基于气动测量原理的功能性棱边跳动自动测量技术的研究

发布时间：2020-07-17 16:34

【摘要】： 电液伺服阀是电液伺服控制系统的重要部件。它广泛应用于航天、航空、航海的航行控制,其性能直接影响整个系统的运动精度,因而在工业及武器系统中占有重要地位。阀口节流工作棱边是电液伺服阀的关键组件,其加工质量直接影响电液伺服阀的整体性能。棱边端跳动为阀口节流工作棱边的加工质量的重要指标。然而,由于节流工作棱边处于阀套内侧、精度要求高、易于损坏等原因,棱边端跳动无法利用通用测量设备进行检测。本文利用气动窄缝扫描测量原理开发了检测电液伺服阀中棱边端跳动的自动化测量设备。本文首先引入气动窄缝扫描测量原理,并分析其特点;然后为其配备了节流孔可调的差压式气路,并分析其特性;之后,本文设计了测头,并建立测量模型,根据模型研究了影响测量精度的主要因素(喷嘴盖板机构的径向间隙以及层流气阻),并将它们量化以便于误差补偿。根据理论基础,本文制定了测量方案。根据测量方案中提出的技术要求,本文设计并制作了实验设备,包括设计并加工了测量装置(工装卡具与驱动部分),设计并搭建了配气箱,选用仪表电路并制作了电控箱,设计并开发了控制及数据处理软件,并提出智能测量方法。最终利用设备进行实验,通过实验数据验证了设计的准确性。本文深入地研究了气动窄缝扫描测量原理以及与之配套的气路、测头的特性,提出了测量模型,研究并量化了影响其精度的主要因素。这些理论结果以及实验数据可应用到其它开口量为亚微米级的气动测量中,拓宽了气动测量的应用范围。同时,本课题所研发的测量台可应用于国有航天某厂生产的某型号的伺服阀的性能测量。因而,本课题在理论研究与工程项目中都具有实际意义。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH137.52;TG806
【图文】：

伺服阀

要伺服控制的场合，例如航天、航空、航海、飞航导弹上。控制系统中，伺服阀（如图 1-1 所示）置于电信号与液号转换及功率放大的作用，是整个系统的关键元件[1,2的好坏，直接影响了伺服控制系统的性能[3]。

阀套,伺服阀,阀芯

图 1-7 伺服阀的阀芯与阀套Fig.1-7 Spool and sleeve of servo valve1.1.2 气动测量概述机械制造中常用的测量方式有很多种，如机械式测量、电量测量、光学测量、液动测量、气动测量等等，每种测量有自身的优点与缺点[9~12]，根据本课题被测件的性能与要求，本文认为应选择的测量方式应具备以下几点条件：(1)非接触式测量由于伺服阀的节流工作棱边几何精度要求很高，并且为锐边，所以本文希望在测量过程中不划伤被测件的棱边和表面。(2)精度高由于伺服阀为高精度元件，因而其棱边端跳动为微米级，因而本文需要一种分辨率很高的测量方式。气动测量方法是机械制造业中零件加工质量测量的常用方法之一，采用压缩空气作为测量介质，利用流经被测量部位的压缩空气的流量、流速、或压力的变化量或变化规律来测量被测零件尺寸量和位移量（形变），例如外圆的直径、内孔孔径、槽的宽度等，也可以测量位置误差，例如垂直度、平行度等，还可以测量形状误差，例如孔的圆柱度、锥度等。可以测量大尺寸量，也可以

原理图,窄缝,扫描测量,扫描法

图 1-9 所示：y(mm)图 1-8 气动窄缝扫描测量法基本原理The principle of pneumatic narrow gaping scannindyQ=Ks=

【参考文献】