专利名称：一种智能液压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压阀，特别是一种能够实时检测、判定并指令执行修复滑阀阀芯卡涩卡紧故障并利用超声振动修复由污染和径向力不平衡造成卡涩卡紧故障的智能液压阀。
背景技术：
滑阀机构是各类液压阀中采用最多的一种结构形式，滑阀由阀体、阀芯和阀腔三个主要部件构成，通过改变阀芯在阀体阀腔里的位置，滑阀可以实现流体流向的改变及通断。滑阀卡涩甚至卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一，一般可分为液压卡涩、卡紧和机械卡涩卡紧两大类。通俗讲，卡涩是指正常工况和卡紧之间的中间状态， 卡紧就是阀芯不能动了，卡涩是指阀芯移动困难，不如正常工作时顺畅，是卡紧的前兆，及时解决可以避免卡紧的发生。其中，液压卡涩、卡紧主要是由于机加工造成阀芯几何形状误差和同轴度误差产生径向不平衡压力引起的，而机械卡涩、卡紧则主要是由于运行现场的颗粒污染物在滑阀间隙逐渐淤积而引起的。在阀芯和阀体构成的径向间隙两端有恒定的压差，当液压油把污染颗粒带入间隙时，因间隙流道孔壁的表面还具有捕获污染颗粒的能力一深度型过滤效应而不断捕获污染颗粒，并发生污染颗粒截留，从而产生污染卡紧力。简单说，即污染卡紧是机械卡紧的主要类型，径向力不平衡是造成液压卡紧的主要原因。而卡涩往往由轻度污染卡紧或径向力不平衡造成，阻力较小。现有技术中，排除上述两种故障的方法主要有两种一是在加工和现场运行过程中采取措施，减少发生故障的几率，比如在系统中安装精过滤器、阀芯上合理开设均压槽、 严格加工装配质量等；另一种方法就是在线实时故障诊断和故障排除。目前，尚无较灵敏、 准确的在线实时故障诊断装置，或者虽有类似装置但结构复杂、成本高昂。针对上述问题，HERION公司设计制造的一种电磁换向阀，除了它的工作阀芯外，还有一个“击锤”阀芯。正常工作时，“击锤”阀芯不动作，当阀芯因卡紧无法归位时，“击锤” 阀芯在弹簧力作用下敲击工作阀芯，使其回位。这一方案的局限性在于，由于是靠上电时压缩机械弹簧来获得敲击能量，“击锤”阀芯只有一次敲击动作，而且是单向的，无法确保故障排除，也无法应用于伺服、比例阀控制系统。浙江大学的李伟教授据此提出了一种“电击锤”的设想，在确认卡紧故障发生的时候，将“电击锤”电路的输出信号接入与相应的放大器，使之产生大幅度交变电流信号，多次双向地“敲击”卡紧的阀芯。这一思路的局限性在于，仅靠阀体自身的电磁力有时候无法克服卡紧力，且电信号的急剧变化也会对系统的正常工作产生干扰。有鉴于此，本发明人结合从事液压阀领域研究工作多年的经验，对上述技术领域的缺陷进行长期研究，本案由此产生
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能液压阀，能够实时检测滑阀阀芯卡涩、卡紧故障并利用超声振动修复由污染和径向力不平衡造成的卡涩、卡紧故障，且结构简单、成本低廉
MTv ο为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
一种智能液压阀，包括电液比例阀，电液比例阀包括阀体、阀芯、放置阀芯的阀腔和比例电磁铁。还包括超声波发生器、超声换能器和可检测电液比例阀卡涩、卡紧故障并控制超声波发生器工作的智能控制器。超声波发生器和超声换能器成对设置，超声波发生器的输出端与超声换能器的两电极电连接，超声换能器共4个，相对于电液比例阀阀腔的中轴线对称固定安装于电液比例阀阀体的上下左右四个侧面，超声换能器的轴心线和电液比例阀阀腔的中轴线垂直相交且四轴心线处于同一平面。智能控制器分别和超声波发生器及电液比例阀电连接。进一步，所述智能控制器包括颤振信号发生模块16、系统控制信号模块14、稳压电源模块15、PID控制模块17、功率放大模块18、采样模块19、信号处理模块20、负反馈模块21、卡涩卡紧判决模块22和超声波发生器控制模块23 ；
其中，稳压电源模块15分别和颤振信号发生模块16、PID控制模块17、功率放大模块 18、采样模块19、信号处理模块20、负反馈模块21、卡涩卡紧判决模块22和超声波发生器控制模块23相连；颤振信号发生模块16分别和PID控制模块17、功率放大模块18相连；系统控制信号模块14分别和负反馈模块21、PID控制模块17相连；PID控制模块17分别和系统控制信号模块14、负反馈模块21、颤振信号发生模块16、功率放大模块18相连；负反馈模块21分别和系统控制信号模块14、PID控制模块17、信号处理模块20相连；功率放大模块18分别和PID控制模块17、颤振信号发生模块16、电液比例阀上的比例电磁铁24相连；采样模块19分别和信号处理模块20、电液比例阀上的比例电磁铁24相连；信号处理模块20分别和采样模块19、卡涩卡紧判决模块22、负反馈模块21相连；卡涩卡紧判决模块 22分别和信号处理模块20、超声波发生器控制模块23相连；超声波发生器控制模块23和四个超声波发生器相连；
颤振信号发生模块16生成特定频率、幅值和波形的颤振信号，系统控制信号模块14的用于控制电液比例阀阀芯位移的信号和来自负反馈模块21的反馈信号相减后，作为输入提供给PID控制模块17，PID控制模块17的输出信号和来自颤振信号发生模块16的颤振信号相加后，经功率放大模块18放大后去驱动比例电磁铁24，采样模块19实时采集和阀芯4连接的比例电磁铁24上的颤振信号波形，并将波形提供给信号处理模块20，信号处理模块20将控制信号和颤振波形分离，将控制信号作为输入提供给负反馈模块21，同时将控制信号的平均值信息和颤振信号作为输入提供给卡涩卡紧判决模块22，卡涩卡紧判决模块 22根据输入颤振信号的频率、峰峰值、波形畸变和控制信号的平均值信息，通过模糊多准则决策方法给出卡涩、卡紧的隶属度判决，并将该信息输出到超声波发生器控制模块23，由超声波发生器控制模块23控制超声波发生器和超声换能器工作。从而在卡涩卡紧故障的检测、判定和指令执行修复上具有较高准确性、灵敏性和可靠性，比如利用特定的颤振信号发生模块和信号处理模块，可保证卡涩卡紧检测信号的单调性、有效性和灵敏度。进一步，所述卡涩卡紧判决模块22通过模糊多准则决策方法给出卡涩、卡紧的隶属度判决并将该信息输出到超声波发生器控制模块23是指首先，采用得分函数」，精确函数#以及偏差函数Z7来进行综合评判，设J = [Aj, A2,…，AJ为方案集，G= ,H,D) τ为属性向量，；1 = (.\為為)为G中各属性权重向量，為e [O, I]，
权利要求
1.一种智能液压阀，包括电液比例阀，电液比例阀包括阀体、阀芯、放置阀芯的阀腔和比例电磁铁，其特征在于还包括超声波发生器、超声换能器和可检测电液比例阀卡涩、卡紧故障并控制超声波发生器工作的智能控制器；超声波发生器和超声换能器成对设置，超声波发生器的输出端与超声换能器的两电极电连接，超声换能器共4个，相对于电液比例阀阀腔的中轴线对称固定安装于电液比例阀阀体的上下左右四个侧面，超声换能器的轴心线和电液比例阀阀腔的中轴线垂直相交且四轴心线处于同一平面；智能控制器分别和超声波发生器及电液比例阀电连接。
2.如权利要求I所述的一种智能液压阀，其特征在于所述智能控制器I包括颤振信号发生模块16、系统控制信号模块14、稳压电源模块15、PID控制模块17、功率放大模块 18、采样模块19、信号处理模块20、负反馈模块21、卡涩卡紧判决模块22和超声波发生器控制丰旲块23 ；其中，稳压电源模块15分别和颤振信号发生模块16、PID控制模块17、功率放大模块 18、采样模块19、信号处理模块20、负反馈模块21、卡涩卡紧判决模块22和超声波发生器控制模块23相连；颤振信号发生模块16分别和PID控制模块17、功率放大模块18相连；系统控制信号模块14分别和负反馈模块21、PID控制模块17相连；PID控制模块17分别和系统控制信号模块14、负反馈模块21、颤振信号发生模块16、功率放大模块18相连；负反馈模块21分别和系统控制信号模块14、PID控制模块17、信号处理模块20相连；功率放大模块18分别和PID控制模块17、颤振信号发生模块16、电液比例阀上的比例电磁铁24相连；采样模块19分别和信号处理模块20、电液比例阀上的比例电磁铁24相连；信号处理模块20分别和采样模块19、卡涩卡紧判决模块22、负反馈模块21相连；卡涩卡紧判决模块 22分别和信号处理模块20、超声波发生器控制模块23相连；超声波发生器控制模块23和四个超声波发生器相连；颤振信号发生模块16生成特定频率、幅值和波形的颤振信号，系统控制信号模块14的用于控制电液比例阀阀芯位移的信号和来自负反馈模块21的反馈信号相减后，作为输入提供给PID控制模块17，PID控制模块17的输出信号和来自颤振信号发生模块16的颤振信号相加后，经功率放大模块18放大后去驱动比例电磁铁24，采样模块19实时采集和阀芯4连接的比例电磁铁24上的颤振信号波形，并将波形提供给信号处理模块20，信号处理模块20将控制信号和颤振波形分离，将控制信号作为输入提供给负反馈模块21，同时将控制信号的平均值信息和颤振信号作为输入提供给卡涩卡紧判决模块22，卡涩卡紧判决模块 22根据输入颤振信号的频率、峰峰值、波形畸变和控制信号的平均值信息，通过模糊多准则决策方法给出卡涩、卡紧的隶属度判决，并将该信息输出到超声波发生器控制模块23，由超声波发生器控制模块23控制超声波发生器和超声换能器工作。
3.如权利要求2所述的一种智能液压阀，其特征在于所述卡涩卡紧判决模块22通过模糊多准则决策方法给出卡涩、卡紧的隶属度判决并将该信息输出到超声波发生器控制模块23是指首先，采用得分函数』，精确函数//以及偏差函数P来进行综合评判，设J =[A1, A2, ··.，Aj为方案集，G= (Z，// )τ为属性向量，2 = (H為)为G中各属性权重向量，為
4.如权利要求3所述的ー种智能液压阀，其特征在于所述颤振信号发生模块16产生 频率为95Hz，幅值为85%额定电流，波形为正态分布曲线的颤振信号。
5.如权利要求4所述的ー种智能液压阀，其特征在于当卡涩卡紧判决模块给出卡涩 判决时，则启动卡涩故障解决模式，即超声波发生器控制模块控制阀体上下侧面的两对超 声波发生器和超声换能器同时工作；当卡涩卡紧判决模块给出卡紧判决时，则启动卡紧故 障解决模式，即超声波发生器控制模块控制阀体四侧面的四对超声波发生器和超声换能器 同时工作。
6.如权利要求5所述的ー种智能液压阀，其特征在于所述智能控制器还包括受超声 波发生器控制模块控制、限定超声波发生器和/或超声换能器工作时间的定时装置；当所 定时的工作时间过后，采样模块19连续采集和阀芯4连接的比例电磁铁24上的颤振信号 波形，并将波形提供给信号处理模块20，经卡涩卡紧判决模块22给出故障排除效果判断信 息并作出后续工作指令。
7.如权利要求6所述的ー种智能液压阀，其特征在于所述卡涩卡紧判决模块22给出 故障排除效果判断信息并作出后续工作指令是指当卡涩卡紧判决模块22给出卡涩或卡 紧故障排除判断，则指令回归正常工况；当卡涩卡紧判决模块22给出卡涩故障减轻判断， 则指令再次启动卡涩故障解决模式；当卡涩卡紧判决模块22给出卡紧故障减轻判断，则指 令再次启动卡紧故障解决模式。
8.如权利要求7所述的ー种智能液压阀，其特征在于所述卡涩卡紧判决模块22给出 故障排除效果判断信息并作出后续工作指令还包括当启动两次以上卡涩故障解决模式， 卡涩卡紧判决模块22仍给出卡涩故障减轻判断，则认为此卡涩故障成因为卡紧故障，指令 启动卡紧故障解决模式。
9.如权利要求I至8任一所述的一种智能液压阀，其特征在于所述超声换能器安装于电源比例阀阀体侧面的出油口侧。
10.如权利要求I至8任一所述的一种智能液压阀，其特征在于所述超声换能器安装于电源比例阀阀体侧面对应阀芯的区域。
全文摘要
本发明涉及一种智能液压阀，包括电液比例阀，电液比例阀包括阀体、阀芯、放置阀芯的阀腔和比例电磁铁。还包括超声波发生器、超声换能器和可检测电液比例阀卡涩卡紧故障并控制超声波发生器工作的智能控制器。超声波发生器和超声换能器成对设置，智能控制器包括颤振信号发生模块、系统控制信号模块、稳压电源模块、PID控制模块、功率放大模块、采样模块、信号处理模块、负反馈模块、卡涩卡紧判决模块和超声波发生器控制模块。采用上述装置，能够在线实时检测卡涩卡紧故障并利用超声振动修复由污染和径向力不平衡造成的卡涩卡紧故障。
文档编号B08B3/12GK102606801SQ20121009139
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者张华芳, 李伟波 申请人:绍兴文理学院