液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)是大直徑、長(zhǎng)行程（最 長(zhǎng)可達(dá)20m)的液壓缸。這些液壓缸在工作過(guò)程中絕大 部分要求有行程檢測(cè)或速度控制， 通過(guò)對(duì)所測(cè)信號(hào)的 數(shù)據(jù)處理后再作為控制信號(hào)來(lái)控制液壓缸的行程和速 度，來(lái)滿足啟閉機(jī)閘門各種啟閉特性的要求，如人字門 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)要求根據(jù)閘門啟閉時(shí)的受力狀態(tài)， 調(diào)節(jié)推拉速度；在首程段要求緩速行進(jìn)以及雙缸必須保持同步等。為對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)中大型液壓缸行程檢測(cè)和控制，近年來(lái)國(guó)外推出一項(xiàng)新技術(shù)--陶瓷測(cè)量系統(tǒng)。這一技術(shù)的主要特點(diǎn)是在液壓缸的活塞桿上加工出具有一定齒距的溝槽，在其表面涂上一層陶瓷，使活塞桿外表是光滑的圓柱表面；在缸蓋上嵌入一套傳感器，當(dāng)塞桿移動(dòng)時(shí)， 利用活塞桿導(dǎo)磁性和槽內(nèi)填充材料導(dǎo)磁性的不同檢測(cè)其位移。 對(duì)檢測(cè)的位移信號(hào)經(jīng)一定的處理后，就可用于對(duì)液壓缸位移、速度以及雙缸的同步控一制。 這 技術(shù)具有很高的可靠性，維修方便，適用于熱議長(zhǎng)度的活塞桿，受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注。在20世紀(jì)90年代中、后期，在我國(guó)部分水利工程一項(xiàng)目上引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)， 但經(jīng)過(guò) 段時(shí)間的使用暴露出 一些問(wèn)題， 主要是液壓缸的密封圈容易損壞。 分析認(rèn)為，液壓缸的活塞桿采用陶瓷涂層后，含油性能遠(yuǎn)不如 鏡銘涂層，雖然抗腐蝕能力提高了，但潤(rùn)滑性能降低， 使液壓缸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封件很容易磨損、失效。 另外，液壓缸所使用的密封件多是用于金屬表面，而陶瓷 屬非金屬，因此直接使用原有的密封件，耐磨性很難保證。解決陶瓷表面活塞桿的密封問(wèn)題是CIMS技術(shù)在 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)中應(yīng)用的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)兩年多的努力，研制出 新型內(nèi)置式磁致伸縮位移傳感器， 可用于普通的表面鏡銘活塞 桿， 方便地實(shí)現(xiàn)了液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的位置控制和雙缸同步 控制，并具有很高的控制精度。
2新型行程檢測(cè)裝置的組成及工作原理
新型行程檢測(cè)裝置是內(nèi)置式的， 其結(jié)構(gòu)與陶瓷測(cè) 量系統(tǒng)相似，由活塞桿和傳感元件組成。在活塞桿上加 工有具有一定齒距的溝槽，傳感元件裝在缸蓋上。我們研制的行程檢測(cè)裝置在齒形、 活塞桿表面涂層以及傳 感元件等方面與CIMS都不相同。
2.1齒形設(shè)計(jì)
齒形的設(shè)計(jì)是以其加工工藝性， 與傳感器性能的匹配和簡(jiǎn)化電路為前提， 經(jīng)過(guò)對(duì)幾種齒形的對(duì)比試驗(yàn)一種比較合適的齒形，齒形為矩形齒，和分析，優(yōu)選出齒距20mm, 凹槽寬10mm, 齒深0.5--0.8mm 。這種齒形可在一般精度的車床上加工，即使液壓缸行程長(zhǎng)達(dá)十幾米，只要車床的長(zhǎng)度足夠，使用較耐磨的 刀具，加工并不困難，如用數(shù)控機(jī)床加工就更為簡(jiǎn)便和 可靠。
2.2活塞桿涂層
活塞桿涂層可有多種方案，可根據(jù)啟閉機(jī)的實(shí)際 工況，由用戶適當(dāng)選取。這里介紹幾種我們?cè)囼?yàn)過(guò)的可 行方案。
I. 黃銅－鎖銘方案先在齒槽中燒焊或噴涂黃銅，將齒槽填滿。然后將外圓加工一次，成光滑外表面，再像一般活塞桿一樣鎖銘。
2.噴涂陶瓷方案 將齒槽噴涂滿陶瓷，并在圓柱外表也噴涂上一定厚度的陶瓷層，然后將外圓磨到所需 的活塞桿尺寸。
3. 噴涂銖銘合金方案 將齒槽噴涂滿銖銘合金，并 在圓柱外表也噴涂上一定厚度的鏡絡(luò)合金，然后將外 圓磨到所需的尺寸。
常用的噴涂方法有氧乙炊噴涂、等離子噴涂、爆炸 噴涂和超音速噴涂等幾種，其中以等離子噴涂和爆炸 噴涂為好，它們有較好的粘接強(qiáng)度和致密性，價(jià)格也適 中。氧乙塊噴涂易使活塞桿因受熱而變形大，超音速噴 涂費(fèi)用高，不推薦使用。
2.3傳感器設(shè)計(jì)
測(cè)量位移的傳感器有霍爾效應(yīng)器、磁敏電阻和電 感傳感器。使用霍爾效應(yīng)器件的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信號(hào)容易處理，但溫漂較大，長(zhǎng)期戶外使用不易穩(wěn)定。磁敏 電阻傳感器是一種比較理想的器件，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟 的產(chǎn)品。電感傳感器需要配有調(diào)制解調(diào)電路，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性較好。我們研制的新型內(nèi)置式傳感器采用了電感式傳感 元件。為平衡液壓缸承載后造成的活塞桿與缸蓋間沿 圓周方向的間隙不均勻，傳感器在液壓缸端蓋上沿圓 周方向布置4個(gè)，分成兩組，每組兩個(gè)，上下對(duì)稱布置。 為區(qū)分位移的方向，兩組在軸向有一相距。該傳感器為圓柱形線圈，直徑約為1/2齒槽周期，理論計(jì)算和實(shí)際 實(shí)驗(yàn)均表明，當(dāng)齒槽為1/2齒距時(shí)，矩形齒形可使電感 線圈的電感變化近似于正弦曲線， 這樣的信號(hào)變化規(guī)律便于處理，同時(shí)也比較有利于加工制造。經(jīng)后面的細(xì)分電路處理，可使齒距較寬的齒形（如20mm)也能達(dá)到很高的控制精度。
新型內(nèi)置式位移傳感器可適用于液壓缸的任何行程長(zhǎng)度的檢測(cè)，具有較好的穩(wěn)定性、抗干擾性和溫度變化的適應(yīng)性，可按啟閉機(jī)工況要求設(shè)定的 ＂ 位置－速度”曲線完成全行程的速度控制。并達(dá)到很高的測(cè)量和控制精度：分辨率為1 mm, 測(cè)董精度為士(l+-0.01%L) mm(L為缸行程），控制精度<蟻3+-0.01 雙缸同步控制精度<互3+-0扔%L)mm (當(dāng)液壓缸速度≤5m/min時(shí)）。
傳感器的檢測(cè)信號(hào)再經(jīng)轉(zhuǎn)換等處理后，分別供顯示器、可編程控制器(PLC)作顯示信號(hào)和控制信號(hào)。
3模擬試驗(yàn)
為了檢驗(yàn)所研制的傳感器性能，及其在液壓缸位 置和雙缸同步控制上的應(yīng)用， 我們建立了模擬某重點(diǎn)水利工程船閘人字門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行工況的試驗(yàn) 裝置。該裝置主要 由三部分組成：模擬門、模擬液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。模擬門按人字形布置，每扇門各由一臺(tái)裝有內(nèi)置 式傳感器的液壓缸驅(qū)動(dòng)， 試驗(yàn)液壓缸參數(shù)為：中100/ 中80Xl000(tnm), 可滿足該船閘人字門液壓?jiǎn)㈤] 機(jī)進(jìn)行1/10行程(7276mm)模擬試驗(yàn)的要求。液壓系統(tǒng)是采用比例變量泵進(jìn)行容積調(diào)速。每個(gè) 液壓缸由一臺(tái)比例變量泵供油。經(jīng)電控系統(tǒng)控制比例 伺服閥，來(lái)調(diào)節(jié)變董泵的排量，從而控制液壓缸的運(yùn)動(dòng) 速度和位移。比例變量泵是利用國(guó)產(chǎn)液控變量泵進(jìn)行 改制，配以進(jìn)口Bosch公司的比例伺服閥和自制放大 器組成的。
了比較好的結(jié)果。
3.1單缸模擬試驗(yàn)
單缸模擬試驗(yàn)可完成液壓缸內(nèi)置式位移傳感器的 “定位精度” 和 “重復(fù)性能“檢測(cè)、液壓缸位置控制試驗(yàn) 和速度控制試驗(yàn)。在進(jìn)行速度控制試驗(yàn)時(shí)，首先根據(jù)啟閉機(jī)實(shí)際工 況要求作出位置－速度控制曲線，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的 處理，變成PLC可直接接受的數(shù)字量（離散點(diǎn)）信號(hào)，通過(guò)PLC的通訊模塊傳給CPU,再經(jīng)過(guò)DIA轉(zhuǎn)換變成比 例變量泵可接受的模擬量信號(hào) (0
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