摘要：本文介绍一种电感式传感器在配重液压缸上的应用，配重液压缸行程达到最大时，活塞触发传感器，当信号触发器探测到这一衰减现象时，便把它转换成开关电信号，从而达到控制或测量的行程是否到位的目的。
关键词：液压缸 接近开关 原理 应用
The application of inductance sensor in the counterweight hydraulic cylinder
CHU Guijun，ZHANG Jingjing，Liu Peng，ZHENG Yuanyuan ZHANG Hongyuan
（Xuzhou XCMG Hydraulics Co.，Ltd. Xuzhou，Jiangsu 221004）
Abstract：This paper introduces the application of an inductance sensor on a counterweight hydraulic cylinder. When the stroke of the counterweight hydraulic cylinder reaches its maximum，Piston triggers the sensor. When the signal trigger detects this attenuation，it is converted into a switching electrical signal，so as to control or measure the position.
Keywords：hydraulic cylinder，approach switch，principle，application
0 引言
接近开关是一种非接触式探测开关，用于工业自动化控制系统，以实现检测、控制与输出环节全盘无触点化的新型开关元件。接近开关具有无触点、无磨损、无污染及无机械震动，反应灵敏、动作快、耗电量省、体积小、重量轻、安装调校方便等许多优点，所以接近开关的用途已远远超过其他类型的开关。本文介绍一种电感式传感器在配重液压缸上的应用，由配重油缸和耐高压接近开关组成，当配重液压缸行程达到最大时，活塞触发传感器，转换为开关电信号，从而达到控制或测量的行程是否到位的目的。
图1 带传感器配重油缸液压缸简图
1电感式接近开关
1.1. 原理
电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，通过高频交流电磁场以无磨损和非接触的方式检测金属物体。对普通传感器而言，它由LC高频振荡器、信号触发器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交流磁场，磁场由绕在铁氧体芯线圈上的LC振荡电路产生。当有金属物体接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，就会使该金属物体内部产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，当信号触发器探测到这一衰减现象时，便把它转换成开关电信号。由此识别出有无金属物体接近开关，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。
图2 电感式接近开关原理图
1.2. 衰减
接近开关的动作距离与被检测体的材质有关系，在相同厚度与感应面积的情况下，其动作距离之间的关系 为S铁 ＞S不锈钢＞S黄铜＞S铝。接近开关的磨损、被检测 体的氧化铁皮的逐渐沉积检测距离经常会发生局部变化造成检测信号丢失。
1.3. 检测距离
动作距离是指被检测物体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。
接近开关在实际工作中整定的距离，一般为额定动作距离的0.8倍。
1.4. 检测方式
电感式接近开关分为埋入式和非埋入式两种类型。埋入式的接近开关在安装上为齐平安装型，可与安装的金属物件形成同一表面；非埋入式的接近开关则需把感应头露出，以达到其长检测距离的目的。
图3 电感式接近开关检测方式
2 带电感式传感器的配重油缸
2.1.定制的电感式传感器
耐高压电感式传感器非常适合用于液压系统，他的前端具有一个特殊的密封圈沟槽和一个O型圈以保证其应用于50MPa的高压环境。内部线圈结构被完全密封包裹，检测有效距离2mm，以便能在油性液体中完全浸泡，进行动态检测。
图4 电感式接近开关示意图
2.2.安装定制传感器的接头座
配重油缸的传感器接头座采用35#钢材质，焊接性能好，一次加工成型，同轴性好，设计有20°倒角和退刀槽可保证传感器的顺利安装，防止O型圈。
图5 传感器接头座示意图
2.3. 传感器在配重油缸上的安装
传感器接头座被焊接在配重油缸导向套端缸体的外圆处，传感器通过M18×1的螺纹拧入到接头座中，通过O型圈与φ15的光孔配合进行密封，传感器的端部与缸筒内径齐平，当行程最大时，活塞与导向套接触，活塞的最大外圆触发传感器，输出信号提醒配重达到最大值。
图6 传感器与油缸的联接示意图
2.2. 配重油缸的加工要点
因缸筒内孔活塞上的密封在其上往复运动，故传感器的端部不能凸出缸径内表面；但因该耐高压传感器的检测距离仅仅2mm，需严格控制接头座及接头座到缸径内表面的距离。结合缸体的加工工艺（外圆粗车→锪沉孔→焊接→加工内孔→出厂试验），除严格控制接头座的尺寸和位置公差外：
控制缸筒外圆的粗车尺寸要求，如φ184±0.1和同轴度。
图7 缸筒外圆的粗车示意图
控制缸筒外圆的锪孔深度，锪深加工前复检，如要求φ184±0.1，若合格，则锪深10（0，-0.2）；若不合格，假设是φ184-0.5，锪深相应变浅，锪深10（-0.2，-0.4）。
图8 缸筒外圆的锪孔示意图
缸筒内孔是焊后加工，加工内孔时要保证基准，装卡对中，内孔加工成后复检接头座到内孔的尺寸H尺寸是否符合图纸要求。
图9 尺寸复检示意图
因接头座焊接后易出现焊接变形，导致φ15H9变形，传感器无法顺利拧入，还需增加修铰孔工序（需用带螺纹一体的铰刀修孔）。
2.3. 出厂检测要求
装配试验时必须用传感器接收装置进行信号测试，并在出厂试验报告中增加此项检验，同时需要检验员和操作人员确认签字。
图10 出厂检测要求
2.4. 便携式检测工装
与厂家合作开发便携式检测工装，具有以下优点：
1）、检测工装体积非常小，带蜂鸣提醒；
2）、内置电源，无连接线，小巧轻便，不受电源盒试验台的限制；
3）、可在无外接220V电源试验；
4）、小巧轻便，随身携带，连无接线多，便于车间使用，无安全隐患。
3 使用注意事项
3.1. 设计环节
1）、优化传感器接头座内孔的公差，平衡焊接变形的影响；
2）、传感器接头座增加有20°倒角和退刀槽，以便调节传感器的旋入深度。
3.2. 加工环节
1）、严格检验传感器的检测有效距离；
2）、严格控制此类传感器接头座精度，进货要用芯轴检验同轴度；
3）、严格控制外协粗车缸体外圆的精度，锪沉孔的深度；
4）、接头座焊接后需增加修铰孔工序（需用带螺纹一体的铰刀修孔）；
5）、装配试验时必须用传感器接收装置进行信号测试，并在出厂试验报告中增加此项检验。
3.3. 安装环节
1）、配重油缸试压完毕后再拧入传感器进行信号检测；
2）、全伸状态下拧入传感器，记录信号灯亮时传感器还能继续拧入的角度A，最后退回0.5A的角度；
3）、100%检测信号和O型圈封油是否合格。
4 总结
本文对耐高压接近开关的原理进行了分析，并对其在配重油缸上的应用进行了详细说明，从加工要点到出厂检测以及使用注意事项进行了分析和总结，对该类液压缸的设计时具有一定的参考和指导意义。
参考文献：
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作者简介：
褚桂君（1985-），男，山东省潍坊市，徐州徐工液压件有限公司，中级工程师，硕士，主要从事工程机械液压油缸的设计研发工作。
论文作者:褚桂君,张靖靖,刘朋,郑圆圆,张虹源
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/5
标签：传感器论文; 接近开关论文; 液压缸论文; 距离论文; 油缸论文; 电感式论文; 信号论文; 《基层建设》2018年第36期论文;