[发明专利]伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置及方法

说明书

本发明涉及伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置及方法。该装置包括：对伺服液压缸现有结构进行的适当改进以便于光纤光栅的铺设，该监测方法是通过光纤光栅传感器对伺服液压缸往复密封件进行实时监测，经智能化方法处理后对伺服液压缸往复密封件的磨损状态进行判断。本发明具有精度高，抗干扰能力强、可以在油液环境中安全工作，对于操作者的经验没有特别要求等优点。

技术领域

本发明涉及监测装置及方法，特别是一种伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置及方法。

背景技术

伺服液压缸是伺服控制系统中的终端执行机构，对于满足系统高响应和高精度的控制功能要求具有重要作用。液压往复密封件是用于其中的一类动密封元件，其作用是防止工作介质的泄漏，对于保证伺服液压缸安全和高效工作具有重要作用。在其工作过程中，活塞密封和缸筒之间以及活塞杆密封与活塞杆之间会存在着相对运动。随着时间推移，会引起液压往复密封件的磨损。对于具有较高频率响应要求的伺服液压缸来说，即使其中的往复密封件只是发生非常轻微的磨损，也将严重影响其动态响应精度，导致整个伺服控制系统无法正常工作。因此，在伺服液压缸的工作过程中及时和准确地监测往复密封件的磨损状态变化，对于保证伺服控制系统的可靠运行具有重要意义。

针对液压往复密封件的磨损问题，现有研究主要分为以下两个方面：

1.针对液压往复密封件摩擦特性的研究：

参考文献[1](黄富瑄,陈新元,陈奎生,陈忱.轧机压下大型伺服液压缸测试系统动摩擦力测试研究[J].液压与气动,2010(08):18-21.)：设计了闭式机架测试系统，可以对伺服液压缸往复工作过程中的动态摩擦特性进行测量和分析。

参考文献[2](Tran Xuan Bo,Hafizah Nur,Yanada Hideki.Modeling ofdynamic friction behaviors of hydraulic cylinders[J].Mechatronics,February2011v 22,n 1,p65-75)设计了专门的试验装置，可以在高压、高频和动态环境下分析液压往复密封的动态摩擦特性变化情况。

参考文献[3](Heipl Oliver,Murrenhoff Hubertus.Friction of hydraulicrod seals at high velocities[J].Tribology International 2015,(85):66-73)HeiplOliver等人设计了专门的试验台，可以在流体压力为100bar～500bar，活塞往复运动速度为10m/s，加速度为1000m/s²～5000m/s²，温度为20℃～100℃的条件下对液压杆密封的摩擦力变化情况进行测量和分析。通过该装置，他们对几种主要的密封材料(聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氨酯U型密封圈)在不同的速度、加速度、压力和温度等服役条件下的摩擦力变化情况进行了测试。

参考文献[4](吴琼,索双富,廖传军,黄伟峰,刘向锋.丁腈橡胶O形圈往复密封性能实验研究[J].润滑与密封，2012,37(2):29-33.)：以丁腈橡胶O型液压往复密封件为对象进行的试验研究结果表明，往复行程、往复速度、润滑介质、工作压力和预压缩率等条件的变化都会对液压往复密封件的摩擦特性产生影响。

参考文献[5](董峰.配副表面粗糙纹理对橡胶密封圈摩擦学性能影响研究[D].浙江工业大学,2017.)：采用柱/平面及销/平面两种接触形式，开展了干态及不同润滑工况下配副表面粗糙程度对丁腈橡胶摩擦磨损影响的试验研究，分析了丁腈橡胶的损伤机制，并利用3D光学轮廓仪、扫描电子显微镜和电子能谱仪等先进表面分析测试手段对丁腈橡胶以及配副的磨痕表面进行了分析测试。

参考文献[6]：以氟橡胶O型圈/不锈钢平面配副为研究对象,研究了不同接触载荷和位移幅值下氟橡胶O型圈的微动摩擦学特性。通过磨痕表面形貌进行扫描电镜及表面成分分析，研究了氟橡胶O型圈在微动作用下的运行行为、磨损机理及其损伤演变规律。