一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置在液壓管路上，其濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、流量傳感器、消磁模塊依次設(shè)置在液壓管路上；所述檢測(cè)線圈、參考線圈相串聯(lián)；ECU分別電性連接并控制濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、參考線圈、消磁模塊和流量傳感器；所述濾波器采用工況自適應(yīng)抑波濾波器；所述分離吸附模塊由依次連接的機(jī)械離心模塊、磁化模塊、磁吸附模塊、起電模塊以及電吸附模塊組成。本發(fā)明采用非接觸的測(cè)量方式，具有信號(hào)一致性好、可靠性高、檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)且誤差小等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油液在線監(jiān)控設(shè)備，具體涉及一種采用抑波、分離和塑形的雙線 圈油液監(jiān)控設(shè)備，屬于液壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 機(jī)器零件的失效形式中，磨損引起的失效占70%以上。金屬磨損微粒中隱含著機(jī) 械裝備運(yùn)行狀態(tài)信息，能反映設(shè)備的磨損現(xiàn)狀與趨勢(shì)，同時(shí)也是診斷設(shè)備故障、進(jìn)行預(yù)測(cè)維 修、對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因此，對(duì)油液中的金屬磨損微粒進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)已成為 液壓系統(tǒng)卡緊卡澀故障診斷和預(yù)判的重要手段。
[0003] 利用線圈電感變化可檢測(cè)油液中鐵磁質(zhì)顆粒與抗磁質(zhì)顆粒，同時(shí)可確定磨損顆粒 的質(zhì)量分析、尺寸分布、總數(shù)量，可方便實(shí)現(xiàn)非侵入在線監(jiān)測(cè)。中國(guó)發(fā)明專利第 201210167540.X號(hào)公開了一種基于電感量測(cè)量的在線油液顆粒傳感器，當(dāng)油液中的金屬磨 損顆粒流經(jīng)測(cè)試線圈時(shí)，使得測(cè)試線圈電感量變大，高頻測(cè)試電路振蕩頻率變小，振蕩回路 電流變大，金屬磨損顆粒流過后，高頻測(cè)試部分重新回到原來的穩(wěn)幅振蕩狀態(tài)，進(jìn)而獲得顆 粒數(shù)量、顆粒尺寸分布與顆粒產(chǎn)生速率，實(shí)現(xiàn)油中顆粒在線監(jiān)測(cè)。
[0004] 然而，該監(jiān)測(cè)方法存在以下幾方面的不足：
[0005] 1.金屬磨損微粒流經(jīng)測(cè)試線圈時(shí)引起的磁場(chǎng)波動(dòng)十分微弱，檢測(cè)線圈的輸出結(jié)果 受微粒通過速度影響較大，管道中油液的壓力和流量波動(dòng)將嚴(yán)重影響電感法微粒檢測(cè)的有 效性和一致性。
[0006] 2.機(jī)械潤(rùn)滑油中的金屬磨損磨粒按照其電磁特性可分為鐵磁質(zhì)微粒(如鐵)和非 鐵磁質(zhì)微粒(如銅、鋁）。鐵磁質(zhì)微粒增強(qiáng)傳感器線圈的等效電感，而非鐵磁質(zhì)微粒則削弱傳 感器線圈的等效電感。當(dāng)兩種微粒同時(shí)通過檢測(cè)線圈時(shí)，該監(jiān)測(cè)裝置將失效。
[0007] 3.正常情況下金屬磨損微粒的粒徑較小，在5um左右，且主要為球磨粒，其纖度小 于其他磨粒，傳感器線圈對(duì)其檢測(cè)能力相對(duì)較弱。如專利文獻(xiàn)1只能處理l〇um左右的金屬微 粒，無(wú)法監(jiān)測(cè)零部件的早期磨損。
[0008] 4.螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿其軸線方向?yàn)榉蔷鶆蚍植?，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量誤 差；同時(shí)同一型號(hào)的電感對(duì)鐵質(zhì)顆粒的檢測(cè)能力要大于對(duì)銅質(zhì)顆粒的檢測(cè)能力，這同樣會(huì) 帶來測(cè)量誤差。
[0009] 因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的采用抑波、分離和塑形的雙 線圈油液監(jiān)控設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用非接觸的測(cè)量方式、信號(hào) 一致性好、可靠性高、檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)且誤差小的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè) 備。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈 油液監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置在液壓管路上，其包括濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線 圈、參考線圈、消磁模塊、流量傳感器以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形 模塊、檢測(cè)線圈、流量傳感器、消磁模塊依次設(shè)置在液壓管路上;所述檢測(cè)線圈、參考線圈 相串聯(lián);所述ECU分別電性連接并控制濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、參 考線圈、消磁模塊和流量傳感器;所述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、H型濾波 器以及串聯(lián)H型濾波器;其中，所述輸入管連接于外殼的一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和一液壓 油進(jìn)口對(duì)接;所述輸出管連接于外殼的另一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和U型微粒分離模塊對(duì) 接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一 雙管插入式濾波器;所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變 結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐形彈性阻尼孔管和縫孔組成;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔 I以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容腔I的外側(cè)設(shè)一串聯(lián)共振容腔II，所述串聯(lián)共振容腔I 和串聯(lián)共振容腔II之間通過一錐形插入管連通;該錐形插入管靠近輸入管側(cè);所述H型濾波 器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述串聯(lián)H型濾波器位于串聯(lián)共振 容腔I和串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其亦和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述H型濾波器和串聯(lián)H型濾 波器軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成串并聯(lián)H型濾波器;所述分離吸附模塊由依次連接的機(jī)械離心 模塊、磁化模塊、磁吸附模塊、起電模塊以及電吸附模塊組成。
[0012] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述輸入 管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔 I和并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔錐形彈性阻尼孔管的楊氏模 量比彈性薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔的楊氏模量比錐形彈 性阻尼孔管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉；所述錐形插入管開口較寬處位于 串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其錐度角為10°。
[0013] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述機(jī)械 離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、第二導(dǎo)流片、 步進(jìn)電機(jī)以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片沿管壁內(nèi)圓周 隔120°均勻分布，其安放角設(shè)為18°;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置在第 一導(dǎo)流片后，并和第一導(dǎo)流片錯(cuò)開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C;所述第一導(dǎo)流片 的長(zhǎng)邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸；其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼形，其高度為 管壁直徑的0.4倍，長(zhǎng)度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)流片和第二 導(dǎo)流片，以調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。
[0014] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述磁化 模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼以及法蘭;其中，所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管道 外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁質(zhì)管道的兩端。
[0015] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述磁吸 附模塊采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向 螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者 通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁 帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線 管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)。
[0016] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述磁吸 附模塊采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形 管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊錘以及電磁鐵;所述正向螺線管和 反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反 向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正 向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)；所述隔板位 于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間；所述電磁鐵連接并 能推動(dòng)電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。
[0017] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述起電 模塊包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于液壓管路上，其分別連接至電 極控制器。
[0018] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述電吸 附模塊包括鋁質(zhì)管道、陽(yáng)極板、陰極板以及極板控制器;其中，所述陽(yáng)極板、陰極板分別設(shè)置 在鋁質(zhì)管道上，并呈相對(duì)設(shè)置;所述陽(yáng)極板、陰極板分別電性連接至極板控制器上;所述極 板控制器電性連接至E⑶，并由E⑶控制。
[0019] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置為:所述旋轉(zhuǎn) 塑形模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼、法蘭以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊;其中， 所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管道外；所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁 質(zhì)管道的兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊連接至一繞組。
[0020] 本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備還設(shè)置為:所述檢測(cè)線圈 的繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞組連接至一激勵(lì)電流輸出模塊，該激勵(lì)電流輸出模塊 由ECU模塊控制。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明引入油液壓力流量波動(dòng)抑制 技術(shù)和微粒分時(shí)釋放措施，以保證檢測(cè)的有效性和一致性;通過機(jī)械離心、磁化吸附、起電 吸附等技術(shù)將鐵磁質(zhì)微粒和非鐵磁質(zhì)微粒分離，以防止兩種微?；ハ喔蓴_影響檢測(cè)結(jié)果； 通過顆粒聚合和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)塑形增加顆粒粒徑并改變其形態(tài)，以提高檢測(cè)的靈敏度;通過改 進(jìn)螺線管線圈結(jié)構(gòu)調(diào)整螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿其軸線方向的均勻性，以減少檢測(cè)誤差； 傳感器設(shè)計(jì)為兩線圈結(jié)構(gòu)一一檢測(cè)線圈和參考線圈，輸出為兩者的差值，以克服電路零位 誤差。 【【附圖說明】】
[0022] 圖1是本發(fā)明的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2是圖1中的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3是圖2中沿A-A的剖面圖。
[0025]圖4是圖3中H型濾波器示意圖。
[0026] 圖5是圖3中串聯(lián)H型濾波器示意圖。
[0027] 圖6是H型濾波器和串聯(lián)H型濾波器頻率特性組合圖。其中，實(shí)線為串聯(lián)H型濾波器 頻率特性。
[0028] 圖7是串并聯(lián)H型濾波器頻率特性圖。
[0029] 圖8是雙管插入式濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖9是彈性薄壁的橫截面示意圖。
[0031] 圖10是圖2中錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的示意圖。
[0032] 圖10(a)至圖10(c)是錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的工作狀態(tài)圖。
[0033]圖11是圖1中的分離吸附模塊的連接示意圖。
[0034]圖12-1是圖11中的機(jī)械離心模塊的橫向示意圖。
[0035]圖12-2是圖11中的機(jī)械離心模塊的徑向示意圖。
[0036] 圖13是圖11中的磁化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖14-1是圖11中的磁吸附模塊為同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖14-2是圖11中的磁吸附模塊為帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖15是圖11中的起電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖16是圖11中的電吸附模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖17是圖1中的旋轉(zhuǎn)塑形模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖18-1是圖1中的檢測(cè)線圈的繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043 ]圖18-2是圖18-1中的激勵(lì)電流輸出模塊的電路圖。
[0044] 圖19是圖1中的E⑶模塊的連接關(guān)系圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0045] 請(qǐng)參閱說明書附圖1至附圖19所示，本發(fā)明為一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈 油液監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置在液壓管路9上，其由濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、檢測(cè) 線圈4、參考線圈5、消磁模塊6、流量傳感器7以及E⑶1等幾部分組成。
[0046] 其中，所述濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、檢測(cè)線圈4、流量傳感器7、消 磁模塊6依次設(shè)置在液壓管路9上。所述ECU1分別電性連接并控制濾波器8、分離吸附模塊2、 旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、檢測(cè)線圈4、參考線圈5、消磁模塊6和流量傳感器7。
[0047 ]由于油液的流速對(duì)檢測(cè)特性影響很大，隨著油液流速的增大，檢測(cè)的靈敏度以及 輸出電壓都將發(fā)生明顯變化；同時(shí)，油液的流量也對(duì)檢測(cè)輸出有較大的影響，當(dāng)流量增大 時(shí)，輸出電壓也會(huì)隨著改變，這對(duì)檢測(cè)結(jié)果的一致性和有效性影響很大，為此，本發(fā)明在檢 測(cè)前增加了濾波器8穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力和流量。
[0048]所述濾波器8由輸入管81、外殼88、輸出管89、彈性薄壁87、H型濾波器812以及串聯(lián) H型濾波器813等幾部分組成。
[0049]其中，所述輸入管81連接于外殼89的一端，用于輸入油液;所述輸出管811連接于 外殼89的另一端，其和分離吸附模塊2對(duì)接。所述彈性薄壁87沿外殼的徑向安裝于外殼88 內(nèi)。所述輸入管81和輸出管89的軸線不在同一軸線上，這樣可以提高10%以上的濾波效果。
[0050]所述輸入管81、輸出管89和彈性薄壁87共同形成一雙管插入式濾波器，從而衰減 液壓系統(tǒng)高頻壓力脈動(dòng)。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器透射系數(shù)為：
[0052] a-介質(zhì)中音速P-流體密度cb-輸入管直徑Z-特性阻抗
[0057] d2-輸出管直徑D-容腔直徑h-輸入端插入管長(zhǎng)度12-輸出端插入管長(zhǎng)度 L一容腔總長(zhǎng)度和輸入端輸出端插入管長(zhǎng)度和的差值
[0058]由上式可見，雙管插入式容腔濾波器和電路中的電容作用類似。不同頻率的壓力 脈動(dòng)波通過該濾波器時(shí)，透射系數(shù)隨頻率而不同。頻率越高，則透射系數(shù)越小，這表明高頻 的壓力脈動(dòng)波在經(jīng)過濾波器時(shí)衰減得越厲害，從而起到了消除高頻壓力脈動(dòng)的作用。
[0059]所述雙管插入式濾波器的設(shè)計(jì)原理如下：管道中壓力脈動(dòng)頻率較高時(shí)，壓力波動(dòng) 作用在流體上對(duì)流體產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。當(dāng)變化的流量通過輸入管進(jìn)入雙管插入式容腔時(shí)，液 流超過平均流量，擴(kuò)大的容腔可以吸收多余液流，而在低于平均流量時(shí)放出液流，從而吸收 壓力脈動(dòng)能量。
[0060]所述彈性薄壁87通過受迫機(jī)械振動(dòng)來削弱液壓系統(tǒng)中高頻壓力脈動(dòng)。按集總參數(shù) 法處理后得到的彈性薄壁固有頻率為：
[0062] k-彈性薄壁結(jié)構(gòu)系數(shù)h-彈性薄壁厚度R-彈性薄壁半徑
[0063] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質(zhì)量密度 [0064] n-彈性薄壁的載流因子y-彈性薄壁的泊松比。
[0065]代入實(shí)際參數(shù)，對(duì)上式進(jìn)行仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，彈性薄壁87的固有頻率通常比H型 濾波器的固有頻率高，而且其衰減頻帶也比H型濾波器寬。在相對(duì)較寬的頻帶范圍內(nèi)，彈性 薄壁對(duì)壓力脈動(dòng)具有良好的衰減效果。同時(shí)，本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)中的彈性薄壁半徑較大 且較薄，其固有頻率更靠近中頻段，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)中的中高頻壓力脈動(dòng)的有效衰減。 [0066]所述彈性薄壁87的設(shè)計(jì)原理如下:管道中產(chǎn)生中頻壓力脈動(dòng)時(shí)，S型容腔對(duì)壓力波 動(dòng)的衰減能力較弱，流入濾波器S型容腔的周期性脈動(dòng)壓力持續(xù)作用在彈性薄壁87的內(nèi)外 壁上，由于內(nèi)外壁之間有支柱固定連接，內(nèi)外彈性薄壁同時(shí)按脈動(dòng)壓力的頻率做周期性振 動(dòng)，該受迫振動(dòng)消耗了流體的壓力脈動(dòng)能量，從而實(shí)現(xiàn)中頻段壓力濾波。由虛功原理可知， 彈性薄壁消耗流體脈動(dòng)壓力能量的能力和其受迫振動(dòng)時(shí)的勢(shì)能和動(dòng)能之和直接相關(guān)，為了 提高中頻段濾波性能，彈性薄壁的半徑設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)大于管道半徑，且薄壁的厚度較小，典型值 為小于0.1mm。
[0067]進(jìn)一步的，所述彈性薄壁87和外殼88之間形成串聯(lián)共振容腔184以及并聯(lián)共振容 腔85。所述串聯(lián)共振容腔184的外側(cè)設(shè)一串聯(lián)共振容腔II83,所述串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián) 共振容腔1183之間通過一錐形插入管82連通，該錐形插入管82靠近輸入管81側(cè)，使共振容 腔I和II形成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以降低濾波器固有共振頻率。所述錐形插入管82開口較寬處位于 串聯(lián)共振容腔1183內(nèi)，其錐度角為10°。所述彈性薄壁87的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔86。
[0068] 所述H型濾波器812位于并聯(lián)共振容腔85內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86相連通。所 述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔184和并聯(lián)共振容腔85內(nèi)，其錐度角 為10°。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器固有角頻率為：
[0070] a一一介質(zhì)中音速U-一阻尼孔長(zhǎng)Di-一阻尼孔直徑
[0071] L2一一并聯(lián)共振容腔高度D2-一并聯(lián)共振容腔直徑。
[0072] 所述串聯(lián)H型濾波器813位于串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián)共振容腔1183內(nèi)，其亦和錐 形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86相連通。按集總參數(shù)法處理后，串聯(lián)H型濾波器813的兩個(gè)固有角頻率為：
[0075] a-介質(zhì)中音速h-阻尼孔長(zhǎng)cb-阻尼孔直徑13-共振管長(zhǎng)
[0076] d3-共振管直徑12-串聯(lián)共振容腔1高度山一串聯(lián)共振容腔1直徑
[0077] 14 -串聯(lián)共振容腔2高度d4-串聯(lián)共振容腔2直徑。
[0078] 所述H型濾波器812和串聯(lián)H型濾波器813軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成串并聯(lián)H型濾波 器，用于展寬濾波頻率范圍并使整體結(jié)構(gòu)更緊湊。本發(fā)明沿圓周界面分布了多個(gè)串并聯(lián)H型 濾波器（圖中只畫出了 2個(gè)），彼此之間用隔板820隔開，這多個(gè)濾波器的共振頻帶各不相同， 組合在一起后可全面覆蓋整個(gè)中低頻濾波頻段，實(shí)現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0079] 由圖6 H型濾波器和串聯(lián)H型濾波器頻率特性及公式均可發(fā)現(xiàn)，串聯(lián)H型濾波器有2 個(gè)固有角頻率，在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本沒有濾波效果;H型濾波器有1個(gè) 固有角頻率，同樣在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本沒有濾波效果;選擇合適的濾 波器參數(shù)，使H型濾波器的固有角頻率剛好落在串聯(lián)H型濾波器的2個(gè)固有角頻率之間，如圖 7所示，既在一定的頻率范圍內(nèi)形成了3個(gè)緊鄰的固有共振頻率峰值，在該頻率范圍內(nèi)，無(wú)論 壓力脈動(dòng)頻率處于波峰處還是波谷處均能保證較好的濾波效果。多個(gè)串并聯(lián)H型濾波器構(gòu) 成的濾波器組既可覆蓋整個(gè)中低頻段，實(shí)現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0080] 進(jìn)一步的，所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86由錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15組成，錐形 較窄端開口于彈性薄壁87。其中錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模量比彈性薄壁87的楊氏模量 要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔15的楊氏模量比錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模 量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉。故當(dāng)壓力脈動(dòng)頻率落在高頻段時(shí)，C型容腔濾波器結(jié)構(gòu) 起濾波作用，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài);而當(dāng)脈動(dòng)頻率落在中頻段 時(shí)，濾波器結(jié)構(gòu)變?yōu)镃型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁87濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形彈性阻尼 孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài)；當(dāng)脈動(dòng)頻率落在某些特定的低頻頻率時(shí)，濾波器結(jié)構(gòu) 變?yōu)椴迦胧酱⒙?lián)H型濾波器、C型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形 彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(b)狀態(tài)，由于插入式串并聯(lián)H型濾波器的固有頻率被 設(shè)計(jì)為和這些特定低頻脈動(dòng)頻率一致，對(duì)基頻能量大的系統(tǒng)可起到較好的濾波效果；當(dāng)脈 動(dòng)頻率落在某些特定頻率以外的低頻段時(shí)，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(c) 狀態(tài)。這樣的變結(jié)構(gòu)濾波器設(shè)計(jì)既保證了液壓系統(tǒng)的全頻段全工況濾波，又降低了正常工 況下濾波器的壓力損失，保證了系統(tǒng)的液壓剛度。
[0081] 本發(fā)明還能實(shí)線工況自適應(yīng)壓力脈動(dòng)衰減。當(dāng)液壓系統(tǒng)工況變化時(shí)，既執(zhí)行元件 突然停止或運(yùn)行，以及閥的開口變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管路系統(tǒng)的特性阻抗發(fā)生突變，從而使原管 道壓力隨時(shí)間和位置變化的曲線也隨之改變，則壓力峰值的位置亦發(fā)生變化。由于本發(fā)明 的濾波器的軸向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為大于系統(tǒng)主要壓力脈動(dòng)波長(zhǎng)，且濾波器的串并聯(lián)H型濾波器組 的容腔長(zhǎng)度、雙管插入式容腔濾波器的長(zhǎng)度和彈性薄壁的長(zhǎng)度和濾波器軸線長(zhǎng)度相等，保 證了壓力峰值位置一直處于濾波器的有效作用范圍內(nèi)；而串并聯(lián)H型濾波器的錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔開在彈性薄壁上，沿軸線方向均勻分布，使得壓力峰值位置變化對(duì)濾波器的性能幾 乎沒有影響，從而實(shí)現(xiàn)了工況自適應(yīng)濾波功能?？紤]到三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和濾波器相 當(dāng)，這一較大的尺寸也保證了液壓濾波器具備較強(qiáng)的壓力脈動(dòng)衰減能力。
[0082] 采用本發(fā)明的液壓濾波器進(jìn)行液壓脈動(dòng)濾波的方法如下：
[0083] 1)，液壓流體通過輸入管進(jìn)入雙管插入式濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成 尚頻壓力脈動(dòng)的濾波；
[0084] 2)，通過彈性薄壁87受迫振動(dòng)，消耗流體的壓力脈動(dòng)能量，完成中頻壓力脈動(dòng)的 濾波；
[0085] 3)，通過串并聯(lián)H型濾波器組，以及錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔、錐形插入管和流體產(chǎn)生共 振，消耗脈動(dòng)能量，完成低頻壓力脈動(dòng)的濾波；
[0086] 4)，將濾波器的軸向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為大于液壓系統(tǒng)主要壓力脈動(dòng)波長(zhǎng)，且串并聯(lián)H型濾 波器長(zhǎng)度、雙管插入式濾波器長(zhǎng)度和彈性薄壁87長(zhǎng)度同濾波器長(zhǎng)度相等，使壓力峰值位置 一直處于濾波器的有效作用范圍，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工況改變時(shí)壓力脈動(dòng)的濾波；
[0087] 5)，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的錐形彈性阻尼孔管的伸縮和縫孔的開關(guān)，完成壓力 脈動(dòng)自適應(yīng)濾波。
[0088] 機(jī)械潤(rùn)滑油中的金屬磨損磨粒按照其電磁特性可分為鐵磁質(zhì)微粒(如鐵)和非鐵 磁質(zhì)微粒(如銅、鋁）。鐵磁質(zhì)微粒增強(qiáng)傳感器線圈的等效電感，而非鐵磁質(zhì)微粒則削弱傳感 器線圈的等效電感。當(dāng)兩種微粒同時(shí)通過檢測(cè)線圈時(shí)，該監(jiān)測(cè)裝置將失效。為此，本發(fā)明用 分離吸附模塊2來分離這兩種微粒。所述分離吸附模塊2由依次連接的機(jī)械離心模塊21、磁 化模塊22、磁吸附模塊23、起電模塊24以及電吸附模塊25組成。
[0089] 其中，所述機(jī)械離心模塊21使油液在離心作用下，質(zhì)量較大的固體顆粒被甩向腔 壁，其采用沿程起旋的方式，其設(shè)計(jì)原理如下:在管道中設(shè)置一定高度和長(zhǎng)度的扭曲的導(dǎo)流 片，并使葉面切線與軸線成一定角度，因管流邊界發(fā)生改變可使流體產(chǎn)生圓管螺旋流，該螺 旋流可分解為繞管軸的周向流動(dòng)和軸向平直流動(dòng)，流體中攜帶的顆粒物產(chǎn)生偏軸線向心螺 旋運(yùn)動(dòng)。該旋流離心裝置21由旋流管壁211、第一導(dǎo)流片212、第二導(dǎo)流片213、步進(jìn)電機(jī)214 以及流量傳感器215等幾部分組成，所述步進(jìn)電機(jī)214和流量傳感器215電性連接至E⑶1。
[0090] 其中，所述第一導(dǎo)流片212設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片212沿管壁211內(nèi)圓周隔120° 均勻分布，其安放角(第一導(dǎo)流片212和旋流管壁211之間的夾角)設(shè)為18°，以保證最佳切向 流動(dòng)。所述第二導(dǎo)流片213和第一導(dǎo)流片212結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置在第一導(dǎo)流片212后，并和第 一導(dǎo)流片212錯(cuò)開60°連接在管壁211內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C，用于減少阻力并加大周向流動(dòng) 的強(qiáng)度。另外，可根據(jù)實(shí)際分離效果同樣再設(shè)置第三或更多的導(dǎo)流片，安放角逐次增加。所 述步進(jìn)電機(jī)214連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)流片212和第二導(dǎo)流片213,以調(diào)節(jié)安放角，從而可獲得更 好的離心效果，獲知使導(dǎo)流片212、213適應(yīng)不同的工況。所述流量傳感器215設(shè)置在管壁211 內(nèi)的中央，ECU1通過讀取流量傳感器215的數(shù)值分析旋流分離效果，并據(jù)此控制步進(jìn)電機(jī) 214,步進(jìn)電機(jī)214調(diào)節(jié)各導(dǎo)流片212、213的安放角，以獲得更加分離效果。
[0091] 進(jìn)一步的，所述第一導(dǎo)流片212的長(zhǎng)邊與管壁211相連，短邊213沿管壁211的軸線 延伸;為減小阻力，其前緣挫成鈍形;為避免繞流，后緣加工成翼形;其高度為管壁211直徑 的0.4倍，使形成的螺旋流具有較大的強(qiáng)度;長(zhǎng)度為管壁211直徑的1.8倍，以保證較大的對(duì) 油液的作用范圍。
[0092]所述磁化模塊22將油液中攜帶的鐵磁性金屬磨損微粒的強(qiáng)力磁化，并使微米級(jí)的 磨損微粒聚合成大顆粒，可提高敏感裝置的輸出信號(hào)強(qiáng)度。所述磁化裝置22由鋁質(zhì)管道 221、若干繞組222、鐵質(zhì)外殼223以及法蘭224組成。其中，所述鋁質(zhì)管道221使油液從其中流 過而受到磁化處理，且鋁的磁導(dǎo)率很低，可以使管道221中獲得較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0093] 所述若干繞組222分別繞在鋁質(zhì)管道221外，由直徑為1.0mm左右的銅絲涂覆絕緣 漆制成。所述鐵質(zhì)外殼223包覆于鋁質(zhì)管道221上，鐵質(zhì)的材料會(huì)屏蔽掉大部分的磁通。所述 法蘭224焊接在鋁質(zhì)管道221的兩端。
[0094] 所述磁吸附模塊23用于吸附聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒，其可采用同極相 鄰型吸附環(huán)。該同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道231、正向螺線管232、反向螺線管233以 及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234等部件組成。其中，所述正向螺線管232和反向螺線管233分別布置于鋁質(zhì) 環(huán)形管道231內(nèi)并由ECU1控制，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管232和反向螺線 管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道231的內(nèi)壁上，其位于 正向螺線管232和反向螺線管233相鄰處、以及正向螺線管232和反向螺線管233軸線的中間 點(diǎn)。
[0095]所述同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計(jì)原理如下:通電正向螺線管232、反向螺線管233,相 鄰的正向螺線管232、反向螺線管233通有方向相反的電流，使得正向螺線管232、反向螺線 管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極;同時(shí)，鋁質(zhì)環(huán)形管道231能夠改善磁路，加大管道內(nèi)壁處的磁場(chǎng) 強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234對(duì)顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管232、反向螺線管233電流 由ECU1直接控制，可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附性能。
[0096]進(jìn)一步的，所述磁吸附模塊23也可采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊 錘的同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道231、正向螺線管232、反向螺線管233、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽 234、隔板235、電擊錘236以及電磁鐵237等部件組成。其中，所述正向螺線管232和反向螺線 管233分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道231內(nèi)并由ECU1控制，兩者通有方向相反的電流，使得正向 螺線管232和反向螺線管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234布置于鋁質(zhì)環(huán)形管 道231的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管232和反向螺線管233相鄰處、以及正向螺線管232和反 向螺線管233軸線的中間點(diǎn)。所述電擊錘236和電磁鐵237位于隔板235之間。所述電磁鐵237 連接并能推動(dòng)電擊錘236,使電擊錘236敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道232內(nèi)壁。所述ECU1電性連接并控 制正向螺線管232、反向螺線管233和電磁鐵237。
[0097]所述帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計(jì)原理如下:通電正向螺線管232、反向螺 線管233,相鄰的正向螺線管232、反向螺線管233通有方向相反的電流，使得正向螺線管 232、反向螺線管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極；同時(shí)，鋁質(zhì)環(huán)形管道231能夠改善磁路，加大管道 內(nèi)壁處的磁場(chǎng)強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234對(duì)顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管232、反向螺 線管233電流由ECU1直接控制，可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附 性能。而通過電擊錘236的設(shè)置，防止顆粒在鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234處大量堆積，影響吸附效果。此 時(shí)，通過電磁鐵237控制電擊錘236敲擊管道231的內(nèi)壁，使得被吸附的顆粒向兩側(cè)分散開。 同時(shí)，在清洗管道231時(shí)，電擊錘236的敲擊還可以提高清洗效果。
[0098]所述磁吸附模塊23吸附完成后，E⑶1控制電磁鐵斷電，順磁性鋁質(zhì)管道失去磁性， 附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁并以低速隨油液沿管壁進(jìn)入起電模塊24。 [0099]所述起電模塊24使液壓油中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電，其由若干電極241以 及一電極控制器242組成。所述若干電極241安裝于液壓管路9上，其分別連接至電極控制器 242。所述電極控制器242電性連接向電極241施加電壓，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電。
[0100] 所述電吸附模塊25將油液中的非鐵磁性金屬磨損顆粒吸附在管壁上，其由鋁質(zhì)管 道251、陽(yáng)極板252、陰極板253以及極板控制器254組成。其中，所述陽(yáng)極板252、陰極板253分 別設(shè)置在鋁質(zhì)管道251上，并呈相對(duì)設(shè)置;所述陽(yáng)極板252、陰極板253分別電性連接至極板 控制器254上;所述極板控制器254電性連接至E⑶1，并由E⑶1控制。
[0101] 所述電吸附模塊25的工作原理如下：帶電的非鐵磁質(zhì)金屬磨損微粒隨油液以速度 V沿管壁流入電吸附模塊25,電吸附模塊25的陰陽(yáng)兩個(gè)電極525、253受極板控制器254控制 產(chǎn)生和速度V方向垂直的均勻電場(chǎng)，則帶電微粒在電場(chǎng)離心模塊中受到垂直于速度方向的 電場(chǎng)力的作用，使帶電顆粒在該力的作用下向極板做拋物線運(yùn)動(dòng)，帶電微粒沿運(yùn)動(dòng)方向吸 附其它微粒形成聚合大顆粒。該拋物線運(yùn)動(dòng)具體是指帶電微粒在軸向跟隨油液做直線運(yùn) 動(dòng)，徑向則在電場(chǎng)力作用下做勻速或變速運(yùn)動(dòng)，通過極板控制器254改變電場(chǎng)強(qiáng)度即可改變 運(yùn)動(dòng)速度，使帶電聚合大顆粒吸附到管壁上。吸附完成后，當(dāng)ECU1控制極板控制器254斷電 時(shí)，附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁并以低速隨油液沿管壁進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模 塊3 〇
[0102] 所述旋轉(zhuǎn)塑形模塊3用于提高檢測(cè)的靈敏度。研究表明：傳感器線圈的電感變化率 與磨粒半徑的三次方成正比。同時(shí)，磁介質(zhì)的形態(tài)越趨向于細(xì)長(zhǎng)狀，其退磁因子越小，磁化 強(qiáng)度越大，磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)越大。對(duì)傳感器等效電感的變化影響越大。該旋轉(zhuǎn)塑形模塊3由鋁質(zhì) 管道31、若干繞組32、鐵質(zhì)外殼33、法蘭34以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35等幾部分組 成。其中，所述若干繞組32分別繞在鋁質(zhì)管道31外;所述鐵質(zhì)外殼33包覆于鋁質(zhì)管道31上； 所述法蘭34焊接在鋁質(zhì)管道31的兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35連接至一繞組32。
[0103] 所述旋轉(zhuǎn)塑形模塊3的設(shè)計(jì)原理如下：聚合大顆粒隨油液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3后， ECU1控制旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35，使旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35中流過三相對(duì)稱電流，該 電流在鋁質(zhì)管道31內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁化顆粒在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下受到磁場(chǎng)力的作用，并在 該力的作用下以螺旋狀前進(jìn)，磁化微粒沿磁力線方向形成了很多針狀結(jié)構(gòu)，這些針狀結(jié)構(gòu) 在磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)將跟隨磁場(chǎng)做螺旋運(yùn)動(dòng)，具體是在軸向跟隨油液做直線運(yùn)動(dòng)，徑向則跟隨旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做螺旋運(yùn)動(dòng)。調(diào)整三相對(duì)稱電流即可改變螺旋運(yùn)動(dòng)的速度和軌跡。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的針狀結(jié) 構(gòu)和運(yùn)動(dòng)軌跡上的金屬微粒遭遇時(shí)，彼此結(jié)合成大顆粒聚合物。通過旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,使油 液中的金屬微粒的粒徑增大同時(shí)形態(tài)變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)針狀結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增 加，進(jìn)一步增強(qiáng)了雙線圈式檢測(cè)的靈敏度。
[0104]金屬磨損微粒在油路中為非均勻分布，流型變化十分復(fù)雜，當(dāng)微粒大小和材質(zhì)變 化時(shí)，其引起的磁場(chǎng)變化是很微弱的，若檢測(cè)磁場(chǎng)不均勻?qū)?dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量誤差，使檢測(cè)靈 敏度降低；同時(shí)雙線圈式微粒檢測(cè)要求檢測(cè)線圈和參考線圈的特性完全一致，這一般是很 難達(dá)到的，為此需要設(shè)計(jì)的檢測(cè)線圈7具有在線自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。具體的說，所述檢測(cè)線圈7 的繞組由正繞組71和逆繞組72組成，各繞組連接至一激勵(lì)電流輸出模塊73,該激勵(lì)電流輸 出模塊7 3由E⑶模塊控制，其使用的數(shù)字電位計(jì)為AD5 206，具有6通道的輸出，可以和E⑶1之 間實(shí)現(xiàn)單總線數(shù)據(jù)傳輸。ECU通過單總線實(shí)現(xiàn)對(duì)磁化繞組的多塊激勵(lì)電流輸出模塊73的電 流設(shè)定和輸出。運(yùn)放AD8601和M0S管2N7002通過負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)了高精度的電壓跟隨輸出。恒定 大電流輸出采用了德州儀器(TI)的高電壓、大電流的運(yùn)放0PA 549。
[0105]所述檢測(cè)線圈7的工作原理如下：為了產(chǎn)生同極性方向的磁場(chǎng)并同時(shí)彌補(bǔ)缺口造 成的磁場(chǎng)不均衡，正繞組71和逆繞組72內(nèi)的電流特性相同，在液壓管道9的軸線方向上排列 有多對(duì)正逆繞組，通過不同激勵(lì)電流輸出模塊73控制電流，就可以形成系統(tǒng)要求的均勻磁 場(chǎng)。
[0106] 進(jìn)一步的，所述檢測(cè)線圈4、參考線圈5相串聯(lián)，兩者組成一個(gè)傳感器。當(dāng)檢測(cè)線圈4 中無(wú)磨粒時(shí)，由于檢測(cè)線圈4和參考線圈5特性相同，沒有輸出電壓。而當(dāng)磨粒進(jìn)入檢測(cè)線圈 4時(shí)，則引起傳感器輸出電壓的變化，這個(gè)變化量是相對(duì)穩(wěn)定的。當(dāng)油液中通過有金屬大顆 粒時(shí)，引起磁場(chǎng)擾動(dòng)，導(dǎo)致傳感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)金屬微粒對(duì)原 磁場(chǎng)的相反影響，導(dǎo)致輸出信號(hào)相位相反，可區(qū)分油液中磨損顆粒類型;磁介質(zhì)顆粒越大， 纖度越大，對(duì)磁場(chǎng)影響越大，輸出信號(hào)的幅值越大，檢測(cè)的靈敏度越高。利用鐵磁質(zhì)和非鐵 磁質(zhì)金屬微粒對(duì)原磁場(chǎng)的相反影響，導(dǎo)致輸出信號(hào)相位相反，可區(qū)分油液中磨損顆粒類型， 從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)一致性好、可靠性高、檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)且誤差小的雙管插入式變結(jié)構(gòu)雙線圈油液 在線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0107] 由于磁滯現(xiàn)象的存在，當(dāng)鐵磁材料磁化到飽和狀態(tài)后，即使撤消外加磁場(chǎng)，材料中 的磁感應(yīng)強(qiáng)度仍回不到零點(diǎn)，需要外加磁場(chǎng)消磁。為了防止磁化微粒進(jìn)入液壓回路，對(duì)污染 敏感液壓元件造成損傷，設(shè)計(jì)了消磁模塊9,包括剩磁傳感器和消磁器。ECU1根據(jù)消磁器出 口處剩磁傳感器的檢測(cè)值控制消磁器的消磁強(qiáng)度。此處采用的消磁方法為電磁退磁，方法 是通過加一適當(dāng)?shù)姆聪虼艌?chǎng)，使得材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度重新回到零點(diǎn)，且磁場(chǎng)強(qiáng)度或電流 必須按順序反轉(zhuǎn)和逐步降低。
[0108] 采用上述監(jiān)控裝置對(duì)液壓油進(jìn)行監(jiān)控的具體方法如下：
[0109] 1)，液壓管路9中的油液通過濾波器8,濾波器8衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的 脈動(dòng)壓力，以及抑制流量波動(dòng)；
[0110] 2)，之后油液進(jìn)入分離吸附模塊2的機(jī)械離心模塊21，使油液中的磨損顆粒聚合并 實(shí)現(xiàn)初步離心，使質(zhì)量較大的聚合大顆粒甩向管壁附近；
[0111] 3)，通過磁化模塊22使鐵磁性金屬聚合大顆粒被強(qiáng)力磁化；
[0112] 4)，磁吸附模塊23吸附磁化的金屬聚合大微粒；
[0113] 5)，通過起電模塊24,使油液中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電聚合；
[0114] 6 )，隨后帶電顆粒以速度v流入電吸附模塊25，電吸附模塊25受ECU 1控制產(chǎn)生和速 度v方向垂直的均勻磁場(chǎng)，帶電顆粒在分離裝置中受到垂直于速度方向和磁場(chǎng)方向的洛侖 磁力的作用，使帶電顆粒在該力的作用下向鋁質(zhì)管壁運(yùn)動(dòng)，從而使油液中的非鐵磁性金屬 磨損微粒從油液中"分離"出來，吸附在管壁上。
[0115] 7)，在磁吸附和電吸附到足夠的微粒濃度后，ECU1先控制電吸附模塊25將電場(chǎng)方 向先反向，再取消電場(chǎng)，則吸附在管壁上的非鐵磁性金屬磨損微粒從靜止開始脫離管壁緩 慢進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,而電吸附模塊25此時(shí)則恢復(fù)原先的電場(chǎng)。同時(shí)，ECU1控制磁吸附模 塊23斷電，順磁性鋁質(zhì)管道失去磁性，附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁，起電 模塊24的斷電，鐵磁性顆粒以低速隨油液流過起電模塊24和電吸附模塊25，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形 模塊3。隨后，磁吸附模塊和起電模塊恢復(fù)原先工作狀態(tài)。
[0116] 8)，帶電的非鐵磁性微粒和磁化的鐵磁性微粒先后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,此時(shí)ECU1 控制三相對(duì)稱繞組中流過三相對(duì)稱電流，該電流在鋁質(zhì)管道內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁化顆粒在 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下受到磁場(chǎng)力的作用，并在該力的作用下以螺旋狀前進(jìn)，磁化微粒沿磁力線 方向形成了很多針狀結(jié)構(gòu)，這些針狀結(jié)構(gòu)在磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)將跟隨磁場(chǎng)做螺旋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的 針狀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)軌跡上的金屬微粒遭遇時(shí)，彼此結(jié)合成大顆粒聚合物。
[0117] 9 )，通過旋轉(zhuǎn)塑形模塊3，使油液中的金屬微粒的粒徑增大同時(shí)形態(tài)變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)針狀 結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增加，進(jìn)一步增強(qiáng)了雙線圈式檢測(cè)的靈敏度。隨后這兩類 微粒以低速、高濃度、大顆粒和大纖度的狀態(tài)分批進(jìn)入檢測(cè)線圈4，ECU1控制激勵(lì)電流保持 檢測(cè)線圈4的磁場(chǎng)均勻性，同時(shí)由于同一型號(hào)的電感對(duì)鐵質(zhì)顆粒的檢測(cè)能力要大于對(duì)銅質(zhì) 顆粒的檢測(cè)能力，需要ECU調(diào)節(jié)激勵(lì)電流來補(bǔ)償這一差異，以保持輸出的一致性。流量傳感 器7用于檢測(cè)測(cè)量時(shí)的流量參數(shù)，用于測(cè)量結(jié)果修正。
[0118] 10)，檢測(cè)線圈4中無(wú)磨粒時(shí)，傳感器的零位電壓存在一定的波動(dòng)，由于檢測(cè)線圈4 和參考線圈5特性相同，沒有輸出電壓。而當(dāng)磨粒進(jìn)入檢測(cè)線圈時(shí)，則引起傳感器輸出電壓 的變化，這個(gè)變化量是相對(duì)穩(wěn)定的。當(dāng)油液中通過有金屬大顆粒時(shí)，引起磁場(chǎng)擾動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)金屬微粒對(duì)原磁場(chǎng)的相反影響，導(dǎo)致輸出信號(hào)相位 相反，可區(qū)分油液中磨損顆粒類型;磁介質(zhì)顆粒越大，纖度越大，對(duì)磁場(chǎng)影響越大，輸出信號(hào) 的幅值越大，檢測(cè)的靈敏度越高。利用鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)金屬微粒對(duì)原磁場(chǎng)的相反影響，導(dǎo) 致輸出信號(hào)相位相反，可區(qū)分油液中磨損顆粒類型。從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)一致性好、可靠性高、檢 測(cè)信號(hào)強(qiáng)且誤差小的雙管插入式變結(jié)構(gòu)雙線圈油液在線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0119] 11 )，通過消磁模塊9消除磁性微粒磁性，防止磁化微粒進(jìn)入液壓回路，對(duì)污染敏感 液壓元件造成損傷。
[0120]以上的【具體實(shí)施方式】?jī)H為本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置在液壓管路上，其特征在 于:包括濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、參考線圈、消磁模塊、流量傳感器 以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、流量傳感器、消磁模 塊依次設(shè)置在液壓管路上;所述檢測(cè)線圈、參考線圈相串聯(lián);所述ECU分別電性連接并控制 濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、檢測(cè)線圈、參考線圈、消磁模塊和流量傳感器;所述 濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、H型濾波器以及串聯(lián)H型濾波器;其中，所述輸 入管連接于外殼的一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和一液壓油進(jìn)口對(duì)接;所述輸出管連接于外殼 的另一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和U型微粒分離模塊對(duì)接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝 于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一雙管插入式濾波器;所述彈性薄壁的 軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐形彈性阻尼孔管和縫 孔組成;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容 腔I的外側(cè)設(shè)一串聯(lián)共振容腔II，所述串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之間通過一錐形插 入管連通;該錐形插入管靠近輸入管側(cè);所述H型濾波器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形變 結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述串聯(lián)H型濾波器位于串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其亦和 錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述H型濾波器和串聯(lián)H型濾波器軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成串并 聯(lián)H型濾波器;所述分離吸附模塊由依次連接的機(jī)械離心模塊、磁化模塊、磁吸附模塊、起電 模塊以及電吸附模塊組成。2. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述輸入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共 振容腔I和并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔錐形彈性阻尼孔管的 楊氏模量比彈性薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔的楊氏模量比 錐形彈性阻尼孔管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉；所述錐形插入管開口較寬 處位于串聯(lián)共振容腔Π 內(nèi)，其錐度角為10°。3. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述機(jī)械離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、第二導(dǎo) 流片、步進(jìn)電機(jī)以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片沿管壁 內(nèi)圓周隔120°均勻分布，其安放角設(shè)為18°;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相同，其設(shè) 置在第一導(dǎo)流片后，并和第一導(dǎo)流片錯(cuò)開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36 °C ;所述第一 導(dǎo)流片的長(zhǎng)邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸;其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼形，其 高度為管壁直徑的0.4倍，長(zhǎng)度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)流片 和第二導(dǎo)流片，以調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。4. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述磁化模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼以及法蘭;其中，所述若干繞組分別繞在鋁 質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁質(zhì)管道的兩端。5. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述磁吸附模塊采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線 管、反向螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽；所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道 內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵 質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正 向螺線管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)。6. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述磁吸附模塊采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁 質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊錘以及電磁鐵;所述正向螺 線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線 管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其 位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)；所述 隔板位于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間；所述電磁鐵 連接并能推動(dòng)電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。7. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述起電模塊包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于液壓管路上，其分別連 接至電極控制器。8. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述電吸附模塊包括鋁質(zhì)管道、陽(yáng)極板、陰極板以及極板控制器;其中，所述陽(yáng)極板、陰極板分 別設(shè)置在鋁質(zhì)管道上，并呈相對(duì)設(shè)置;所述陽(yáng)極板、陰極板分別電性連接至極板控制器上； 所述極板控制器電性連接至ECU，并由ECU控制。9. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述旋轉(zhuǎn)塑形模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼、法蘭以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模 塊;其中，所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭 焊接在鋁質(zhì)管道的兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊連接至一繞組。10. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波、分離和塑形的雙線圈油液監(jiān)控設(shè)備，其特征在于:所 述檢測(cè)線圈的繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞組連接至一激勵(lì)電流輸出模塊，該激勵(lì)電 流輸出模塊由ECU模塊控制。
【文檔編號(hào)】G01N15/00GK105928844SQ201610313080
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】朱烈峰
【申請(qǐng)人】紹興文理學(xué)院