跳到E，如是，则

[0016] C、计算电磁铁推力或拉力，计算弹簧力，根据受力平衡，计算测点液动力，

[0017] D、将阀芯移动到ni+1位置，重复B和C，直至ni大于N；

[0018] E、传送所有数据到PC，绘制阀芯液动力阀芯位置曲线。

[0019] 所述的电信号包括电流信号或电压信号。

[0020] 本发明利用阀芯受力平衡的特点，通过单片机等数字硬件对所需信号进行采集和计算处理，并实现一定程度的液动力自动标定过程。

[0021] 本发明实现了阀芯液动力的间接测量，解决了难于直接测量液动力的难题，由于液动力的形成需要形成密闭的容腔，在不改造比例阀结构的情况下，该方案可实现液动力
的有效测量。

[0022] 另一方面，本发明实现了液动力的自动标定过程，采用可标定用电路板发出指令使得阀芯位置按照预先的设定一次改变，并收集响对应测量点的位置信号和电流信号，编
程实现自动计算从而得出指令测量点的液动力大小。最终实现阀芯液动力图谱的绘制。

附图说明

[0023] 图1为本发明比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置示意图。

[0024] 图2为本发明比例阀阀芯稳态液动力的智能标定方法流程图。

具体实施方式

[0025] 请看附图，图中1为液压泵，2为压力传感器，3为比例阀，4为节流阀，5为阀控制器，6为标定用电路板，7为PC，8为溢流阀，9为油箱。

[0026] 如图1所示，本发明主要依托带有信号采集和通信功能的单片机系统如图1，在单片机内将采集的信号进行计算处理得到液动力标定结果并输出到电脑中，处理流程如图2
所示。

[0027] 请参见图1，本发明比例阀阀芯稳态液动力的智能标定装置，所述比例阀包括比例阀3阀体和阀控制器5，它包括从油箱9向所述比例阀泵送油液的液压泵1，液压泵出口设置
压力传感器2和溢流阀8，所述比例阀出口通过一个节流阀4构成油液回路，所述的阀控制器
5连接带有PC 7的电路板6并受电路板控制，电路板主要包括微处理器芯片，A/D模块和D/A
模块，实现信号的采集，与PC通讯。

[0028] 将带有阀控制器5的比例阀3装入可调压力液压系统阀的安装台上；标定用电路板6与阀控制器6相连接，电路板上D/A模块发出位置指令给阀控制器6，使其控制在目标位置，
并通过A/D模块接受阀控制反馈的阀芯位置和比例阀的电流信号(若阀控制器不带电流反
馈则于加装电流传感器)；电路板采用单片机或其他微处理器进行编程，程序将采集的信号
进行处理获得测量点的液动力，并发出下一个测量点的位置指令信号，直到所有测量点的
液动力测量完毕，此时标定用电路板通过串口通讯或者总线通讯等方式向电脑发送已测量
的数据。

[0029] 图2为具体的标定流程。由于不同压力下，液动力的大小是不同的，首先调定系统的压力后开始标定的是该压力下的液动力为阀芯位移曲线。电路板主要构成由微处理器芯
片，A/D模块和D/A模块等简单电路，具备可实现信号的采集，与电脑通讯等硬件基础即可。
当标定用电路板采集发出位置指定并通过比例阀自带的阀控制器使得阀芯稳定于待测点
的位置时，标定用电路板开始采集阀芯位置信号和电流信号。根据预先编入电路板内的计
算方法，如图2所示，结合预先输入的所需基础数据，如电磁铁的力特性图谱，弹簧刚度，弹
簧预紧力等，计算得出处于受力平衡状态下的阀芯所受液动力的值。改变阀芯位置指令信
号，重新其他位置处测量液动力，最终得到该压力条件下阀芯液动力为位置曲线。改变系统
压力，重复上述步骤，则可得不同压力下的液动力，最终绘制阀芯液动力受阀芯位置和压力
影响下的图谱。