[发明专利]一种液压缸带载动摩擦力特性的测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于液压元件测试技术领域。具体涉及一种液压缸带载动摩擦力特性测试系统及测试方法。

背景技术

液压系统因具有功率大、响应快、精度高等优点而被广泛应用于冶金生产设备的重要部位。液压缸是液压系统的执行机构，它在带载运动过程中的摩擦力大小对整个液压系统的性能有很大的影响，非线性的摩擦力不仅要带来动态死区，而且对稳定性和频宽也要带来不利的影响，因此对液压缸的带载动摩擦力特性进行精确测试非常必要。尤其是低摩擦伺服液压缸、轧机液压压下(AGC)伺服液压缸等要求苛刻的伺服液压缸，过大的摩擦力容易产生极限环振荡，并产生静态死区和动态死区，降低液压缸的响应频率，必须在安装到生产线上之前对其摩擦力进行精确测试。

目前液压缸的动摩擦力测试方法主要存在以下几个方面的问题：

1、目前伺服液压缸带载动摩擦力测试无相应国家标准，如按普通液压缸(GB/T 15622-2001，液压缸试验方法)，采用两个液压缸对顶的方式进行加载，通过检测两个液压缸两腔的负载压差，计算被测试液压缸的摩擦力。这种方法的测试结果中包含了加载液压缸的摩擦力，结构比较复杂，测试精度也受影响。

2、现有的对伺服液压缸摩擦力测试的研究与实践(曾良才.大型轧机自动辊缝控制伺服缸的摩擦力自动测试.液压与气动，2002(1)，pp26-28；罗富生，赵连利，周士昌.液压压下伺服缸的密封及摩擦力的研究，1996(5)，pp15-16)中，只进行了伺服液压缸启动摩擦力的测试研究，而没有进行伺服液压缸带载动摩擦力的测试研究。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种系统结构简单、测试精确、自动化程度高的液压缸带载动摩擦力的测试系统和测试方法。

为实现上述目的，本发明的测试系统采用的技术方案是：油泵与电机同轴联接，油泵的吸油口与油箱相通，油泵的出油口通过过滤器与电液伺服阀的P口相通，电液伺服阀的A口或B口与被测试液压缸的无杆腔相通，电液伺服阀的B口或A口封闭；被测试液压缸的有杆腔和电液伺服阀的T口与油箱相通；在电液伺服阀的P口压油管路与T口回油管之间联接有电磁溢流阀，被测试液压缸安装在闭式机架内。

在被测试液压缸有杆腔端的缸体端面和闭式机架间装有位移传感器，位移传感器与数据采集卡的A/D-1口电连接；电液伺服阀的A口或B口与被测试液压缸的无杆腔相连的管路上装有压力传感器，压力传感器与数据采集卡的A/D-2口电连接；伺服放大器的一端与电液伺服阀的电磁铁电连接，伺服放大器的另一端与数据采集卡的D/A口电连接，数据采集卡和计算机辅助测试软件安装在计算机内。

闭式机架[1]的最大弹性变形量大于油缸活塞在测试区间的最大位移量ΔS_max。

计算机辅助测试软件的主流程为：

S1-1：设置参数最大位移量ΔS_max＝1～2mm，初始化测试变量，控制电压u₀＝0，回程标记flag＝0；

S1-2：扫描A/D-1通道和A/D-2通道，显示并记录A/D-1口活塞初始位移S₀和A/D-2口无杆腔初始压力P₀；

S1-3：由D/A-1通道送出控制电压，u_n+1＝u_n+Δu；

S1-4：扫描A/D-1通道，记录活塞位移S_n＝U_A/D，扫描A/D-2通道，记录无杆腔压力P_n＝U_A/D；

S1-5：计算位移量ΔS＝S_n-S₀，判断位移量ΔS是否大于等于最大位移量ΔS_max，若不是则返回到S1-3，若是则继续下一步；

S1-6：判断回程标记flag是否为零，若不是则跳到S1-8，若是则继续下一步；

S1-7：控制电压增值反向Δu＝-Δu，回程标记flag＝1；

S1-8：判断位移量ΔS是否大于零；若是则返回到S1-3，若不是则继续下一步；

S1-9：以位移S_n为横坐标，压力P_n与无杆腔面积S的乘积P_nS为纵坐标，绘制带载动摩擦力特性曲线；

S1-10：从曲线上读取对应同一位移值S_n的P_nS值，计算它们的差值并除以2，即为带载动摩擦力f，取f的最大值作为最大带载摩擦力。