本发明属于液压阀故障检测诊断中的在线检测技术领域，具体涉及一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置。
背景技术：
先导式溢流阀作为液压系统的重要控制元件，在大型机械、航空航天及武器装备等系统发挥重要作用。液压阀件故障是液压系统故障的主要原因，而液压阀件的故障又多发生于溢流阀，所以溢流阀的故障检测诊断对于液压系统稳定可靠运行发挥着重要作用。目前，溢流阀的故障诊断主要根据故障现象及离线测量参数采用人工经验判断。其检测耗费时间长，诊断过程复杂，且结果不够精确可靠，影响液压系统的高效可靠运行。
技术实现要素：
本发明的目的是针对以上不足，提供了一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置，其能直观实时检测溢流阀主阀芯位移、振动信号，具有简单易行、拆装方便和工作可靠等优点。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置，包括主阀以及安装在主阀上的先导阀；其中，
主阀包括主阀弹簧、主阀芯、主阀座和主阀体；该主阀体具有上下、左右两端开口的中空腔体，主阀弹簧、主阀芯和主阀座自上而下依次设置在主阀体的中空腔体内，主阀芯开设有中间孔，主阀弹簧安装在中间孔内，主阀弹簧一端顶在中间孔内，另一端伸出中间孔外顶在先导阀下端阶梯孔内；主阀座与主阀体固定相连，主阀座开设有出油口；利用主阀弹簧的弹簧力及主阀芯自重，将主阀芯顶在主阀座上，出油口被堵死，主阀处于关闭状态；当进油油压大于主阀弹簧的弹簧力、主阀芯自重及主阀上腔油压之和时，主阀芯与主阀座分离，出油口打开，主阀处于开启状态；
先导阀包括调压螺钉、螺母、挡块、调节杆、调压弹簧、先导阀芯、先导阀座、先导阀体和电涡流传感器；先导阀体内开有两端开口的中空腔体，螺母和堵头通过螺纹分别连接于先导阀体的两端；调压螺钉的一端通过螺纹连接螺母，挡块、调节杆、先导阀芯及先导阀座自螺母连接端开始依次设置在先导阀体的中空腔体内，挡块中心开有圆柱通孔，调节杆贯穿圆柱通孔，一端与调压螺钉的一端相接触，另一端与套装在调节杆与先导阀芯周向上的调压弹簧的一端接触；
先导阀座与先导阀体固定相连，先导阀座上开有固定节流孔；调压弹簧利用弹簧力将先导阀芯压在先导阀座上，固定节流孔被堵死，先导阀处于关闭状态，当系统压力超过调压弹簧预紧力，先导阀芯与先导阀座相离，固定节流孔打开，先导阀处于开启状态；
先导阀下端开有螺纹孔，电涡流传感器呈十字结构，包括探头和测量线圈，电涡流传感器一端通过螺纹连接在螺纹孔内，探头测量端延伸至主阀腔内部，探头具有中空腔体，探头的中空腔体顶端安装有测量线圈，测量信号通过延伸电缆输出至先导阀体外。
本发明进一步的改进在于，主阀和先导阀通过螺栓连接。
本发明进一步的改进在于，先导阀还包括调节手轮，调压螺钉的另一端连接调节手轮。
本发明进一步的改进在于，先导阀还包括锁紧螺母，锁紧螺母与调压螺钉螺纹连接，通过与螺母相配合用于限制调压螺钉轴向移动。
本发明进一步的改进在于，先导阀体内开有引出延伸电缆的中空腔体。
本发明进一步的改进在于，主阀体上端开口处开有一段圆弧凹槽，用于配合电涡流传感器的安装。
本发明进一步的改进在于，电涡流传感器通过螺纹连接实现与先导阀体的固定。
本发明进一步的改进在于，电涡流传感器还包括设置在探头周向上的密封压板，先导阀体下端的螺纹孔周向上开有密封槽，密封槽内设置有密封圈，电涡流传感器的密封压板与密封圈压紧配合实现密封。
本发明进一步的改进在于，电涡流传感器还包括设置在探头中空腔体内的探头骨架，测量线圈套装在该探头骨架上，且测量线圈的外侧还设置有与探头的螺纹外壳相连接的线圈保护壳。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置，该装置采用电涡流传感器实现对溢流阀主阀芯的振动位移测量。电涡流传感器一端利用螺纹孔与先导阀通过螺纹连接，且实现螺纹密封，探头测量端伸出至主阀腔内，传感器探头具有耐高温、高压特性。主阀芯工作位移范围在电涡流传感器线性量程内，且传感器动态响应频率高于主阀芯故障时的振动频率。
进一步，传感器周向上设有密封压板，安装时压紧螺纹孔周向上的密封圈，保证溢流阀工作时油液不会发生外泄。
综上所述，本发明在原有溢流阀结构上作以改装，利用螺纹连接实现电涡流传感器在溢流阀内部的安装，传感器安装简单易行、拆装方便，改造结构简单未影响先导阀原有结构，可以实现对溢流阀主阀芯振动位移的实时检测。利用传感器实时检测数据可以实现对溢流阀工作状态的检测，判断主阀芯是否发生卡滞、振动等故障，属于液压阀故障检测诊断中的在线检测技术。
附图说明
图1是本发明一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置的右剖面图。
图2是本发明一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置的正剖面图。
图3是主阀体的轴测图。
图4是主阀体的剖面图。
图5是先导阀的轴测图。
图6是先导阀的剖面图。
图7是电涡流传感器的轴测图。
图8是电涡流传感器的剖面图。
图9是电涡流传感器安装的轴测图。
图10是电涡流传感器安装的剖面图。
图11是涡流检测工作原理图。
图12是涡流检测等效电路图。
图13是电涡流传感器检测性能分析图。
图中：1-主阀弹簧，2-主阀芯，3-主阀座，4-主阀体，5-调节手轮；6-锁紧螺母，7-调压螺钉，8-螺母，9-挡块，10-调节杆，11-调压弹簧，12-先导阀芯，13-先导阀座，14-先导阀体，15-电涡流传感器，16-堵头，17-密封压板，18-探头，19-延伸电缆，20-密封圈，21-线圈保护壳，22-探头骨架，23-测量线圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至8所示，本发明提供的一种先导式溢流阀主阀芯位移检测装置，包括主阀以及安装在主阀上的先导阀。
其中，主阀包括主阀弹簧1、主阀芯2、主阀座3和主阀体4；该主阀体4具有上下、左右两端开口的中空腔体，主阀弹簧1、主阀芯2和主阀座3自上而下依次设置在主阀体4的中空腔体内，主阀芯2开设有中间孔，主阀弹簧1安装在中间孔内，主阀弹簧1一端顶在中间孔内，另一端伸出中间孔外顶在先导阀下端阶梯孔内；主阀座3与主阀体4固定相连，主阀座3开设有出油口；利用主阀弹簧1的弹簧力及主阀芯2自重，将主阀芯2顶在主阀座3上，出油口被堵死，主阀处于关闭状态；当进油油压大于主阀弹簧1的弹簧力、主阀芯2自重及主阀上腔油压之和时，主阀芯2与主阀座3分离，出油口打开，主阀处于开启状态。
先导阀包括调节手轮5、调压螺钉7、螺母8、挡块9、调节杆10、调压弹簧11、先导阀芯12、先导阀座13、先导阀体14和电涡流传感器15；先导阀体14内开有两端开口的中空腔体，螺母8和堵头16通过螺纹分别连接于先导阀体14的两端；调压螺钉7的一端通过螺纹连接螺母8，挡块9、调节杆10、先导阀芯12及先导阀座13自螺母8连接端开始依次设置在先导阀体14的中空腔体内，挡块9中心开有圆柱通孔，调节杆10贯穿圆柱通孔，一端与调压螺钉7的一端相接触，另一端与套装在调节杆10与先导阀芯12周向上的调压弹簧11的一端接触。
先导阀座13与先导阀体14固定相连，先导阀座13上开有固定节流孔；调压弹簧11利用弹簧力将先导阀芯12压在先导阀座13上，固定节流孔被堵死，先导阀处于关闭状态，当系统压力超过调压弹簧11预紧力，先导阀芯12与先导阀座13相离，固定节流孔打开，先导阀处于开启状态；先导阀下端开有螺纹孔，电涡流传感器15呈十字结构，包括探头18和测量线圈23，电涡流传感器15一端通过螺纹连接在螺纹孔内，探头18测量端延伸至主阀腔内部，探头18具有中空腔体，探头18的中空腔体顶端安装有测量线圈23，测量信号通过延伸电缆19输出至先导阀体14外。
此外，先导阀还包括锁紧螺母6，锁紧螺母6与调压螺钉7螺纹连接，通过与螺母8相配合用于限制调压螺钉7轴向移动。电涡流传感器15还包括设置在探头18周向上的密封压板17，先导阀体14下端的螺纹孔周向上开有密封槽，密封槽内设置有密封圈20，电涡流传感器15的密封压板17与密封圈20压紧配合实现密封。电涡流传感器15还包括设置在探头18中空腔体内的探头骨架22，测量线圈23套装在该探头骨架22上，且测量线圈23的外侧还设置有与探头18的螺纹外壳相连接的线圈保护壳21。
在图2中溢流阀先导阀开启压力由压力调节装置决定，先导阀的压力调节装置包括调节手轮5、调压螺钉7、螺母8、挡块9、调节杆10和调压弹簧11。调节手轮5与调压螺钉7固定相连，调压螺钉7与螺母8通过螺纹连接。调节开启压力时，旋转调节手轮5带动调压螺钉7和调节杆10旋进或后退，以此调节调压弹簧11的预压缩量改变先导阀阀芯的开启压力。先导阀座13与先导阀体14固定相连，先导阀座13上开设有固定节流孔。调压弹簧11利用弹簧力将先导阀芯12顶在先导阀座13上，固定节流孔被堵死，先导阀处于关闭状态。系统压力超过调压弹簧11的弹簧预紧力时，先导阀芯12与先导阀座13相离，固定节流孔打开，先导阀处于开启状态。
主阀芯2上开有阻尼孔，先导阀下端开有阶梯孔，阶梯孔经主阀芯2的中间孔与主阀出油口相连。当系统压力超过调压弹簧11的预紧力时，先导阀开启，油液经进油口、主阀芯2的阻尼孔、先导阀座13的固定节流孔、先导阀腔、阶梯孔、主阀芯2的中间孔由出油口流出。油液由主阀下腔流经主阀芯2的阻尼孔至上腔，由于阻尼孔作用使主阀上腔油液压力下降，当主阀上下两腔压力差超过主阀弹簧1的预紧力和主阀芯2自重之和时，主阀芯2与主阀座3相离，主阀处于开启状态。
电涡流传感器15呈十字型结构，由密封压板17和探头18组成，密封压板17用于限位和密封，探头18用于位移测量。电涡流传感器15通过螺纹孔与先导阀体14实现螺纹固定连接及螺纹密封。探头18是由直径6mm、长度20mm和直径5.5mm、长度5mm两段圆柱体组成；密封压板是外径15.6mm、内径6mm、厚度2.78mm的圆环。先导阀体14下端螺纹孔深13.12mm，探头18的外螺纹直径6mm，与先导阀体14螺纹连接深度12.54mm。
电涡流传感器15由密封压板17和探头18两部分构成，密封压板17用于限位和密封，探头18用于位移测量。探头18内开有中空腔体，腔体顶端设有测量线圈23，测量线圈23绕至在探头骨架22上，后端开口与先导阀体14开设的中空腔体相连，用于引出延伸电缆19。电涡流传感器15外壳分为前后两段，前段外壳是线圈保护壳21，后段外壳是设有长度为12.54mm螺纹的螺纹外壳，两段外壳与密封压板17是一个整体。
为满足溢流阀的整体密封效果，螺纹孔口处开设密封槽，密封圈设置于密封槽内。同时，电涡流传感器15与先导阀体14的螺纹连接实现了螺纹密封，加强了溢流阀整体密封效果。
根据法拉第电磁感应定律，通过对传感器测量线圈23施加高频正弦激励信号电压u，测量线圈23就会产生正弦交变磁场，它使处于此正弦交变磁场中的金属导体表面产生电涡流i2，如图11所示。电涡流i2又会产生交变磁场h2，其方向与正弦交变磁场h1相反，并阻碍正弦交变磁场h1的强弱变化，测量线圈23阻抗也相应发生变化。测量线圈23阻抗的变化程度取决于阀芯材料、线圈尺寸、线圈激励频率、线圈与阀芯间距离等参数。保持其余参数不变，只改变线圈与阀芯间距离，测量线圈23的阻抗就成为线圈与阀芯间距离的单值函数，且保持一一对应的关系。
为便于分析，将被测阀芯抽象为短路线圈，电涡流传感器等效电路如图12所示。r1、l1是传感器测量线圈的电阻和电感，r2、l2是阀芯的电阻和电感，m是传感器测量线圈和阀芯之间的互感系数，传感器测量线圈的输入激励电压为u，根据基尔霍夫电压平衡方程，等效电路的平衡方程如下：
从而得传感器测量线圈等效电阻和等效电感为：
在图13中，电涡流传感器线性量程2.0mm，线性起始点0.4mm，在电涡流传感器线性量程范围内，被测主阀芯每次移动0.1mm，记录不同检测距离下传感器的电压输出值，并对输出的电压值进行线性拟合。经过线性拟合，拟合曲线的判定系数是0.999413，斜率是4.6305。这表明电涡流传感器的灵敏度较高，且输出线性度高，能够满足溢流阀主阀芯位移信号的测量。