一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統及測試方法

2023-12-08 07:50:51 3

專利名稱：一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統及測試方法
技術領域：
本發明屬於液壓元件測試技術領域。具體涉及一種液壓缸空載啟動摩擦力測試系統及測 試方法。
背景技術：
液壓系統因具有功率大、響應快、精度高等優點而被廣泛應用於冶金生產設備的重要部 位。液壓缸是液壓系統的執行機構，它的空載啟動摩擦力大小直接影響整個系統性能，因此 對液壓缸啟動摩擦力特性進行精確測試非常必要。尤其是低摩擦伺服液壓缸、軋機液壓壓下 (AGC)伺服液壓缸等要求苛刻的伺服液壓缸，空載啟動摩擦力過大對控制系統的直接後果 是增加死區、滯環等非線性因素，使控制系統的動、靜態性能變差(花克勤.機電一體化產品 一一伺服缸易忽略的幾個設計要點.機械設計與製造,2004.(l),pp58-61)，必須在安裝到生產線上 之前對其啟動摩擦力進行精確測試。
目前伺服液壓缸的空載啟動摩擦力測試方法主要存在以下幾個方面的問題
1、 伺服液壓缸啟動摩擦力測試無相應國家標準，伺服液壓缸的啟動摩擦力極小，如按普 通液壓缸(GB/T 15622—2001，液壓缸試驗方法)啟動摩擦力測試方法進行，根本無法準確 測試伺服液壓缸啟動摩擦力(曾良才.大型軋機自動輥縫控制伺服缸的摩擦力自動測試.液壓與 氣動，2002(l),pp26-28)。
2、 採用手動泵慢速打壓和光線示波器記錄壓力曲線的方法對伺服液壓缸進行啟動摩擦力 測試(羅富生,趙連利,周士昌.液壓壓下伺服缸的密封及摩擦力的研究,1996(5),ppl5-16)，這種 方法手工操作，壓力調節不連續，測試效果不好，方法落後，效率低。
3、 用一臺小伺服液壓缸作為加載缸,對被測試伺服缸進行緩慢加載,通過檢測加載小伺服 液壓缸兩腔壓力，轉換成被測試大伺服液壓缸的啟動摩擦力(曾良才.大型軋機自動輥縫控 制伺服缸的摩擦力自動測試.液壓與氣動，2002(l),pp26-28)，這種方法的測試結果中包含了小 伺服液壓缸的動摩擦力，結構比較複雜，測試精度也受影響。

發明內容
本發明旨在克服上述技術缺陷，目的是提供一種系統結構簡單、測試精確、自動化程度 高的伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統和測試方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是油泵的吸油口與油箱相通，油泵的出油口 通過過濾器與電液伺服閥的P 口相通，電液伺服閥的A 口或B 口與節流閥的A 口相通，電 液伺服閥的A 口或B 口和節流閥的A 口相連的管路與被測試液壓缸的無杆腔相通，電液伺服 閥的B 口或A 口封閉。被測試液壓缸的有杆腔、節流閥的B 口和電液伺服閥的T 口與油箱 相通；在油泵的出油口管路與電液伺服閥T口的回油管路上聯接有電磁溢流閥。
被測試液壓缸的活塞杆上設置有位移傳感器，位移傳感器與數據採集卡的A/D-l 口電連 接；電液伺服閥的A 口或B 口與節流閥的A 口相連的管路上裝有壓力傳感器，壓力傳感器與 數據採集卡的A/D-2 口電連接；伺服放大器的一端與電液伺服閥的電磁鐵電連接，伺服放大 器的另一端與數據採集卡的D/A-l 口電連接，數據採集卡和計算機輔助測試軟體安裝在計算 機內。
計算機輔助測試軟體的主流程為
Sl-1:設置參數總記錄點數N:500，初始化測試變量，計數點r^O,控制電壓ucH); Sl-2:掃描A/D-l通道和A/D-2通道，顯示並記錄A/D-l 口活塞初始位移So和A/D-2 口
無杆腔初始壓力Po;
Sl-3:由D/A-l通道送出控制電壓，unw=un+Au;
Sl-4:計數點累加11=11+1;
Sl-5:掃描A/D-l通道，記錄活塞位移Sn=ua/d，掃描A/D-2通道，記錄無杆腔壓力P^Ua/d;
Sl-6:判斷Sn是否大於So;若不是則返回到Sl-3，直到Sn大於So;
Sl-7:判斷計數點n是否大於等於N;若不是則返回到Sl-4，直到n大於等於N;
Sl-8:以計數點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪製啟動壓力曲線51- 9:從曲線讀出空載啟動壓力值，與被測試液壓缸的活塞面積相乘得出空載啟動摩擦力值。
利用"一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統"進行伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測
試，先進行無杆腔啟動摩擦力的測試
52- 1:調定電磁溢流閥壓力，啟動電機，液壓系統開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟體；
S2-3:在計算機輔助測試軟體中設置參數總記錄點數N，開始測試； S2_4:等待伺服液壓缸無杆腔的空載啟動摩擦力測試結果；
S2-5:將伺服液壓缸無杆腔的空載啟動壓力曲線及其計算結果存檔列印；
5S2-6:關閉電機，停止液壓系統工作；
S2-7:退出計算機輔助測試軟體，關閉計算機，結束。
有杆腔啟動摩擦力測試與無杆腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸的有杆腔與電 液伺服閥的A口相通，無杆腔直接接回油箱。
由於釆用上述技術方案，本發明具有系統結構簡單、測試精確、自動化程度高、適合所 有液壓缸空載啟動摩擦力精確測試的優點，具體表現在
1、 電液伺服閥與節流閥的配合進行精確壓力調節，壓力傳感器進行壓力檢測，位移傳感 器進行位移檢測，計算機輔助測試軟體處理測試結果，系統結構簡單。
2、 由計算機輔助測試軟體的D/A通道輸出斜坡控制信號，經伺服放大器轉換為功率放 大的電流信號，驅動電液伺服閥的電磁鐵，從而精確控制電液伺服閥P 口到A口或B口的流 量，由於節流閥的作用，在電液伺服閥的A 口或B 口和節流閥的A 口相連的管路上便建立起 與控制信號對應的並從OMPa開始可調的液壓壓力，特別是從OMPa起步並連續可調，可準 確測定液壓缸空載啟動摩擦力。
3、 在整個測試過程中計算機輔助測試軟體通過A/D-l和A/D-2通道分別記錄壓力傳感器
所檢測到的無杆腔壓力信號和位移傳感器所檢測到的活塞位移信號，並繪製成被測試液壓缸 啟動壓力測試曲線，得出被測試液壓缸的空載啟動摩擦力，自動化程度高。
4、 木發明適合所有液壓缸空載啟動摩擦力精確測試，尤其是低摩擦伺服液壓缸、軋機液 壓壓下(AGC)伺服液壓缸空載啟動摩擦力精確測試。


圖1是本發明的一種測試系統示意圖； 圖2是本發明的一種測試方法示意圖； 圖3是本發明的一種測試軟體主流程框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步描述，並非對保護範圍的限制 一種用於測定伺服液壓缸啟動摩擦力的測試系統，如圖l所示油泵4的吸油口與油箱
5相通，油泵4的出油口通過過濾器7與電液伺服閥8的P口相通，電液伺服閥8的A口與 節流閥2的A 口相通，電液伺服闊8的A 口和節流閥2的A 口相連的管路與被測試液壓缸 13的無杆腔相通，電液伺服閥8的B 口封閉；被測試液壓缸13的有杆腔、節流閥2的B 口 和電液伺服閥8的T 口與油箱5相通。在油泵4的出油口管路與電液伺服閥8T 口的冋油管路上聯接有電磁溢流閥3。
被測試液壓缸13的活塞杆上設置有位移傳感器l，位移傳感器1與數據採集卡10的A/D-l 口電連接；電液伺服閥8的A 口與節流閥2的A 口相連的管路上裝有壓力傳感器12，壓力 傳感器12與數據採集卡10的A7D-2 口電連接；伺服放大器9的一端與電液伺服閥8的電磁 鐵電連接，伺服放大器9的另一端與數據採集卡10的D/A-1 口電連接，數據採集卡10和計 算機輔助測試軟體11安裝在計算機內。
計算機輔助測試軟體11的主流程如圖3所示
Sl-l:設置參數總記錄點數N二500，初始化測試變量，計數點11=0，控制電壓110=0; Sl-2:掃描A/D-l通道和A/D-2通道，顯示並記錄A/D-l 口活塞初始位移So和A/D-2 口 無杆腔初始壓力P0;
Sl-3:由D/A-l通道送出控制電壓，un+1=un+Au; Sl-4:計數點累加11=11+1;
Sl陽5:掃描A/D-l通道，記錄活塞位移Sn=ua/d，掃描A/D-2通道，記錄無杆腔壓力P^Ua/d;
Sl-6:判斷S。是否大於Sq;若不是則返回到Sl-3，直到S。大於So;
Sl-7:判斷計數點n是否大於等於N;若不是則返回到Sl-4，直到n大於等於N;
Sl-8:以計數點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪製啟動壓力曲線51- 9:從曲線讀出空載啟動壓力值，與被測試液壓缸13的活塞面積相乘得出空載啟動摩
擦力值。
利用"一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統"進行伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測
試，先進行無杆腔啟動摩擦力的測試
52- l:調定電磁溢流閥壓力，啟動電機6，液壓系統開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟體ll;
S2-3:在計算機輔助測試軟體ll中設置參數總記錄點數N，開始測試；
S2-4:等待伺服液壓缸無杆腔的空載啟動摩擦力測試結果；
S2-5:將伺服液壓缸無杆腔的空載啟動壓力曲線及其計算結果存檔列印；
S2-6:關閉電機6，停止液壓系統工作；
S2-7:退出計算機輔助測試軟體ll，關閉計算機，結束；
有杆腔啟動摩擦力測試與無杆腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸13的有杆腔與
電液伺服閥8的A 口相通，無杆腔直接接回油箱5。在本具體實施方式
中，該測試系統的壓力為P二31.5MPa，電動機6為Y250M-4籠型異步 電動機，油泵4為A4VSOMA/70R-PPB13N00N變量柱塞泵，過濾器7為DFB-H60xlOC過濾 器，節流閥2為DVP61-10B/節流閥，電液伺服閥8為D661G30HOCO6NSX2HO電液伺服閥， 電磁溢流閥3為DBW20B-2-30B/315G24NZ5L電磁溢流閥，位移傳感器1為FX-5位移傳感 器，壓力傳感器12為HDA3845-B-010-000壓力傳感器，數據採集卡10為PCI-9118數據採 集卡，被測試液壓缸13是直徑為125mm的伺服液壓缸。
該測試系統的工作過程是變量柱塞泵4從油箱5吸油，由變量柱塞泵4產生的高壓油 經過過濾器7後，通過電液伺服閥8的P 口進入A 口 ，再通過節流閥2的A 口到B 口流回 油箱5;系統工作壓力由電磁溢流閥3進行控制，當系統工作壓力高於電磁溢流閥3調定值 時，電磁溢流閥3卸荷，變量柱塞泵4輸出液壓油經電磁溢流閥3回油箱5，實現高壓卸荷。
位移傳感器1輸出信號傳送到數據採集卡10，經A/D-l通道轉換後送入計算機輔助測試 軟體ll;壓力傳感器12輸出信號傳送到數據採集卡10，經A/D-2通道轉換後送入計算機輔 助測試軟體ll;由數據採集卡10的D/A-1通道輸出斜坡控制信號，經伺服放大器9轉換為 功率放大的電流信號，驅動電液伺服閥8的電磁鐵，從而精確控制電液伺服閥8的P 口到A 口的流量。由於節流閥2的節流作用，在電液伺服閥8的A 口和節流閥2的A 口相連的管路 上便建立起與控制信號對應的從OMPa開始可調的液壓壓力，隨著控制信號的增大，電液伺 服閥8控制液壓缸13的活塞從靜止到開始運動，當液壓缸13活塞杆上的位移傳感器1檢測 到位移量開始發生變化後，計算機輔助測試軟體11通過數據採集卡10的D/A-l通道輸出的 控制信號保持不變，直到設定測試時間結束。在整個測試過程中，計算機輔助測試軟體ll通 過數據採集卡10的A/D-l和A/D-2通道分別記錄壓力傳感器12所檢測到的壓力信號和位移 傳感器1所檢測到的位移信號。
在測試過程中，本具體實施方式
以測試時間為橫坐標，計算機輔助測試軟體ll記錄的壓 力信號和位移信號分別作為縱坐標，繪製成如圖2所示的被測試液壓缸13的啟動壓力測試曲 線。通過曲線可讀出當位移S開始發生變化時所對應的被試液壓缸13的空載啟動壓力值 P=0.05MPa，空載啟動壓力P與被測試液壓缸13活塞面積S的乘積f=PS=0.05x0.003m2=150N， 即為被試液壓缸13的空載啟動摩擦力。
因此，本具體實施方式
具有系統結構簡單、測試精確、自動化程度高、適合所有液壓缸 空載啟動摩擦力精確測試的特點。
權利要求
1、一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統，其特徵在於油泵[4]的吸油口與油箱[5]相通，油泵[4]的出油口通過過濾器[7]與電液伺服閥[8]的P口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口與節流閥[2]的A口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口和節流閥[2]的A口相連的管路與被測試液壓缸[13]的無杆腔相通，電液伺服閥[8]的B口或A口封閉；被測試液壓缸[13]的有杆腔、節流閥[2]的B口和電液伺服閥[8]的T口與油箱[5]相通；在油泵[4]的出油口管路與電液伺服閥[8]T口的回油管路上聯接有電磁溢流閥[3]；被測試液壓缸[13]的活塞杆上設置有位移傳感器[1]，位移傳感器[1]與數據採集卡[10]的A/D-1口電連接；電液伺服閥[8]的A口或B口與節流閥[2]的A口相連的管路上裝有壓力傳感器[12]，壓力傳感器[12]與數據採集卡[10]的A/D-2口電連接；伺服放大器[9]的一端與電液伺服閥[8]的電磁鐵電連接，伺服放大器[9]的另一端與數據採集卡[10]的D/A-1口電連接，數據採集卡[10]和計算機輔助測試軟體[11]安裝在計算機內。
2、 根據權利要求l所述的伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統，其特徵在於所述的計 算機輔助測試軟體[ll]的主流程為Sl-l:設置參數總記錄點數^500，初始化測試變量，計數點n-O,控制電壓uo-O; Sl-2:掃描A/D-1通道和A/D-2通道，顯示並記錄A/D-1 口活塞初始位移So和A/D-2 口無杆腔初始壓力P0;SI-3:由D/A-l通道送出控制電壓，un+1=un+Au; Sl-4:計數點累加r^n+l;Sl-5:掃描A/D-l通道，記錄活塞位移Sn=UA/D，掃描A/D-2通道，記錄無杆腔壓力Pn=UA/D;Sl-6:判斷Sn是否大於S。；若不是則返回到Sl-3，直到Sn大於S。；Sl-7:判斷計數點n是否大於等於N;若不是則返回到Sl-4，直到n大於等於N;Sl-8:以計數點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪製啟動壓力曲線圖；51- 9:從曲線讀出空載啟動壓力值，與被測試液壓缸[13]的活塞面積相乘得出空載啟動摩擦力值。
3、 一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試方法，其特徵在於利用"一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統"，先進行無杆腔啟動摩擦力的測試52- l:調定電磁溢流閥壓力，啟動電機[6]，液壓系統開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟體[ll];S2-3:在計算機輔助測試軟體[11]中設置參數總記錄點數N，開始測試；S2-4:等待伺服液壓缸無杆腔的空載啟動摩擦力測試結果；S2-5:將伺服液壓缸無杆腔的空載啟動壓力曲線及其計算結果存檔列印；S2-6:關閉電機[6]，停止液壓系統工作；S2-7:退出計算機輔助測試軟體[ll]，關閉計算機，結束；有杆腔啟動摩擦力測試與無杆腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸[13]的有杆腔與電液伺服閥[8]的A 口相通，無杆腔直接接回油箱[5]。
全文摘要
本發明涉及一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統及測試方法。其技術方案是油泵[4]的出油口通過過濾器[7]與電液伺服閥[8]的P口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口與節流閥[2]的A口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口和節流閥[2]的A口相連的管路與被測試液壓缸[13]的無杆腔相通。被測試液壓缸[13]的活塞杆上設置有位移傳感器[1]，位移傳感器[1]與數據採集卡[10]的A/D-1口電連接；電液伺服閥[8]的A口或B口與節流閥[2]的A口相連的管路上裝有壓力傳感器[12]，壓力傳感器[12]與數據採集卡[10]的A/D-2口電連接；數據採集卡[10]和計算機輔助測試軟體[11]安裝在計算機內。本發明具有測試精確、自動化程度高的特點。
文檔編號G01L9/00GK101441122SQ20081023676
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者付連東, 盧雲丹, 張濟民, 曾良才, 梁媛媛, 湛從昌, 陳奎生, 陳新元, 黃富瑄 申請人:武漢科技大學