[发明专利]工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于工程机械液压缸及导轨动态摩擦参数测试实验装置及其测试方法，特别是一种能够同时进行工程机械液压缸和滑动导轨结合面的动态摩擦参数进行测试的实验装置和测试方法。

背景技术

液压缸和导轨是工程机械系统中广泛应用的组件或部件。液压缸或导轨组件结合面摩擦直接影响其所在机械系统的定位与运动精度。由于一直以来对摩擦的测定及建模工作不足，往往出现液压系统执行机构定位不准的问题。因此需要发明一种简单易行并且准确的测定典型机械部件摩擦参数的实验装置及其测试方法。工程机械作业时，时常受到冲击载荷的影响，因此所建立的摩擦特性测试装置中，应当可以实现在不同类型冲击载荷作用下系统的快速响应速度跟踪功能。

摩擦是一种复杂的物理现象，不仅具有速度、加速度依赖性，而且具有滞回和记忆特性。通常情况下，无论是在系统设计，还是在仿真及其实验参数的确定过程中，摩擦环节往往被简单地处理成库伦摩擦力、粘性摩擦力抑或静摩擦力(Stribek效应)的形式。国内外学术界一直以来从未停止对摩擦建模的研究。在学术界内，面向控制过程的模型中有两个摩擦模型应用较广泛：一是Canudas de Wit C等人于1995年发表在《IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL》40卷3期的论文“A new model for control of systems with friction”提出的LuGre模型；二是Lampaert V和Al-Bender F等人于2003年在俄罗斯圣彼得堡召开的IEEE International Conference on Physics and Control会议上发表的论文“A generalized maxwell-slip friction model appropriate for control purposes”提出的GMS模型。两种摩擦模型的参数均需先进行动态摩擦特性测试，然后通过参数辨识来确定。在现有技术中，还没有能同时对工程机械液压缸及导轨的摩擦特性进行测试的试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，其方便易行且能够同时对液压缸和导轨副的摩擦力参数进行测试。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，包括被测液压缸、加载液压缸、对接机构、拉压力传感器、轮辐式力传感器、滑块、导轨及位移传感器，所述被测液压缸的轴线、加载液压缸的轴线与所述导轨在同一水平面内，所述加载液压缸的活塞末端连接所述轮辐式力传感器，所述轮辐式力传感器另一端连接于所述对接机构上，所述对接机构另一端连接所述被测液压缸的活塞，所述对接机构上在所述轮辐式力传感器外侧可拆卸连接所述拉压力传感器，所述拉压力传感器另一端连接所述滑块，所述滑块位于所述导轨上，所述位移传感器设置于靠近所述加载液压缸的活塞处。

本发明工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，其中，还包括四个固定支座，所述四个固定支座上均开有一安装孔，四个所述安装孔的中心在同一直线上，所述被测液压缸沿长度方向的两端分别安装于两固定支座的安装孔内，所述加载液压缸沿长度方向的两端分别安装于另外两固定支座的安装孔内。

本发明工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，其中，所述四个固定支座均固定于工作平台上，所述位移传感器设置于所述工作平台上。

本发明工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，其中，所述导轨为一组，所述一组导轨分别位于所述被测液压缸的两侧，所述滑块为两块，所述滑块与导轨一一对应。

本发明工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，其中，所述工作平台上固定有导轨支架，所述导轨固定于所述导轨支架上。

本发明工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置，其中，所述对接机构与所述拉压力传感器之间设置有万向节，所述万向节与所述对接机构之间可拆卸连接。

本发明采用上述工程机械液压缸及导轨的摩擦特性测试装置进行工程机械液压缸的摩擦特性测试方法，包括以下步骤：

(一)将所述拉压力传感器及万向节拆除；

(二)测试静态摩擦力：

设置常值跟踪速度v和加载力F_l，使被测液压缸通过对接机构在加载液压缸的带动下以理论速度匀速运动；