一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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、激勵(lì)線圈I、感應(yīng)線圈、激勵(lì)線圈II依次設(shè)置在液壓管路上；激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II反向串聯(lián)；感應(yīng)線圈位于激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II之間的中央；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、激勵(lì)線圈I、激勵(lì)線圈II和感應(yīng)線圈；所述濾波器采用全頻段液壓系統(tǒng)壓力脈動(dòng)濾波器；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(shuō)明】一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液壓油磨損微粒檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺 線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，屬于液壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 磨損是機(jī)械零部件失效的主要因素之一，磨損微粒是監(jiān)測(cè)磨損過(guò)程以及診斷磨損 失效類型的最為直接的信息元。國(guó)內(nèi)外的資料統(tǒng)計(jì)表明，液壓機(jī)械70%故障源自油液的顆 粒污染。因此，對(duì)油液中的金屬磨損微粒進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)已成為減少磨損及液壓系統(tǒng)卡緊卡 澀故障的重要途徑之一。
[0003]電感式傳感器屬于非接觸測(cè)量方式，油液中所含金屬磨損微粒的材質(zhì)和數(shù)量使傳 感器等效電感發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)磨損微粒的在線監(jiān)測(cè)。中國(guó)發(fā)明專利第201310228772.6 號(hào)公開(kāi)了一種油液金屬磨粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該油液金屬磨粒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器、微 處理器和電路，其傳感器為螺線管式電感傳感器。使用該系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，首先將兩個(gè) 相同的傳感器的激勵(lì)線圈并聯(lián)接入激勵(lì)交流信號(hào)發(fā)生器，將兩個(gè)感應(yīng)線圈反向串聯(lián)并與兩 個(gè)等阻值的大電阻接成交流電橋;然后使油液從其中一個(gè)傳感器的油路中通過(guò)。當(dāng)傳感器 中含有激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈的一個(gè)油路通過(guò)含有金屬磨粒的油液而另一個(gè)不通過(guò)時(shí)，金屬 磨粒影響傳感器的磁場(chǎng)強(qiáng)度，破壞電橋的平衡，感應(yīng)線圈輸出相應(yīng)幅值的交流電壓。輸出電 壓大小和金屬磨粒濃度大小成正比，油液中含有的金屬磨粒濃度越大，輸出電壓值越大。通 過(guò)系統(tǒng)處理模塊對(duì)輸出信號(hào)采集和處理，達(dá)到對(duì)油液金屬磨粒濃度在線監(jiān)測(cè)的目的。
[0004] 然而，上述監(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(guò)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(guò)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IOum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(lái)測(cè)量誤差。
[0009] 因此，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，確有必要提供一種創(chuàng)新的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線 管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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(wèn)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)且誤差小的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線 檢測(cè)系統(tǒng)。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式 磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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、激勵(lì)線圈I、激勵(lì)線圈II、感應(yīng)線圈以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形 模塊、激勵(lì)線圈I、感應(yīng)線圈、激勵(lì)線圈II依次設(shè)置在液壓管路上;所述激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線 圈II反向串聯(lián);所述感應(yīng)線圈位于激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II之間的中央;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、激勵(lì)線圈I、激勵(lì)線圈II和感應(yīng)線圈；所 述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、插入式H型濾波器以及插入式串聯(lián)H型濾波 器;所述輸入管連接于外殼的一端，其延伸入外殼內(nèi)；所述輸出管連接于外殼的另一端，其 延伸入外殼內(nèi)；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;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I、串聯(lián)共振容 腔II以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之間通過(guò)一彈性隔板隔開(kāi)； 所述彈性薄壁的軸向上均勻開(kāi)有若干錐形阻尼孔;所述彈性隔板靠近輸入管側(cè)設(shè)有錐形插 入管，所述錐形插入管連通串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II;所述插入式H型濾波器位于 并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形阻尼孔相連通;所述插入式串聯(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)，其亦和錐形阻尼孔相連通;所述插入式H型濾波器和插入式串聯(lián)H型 濾波器軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成插入式串并聯(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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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;所述錐形阻尼孔開(kāi)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°;所述錐形插入管開(kāi)口較寬處位于串聯(lián)共振容腔II內(nèi)， 其錐度角為10°;所述彈性薄壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內(nèi)層和外層分 別為外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干支柱固定連 接;所述外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內(nèi) 懸浮有多孔硅膠;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸 出管的一端設(shè)有一活塞。
[0013] 本發(fā)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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(kāi)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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ECU，并由ECU控制。
[0019] 本發(fā)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)還設(shè)置為:所述激 勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II均包含若干繞組，各繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞組分別連接至 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(guò)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(guò)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(guò)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； 構(gòu)造零磁場(chǎng)，兩個(gè)由高頻交流電源驅(qū)動(dòng)的外側(cè)場(chǎng)線圈反向串聯(lián)(雙激勵(lì)螺線管），產(chǎn)生的磁 場(chǎng)方向相反，可使在管子內(nèi)部正好位于中央傳感線圈處磁場(chǎng)相互抵消，即為零磁場(chǎng)，保證磁 通量變化較小時(shí)即可獲得很大的磁通量變化率，以提高檢測(cè)靈敏度，降低后續(xù)信號(hào)處理電 路要求。 【【附圖說(shuō)明】】
[0022] 圖1是本發(fā)明的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)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1中沿A-A的剖面圖。
[0025]圖4是圖3中插入式H型濾波器示意圖。
[0026] 圖5是圖3中插入式串聯(lián)H型濾波器示意圖。
[0027] 圖6是插入式H型濾波器和插入式串聯(lián)H型濾波器頻率特性組合圖。其中，實(shí)線為插 入式串聯(lián)H型濾波器頻率特性。
[0028] 圖7是插入式串并聯(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是膠體阻尼層的縱截面示意圖。
[0032]圖11是圖1中的分離吸附模塊的連接示意圖。
[0033]圖12-1是圖11中的機(jī)械離心模塊的橫向示意圖。
[0034]圖12-2是圖11中的機(jī)械離心模塊的徑向示意圖。
[0035] 圖13是圖11中的磁化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 圖15是圖11中的起電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖16是圖11中的電吸附模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖17是圖1中的旋轉(zhuǎn)塑形模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖18-1是圖1中的檢測(cè)線圈的繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042 ]圖18-2是圖18-1中的激勵(lì)電流輸出模塊的電路圖。
[0043]圖19是圖1中的E⑶模塊的連接關(guān)系圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0044] 請(qǐng)參閱說(shuō)明書附圖1至附圖19所示，本發(fā)明為一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式 磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，其設(shè)置在液壓管路7上，其由濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模 塊3、激勵(lì)線圈14、感應(yīng)線圈5、激勵(lì)線圈116以及ECUl等幾部分組成。
[0045] 其中，所述濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、激勵(lì)線圈14、感應(yīng)線圈5、激 勵(lì)線圈116依次設(shè)置在液壓管路7上。所述ECUl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、激勵(lì)線圈14、激勵(lì)線圈II5和感應(yīng)線圈5。
[0046 ]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。
[0047]所述濾波器8由輸入管81、外殼89、輸出管811、彈性薄壁87、插入式H型濾波器812 以及插入式串聯(lián)H型濾波器813等幾部分組成。
[0048]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89 內(nèi)。所述輸入管81和輸出管811的軸線不在同一軸線上，這樣可以提高10%以上的濾波效 果。
[0049]所述輸入管81、輸出管811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：
[0050]
[0051] a-介質(zhì)中音速P-流體密度Cl1 一輸入管直徑Z-特性阻抗
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0050] d2一輸出管直徑D-容腔直徑Ii 一輸入端插入管長(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。
[0057]由上式可見(jiàn)，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(guò)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(guò)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。
[0058]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(guò)輸入管進(jìn)入雙管插入式容腔時(shí)，液 流超過(guò)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。
[0059]所述彈性薄壁87通過(guò)受迫機(jī)械振動(dòng)來(lái)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：
[0060]
[0061] 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
[0062] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質(zhì)量密度
[0063] q-彈性薄壁的載流因子μ-彈性薄壁的泊松比。
[0064] 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。
[0065] 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)，雙管插入式容腔 濾波器對(duì)壓力波動(dòng)的衰減能力較弱，流入雙管插入式容腔的周期性脈動(dòng)壓力持續(xù)作用在彈 性薄壁的內(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O.lmm。
[0066] 進(jìn)一步的，所述彈性薄壁87和外殼89之間形成串聯(lián)共振容腔184、串聯(lián)共振容腔 1183以及并聯(lián)共振容腔85,所述容腔83、84、85橫跨整個(gè)濾波器，由此可以得到較大的共振 容腔體積，加強(qiáng)衰減效果。所述串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián)共振容腔115之間通過(guò)一彈性隔板 810隔開(kāi)。所述彈性薄壁87的軸向上均勻開(kāi)有若干錐形阻尼孔86,所述錐形阻尼孔86開(kāi)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°。所述彈性隔板810靠近輸 入管81側(cè)設(shè)有錐形插入管82,所述錐形插入管82連通串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián)共振容腔 1183。所述錐形插入管82開(kāi)口較寬處位于串聯(lián)共振容腔1183內(nèi)，其錐度角為10°。
[0067] 所述插入式H型濾波器812位于并聯(lián)共振容腔85內(nèi)，其和錐形阻尼孔86相連通。按 集總參數(shù)法處理后得到的濾波器固有角頻率為：
[0068] (rad !s) (I)
[0069] a-介質(zhì)中音速L 一阻尼孔長(zhǎng)S-阻尼孔橫截面積V-并聯(lián)共振容腔體積。
[0070] 所述插入式串聯(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 亦和錐形陽(yáng)尼孔86相連通。桉集總參數(shù)法處理后，濾波器的兩個(gè)固有角頻率為：
[0071]
[0072]
[0073]
[0074]
[0075]
[0076] a-介質(zhì)中音速I1 一阻尼孔長(zhǎng)cb-阻尼孔直徑I3-插入管長(zhǎng) [0077] d3-插入管直徑串聯(lián)共振容腔1體積V4-串聯(lián)共振容腔2體積。
[0078] 所述插入式H型濾波器812和插入式串聯(lián)H型濾波器813軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成插 入式串并聯(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。本創(chuàng)作沿圓周界面分 布了多個(gè)插入式串并聯(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(kāi)。
[0079] 由圖6插入式H型濾波器和插入式串聯(lián)H型濾波器頻率特性及公式（1)(2)(3)均可 發(fā)現(xiàn)，插入式串聯(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(méi)有濾波效果;插入式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(méi)有濾波效果;選擇合適的濾波器參數(shù)，使插入式H型濾波器的固有角頻率剛好落 在插入式串聯(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)插入式串并聯(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] 所述彈性薄壁87的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層88。所述膠體阻尼層88的內(nèi)層和外層分 別為外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82,外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間由若干支 柱814固定連接。外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈 水816,純凈水816內(nèi)懸浮有多孔硅膠815。所述膠體阻尼層88靠近輸出管811的一端和外殼 89相連;所述膠體阻尼層88靠近輸出管811的一端還設(shè)有一活塞817。
[0081] 由于外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82間距很小且由支柱814固定連接，在壓力 脈動(dòng)垂直作用于薄壁時(shí)，內(nèi)外壁產(chǎn)生近乎一致的形變，膠體阻尼層厚度幾乎保持不變，對(duì)壓 力脈動(dòng)沒(méi)有阻尼作用;膠體阻尼層88的活塞817只感應(yīng)水平方向的流量脈動(dòng)，流量脈動(dòng)增強(qiáng) 時(shí)，活塞817受壓使膠體阻尼層收縮，擠壓作用使得膠體阻尼層88中的水由納米級(jí)輸送通道 進(jìn)入微米級(jí)中央空隙;流量脈動(dòng)減弱時(shí)，活塞817受反壓，此時(shí)膠體阻尼層膨脹，膠體阻尼層 中的水從中央空隙經(jīng)通道排出。在此過(guò)程中，由于硅膠815微通道吸附的力學(xué)效應(yīng)、通道表 面分子尺度的粗糙效應(yīng)及化學(xué)非均質(zhì)效應(yīng)，活塞跟隨膠體阻尼層收縮和膨脹過(guò)程中做"氣-液-固"邊界的界面功，從而對(duì)流量脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)衰減，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)并行R型濾波器。該濾波 器相對(duì)于一般的液體阻尼器的優(yōu)勢(shì)在于:它通過(guò)"氣-液-固"邊界的界面功的方式衰減流量 脈動(dòng)，可以在不產(chǎn)生熱量的情況下吸收大量機(jī)械能，且能量消耗不依賴于活塞速度，衰減效 率有了顯著提高。
[0082] 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(kāi)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)，且濾波器的插入式串并聯(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)；而插入式串并聯(lián)H型濾波器的 錐形阻尼孔開(kāi)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(méi)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。
[0083] 采用本發(fā)明的壓力脈動(dòng)抑制裝置進(jìn)行液壓脈動(dòng)濾波的方法如下：
[0084] I)，液壓流體通過(guò)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；
[0085] 2)，通過(guò)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；
[0086] 3 )，通過(guò)插入式串并聯(lián)H型濾波器組，通過(guò)錐形阻尼孔、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；
[0087] 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)，且插入式串并 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。
[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(guò)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(lái)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(kāi)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，ECUl通過(guò)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(guò)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ECUl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ECUl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ECUl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ECUl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ECUl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(guò)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(guò)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(kāi)。 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7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(guò)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)ECUl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， ECUl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(guò)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(guò)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)要求激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II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)的激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II具有在線自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。具體的說(shuō)，所述激勵(lì)線圈14 和激勵(lì)線圈116均包含若干繞組，各繞組由正繞組41和逆繞組42組成，各繞組分別連接至一 激勵(lì)電流輸出模塊43。該激勵(lì)電流輸出模塊43由ECUl控制，其使用的數(shù)字電位計(jì)為AD5206， 具有6通道的輸出，可以和ECUl之間實(shí)現(xiàn)單總線數(shù)據(jù)傳輸。ECUl通過(guò)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MOS管2N7002通過(guò)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OPA 549〇
[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41和逆繞組42內(nèi)的電流特性相同，在液壓管道7的軸線方向上排列 有多對(duì)正逆繞組，通過(guò)不同激勵(lì)電流輸出模塊43控制電流，就可以形成系統(tǒng)要求的均勻磁 場(chǎng)。
[0106]因?yàn)橐后w中的磨粒非常小，對(duì)原磁場(chǎng)的影響非常小，即產(chǎn)生的磁通變化量也很小， 為了保證傳感器高的靈敏度，需要在感應(yīng)線圈中獲得大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉第電磁感 應(yīng)定律，感生電動(dòng)勢(shì)的大小和通過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比，其方向有賴于磁場(chǎng) 的方向和變化情況。磁通量變化較小時(shí)，若要使其變化率大，其途徑有兩種:一是增大原線 圈的匝數(shù)，但這樣會(huì)導(dǎo)致傳感器體積過(guò)大，不可取;一是原磁場(chǎng)磁通量為零，即處于零磁場(chǎng) 中?；诖?，本創(chuàng)作設(shè)計(jì)的敏感裝置的采用三組線圈。激勵(lì)線圈14和激勵(lì)線圈116由高頻交 流電源驅(qū)動(dòng)，兩線圈反向串聯(lián)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，而所述感應(yīng)線圈5位于激勵(lì)線圈14和 激勵(lì)線圈116之間的中央，可使在感應(yīng)線圈5處磁場(chǎng)相互抵消，即為零磁場(chǎng)。感應(yīng)線圈5與ECU 相接。當(dāng)油液中通過(guò)有金屬大顆粒時(shí)，引起磁場(chǎng)擾動(dòng)，導(dǎo)致感應(yīng)線圈5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。
[0107] 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：
[0108] 1)，液壓管路7中的油液通過(guò)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)；
[0109] 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；
[0110] 3)，通過(guò)磁化模塊22使鐵磁性金屬聚合大顆粒被強(qiáng)力磁化；
[0111] 4)，磁吸附模塊23吸附磁化的金屬聚合大微粒；
[0112] 5)，通過(guò)起電模塊24,使油液中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電聚合；
[0113] 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(lái)，吸附在管壁上。
[0114] 7)，在磁吸附和電吸附到足夠的微粒濃度后，ECUl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(kāi)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)，ECUl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(guò)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)。
[0115] 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)ECUl 控制三相對(duì)稱繞組中流過(guò)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。
[0116] 9 )，通過(guò)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)入激勵(lì)線圈I4，ECU1控制激勵(lì)電流保持 激勵(lì)線圈14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ECUl調(diào)節(jié)激勵(lì)電流來(lái)補(bǔ)償這一差異，以保持輸出的一致性。
[0117] 10)，激勵(lì)線圈14和激勵(lì)線圈116由高頻交流電源驅(qū)動(dòng)，兩線圈反向串聯(lián)，產(chǎn)生的磁 場(chǎng)方向相反，位于兩者中央的感應(yīng)線圈5處磁場(chǎng)相互抵消，當(dāng)油液中通過(guò)有金屬大顆粒時(shí)， 引起磁場(chǎng)擾動(dòng)，導(dǎo)致感應(yīng)線圈5產(chǎn)生顯著的感應(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，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 強(qiáng)弱可以判斷磨損金屬微粒的數(shù)量，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 小的非接觸式微粒檢測(cè)。
[0118] 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. 一種采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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、激勵(lì)線圈I、激勵(lì)線圈II、感應(yīng)線圈 以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵(lì)線圈I、感應(yīng)線圈、激勵(lì)線圈 II依次設(shè)置在液壓管路上;所述激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II反向串聯(lián);所述感應(yīng)線圈位于激勵(lì) 線圈I和激勵(lì)線圈II之間的中央;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、激勵(lì)線圈I、激勵(lì)線圈II和感應(yīng)線圈;所述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性 薄壁、插入式H型濾波器以及插入式串聯(lián)H型濾波器;所述輸入管連接于外殼的一端，其延伸 入外殼內(nèi)；所述輸出管連接于外殼的另一端，其延伸入外殼內(nèi)；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 壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I、串聯(lián)共振容腔II以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容腔 I和串聯(lián)共振容腔II之間通過(guò)一彈性隔板隔開(kāi);所述彈性薄壁的軸向上均勻開(kāi)有若干錐形 阻尼孔;所述彈性隔板靠近輸入管側(cè)設(shè)有錐形插入管，所述錐形插入管連通串聯(lián)共振容腔I 和串聯(lián)共振容腔II;所述插入式H型濾波器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形阻尼孔相連通； 所述插入式串聯(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)，其亦和錐形阻尼孔相 連通;所述插入式H型濾波器和插入式串聯(lián)H型濾波器軸向呈對(duì)稱設(shè)置，并組成插入式串并 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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于:所述輸入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形阻尼孔開(kāi)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° ;所述錐形插入管開(kāi)口較寬處位于串聯(lián)共振 容腔II內(nèi)，其錐度角為10°;所述彈性薄壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內(nèi) 層和外層分別為外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干 支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈 水，純凈水內(nèi)懸浮有多孔硅膠;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻 尼層靠近輸出管的一端設(shè)有一活塞。3. 如權(quán)利要求1所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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(kāi)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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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E⑶，并由E⑶控制。9. 如權(quán)利要求1所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，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所述的采用濾波器的雙激勵(lì)螺線管式磨損微粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于:所述激勵(lì)線圈I和激勵(lì)線圈II均包含若干繞組，各繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞 組分別連接至一激勵(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)】G01N15/00GK105891059SQ201610313082
【公開(kāi)日】2016年8月24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