專利名稱：一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統(tǒng)及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓元件測試技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種液壓缸空載啟動摩擦力測試系統(tǒng)及測 試方法。
背景技術(shù)：
液壓系統(tǒng)因具有功率大、響應(yīng)快、精度高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于冶金生產(chǎn)設(shè)備的重要部 位。液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，它的空載啟動摩擦力大小直接影響整個系統(tǒng)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(tǒng)的直接后果 是增加死區(qū)、滯環(huán)等非線性因素，使控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能變差(花克勤.機電一體化產(chǎn)品 一一伺服缸易忽略的幾個設(shè)計要點.機械設(shè)計與制造,2004.(l),pp58-61)，必須在安裝到生產(chǎn)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(yīng)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、 采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(diào)節(jié)不連續(xù)，測試效果不好，方法落后，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(zhuǎn)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(jié)果中包含了小 伺服液壓缸的動摩擦力，結(jié)構(gòu)比較復雜，測試精度也受影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，目的是提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)和測試方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)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(jié)流閥的A 口相通，電 液伺服閥的A 口或B 口和節(jié)流閥的A 口相連的管路與被測試液壓缸的無桿腔相通，電液伺服 閥的B 口或A 口封閉。被測試液壓缸的有桿腔、節(jié)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(lián)接有電磁溢流閥。
被測試液壓缸的活塞桿上設(shè)置有位移傳感器，位移傳感器與數(shù)據(jù)采集卡的A/D-l 口電連 接；電液伺服閥的A 口或B 口與節(jié)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(shù)據(jù)采集卡的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(shù)據(jù)采集卡的D/A-l 口電連接，數(shù)據(jù)采集卡和計算機輔助測試軟件安裝在計算 機內(nèi)。
計算機輔助測試軟件的主流程為
Sl-1:設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)N:500，初始化測試變量，計數(shù)點r^O,控制電壓ucH); Sl-2:掃描A/D-l通道和A/D-2通道，顯示并記錄A/D-l 口活塞初始位移So和A/D-2 口
無桿腔初始壓力Po;
Sl-3:由D/A-l通道送出控制電壓，unw=un+Au;
Sl-4:計數(shù)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，記錄無桿腔壓力P^Ua/d;
Sl-6:判斷Sn是否大于So;若不是則返回到Sl-3，直到Sn大于So;
Sl-7:判斷計數(shù)點n是否大于等于N;若不是則返回到Sl-4，直到n大于等于N;
Sl-8:以計數(shù)點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪制啟動壓力曲線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(tǒng)"進行伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測
試，先進行無桿腔啟動摩擦力的測試
52- 1:調(diào)定電磁溢流閥壓力，啟動電機，液壓系統(tǒng)開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟件；
S2-3:在計算機輔助測試軟件中設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)N，開始測試； S2_4:等待伺服液壓缸無桿腔的空載啟動摩擦力測試結(jié)果；
S2-5:將伺服液壓缸無桿腔的空載啟動壓力曲線及其計算結(jié)果存盤打印；
5S2-6:關(guān)閉電機，停止液壓系統(tǒng)工作；
S2-7:退出計算機輔助測試軟件，關(guān)閉計算機，結(jié)束。
有桿腔啟動摩擦力測試與無桿腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸的有桿腔與電 液伺服閥的A口相通，無桿腔直接接回油箱。
由于釆用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yōu)點，具體表現(xiàn)在
1、 電液伺服閥與節(jié)流閥的配合進行精確壓力調(diào)節(jié)，壓力傳感器進行壓力檢測，位移傳感 器進行位移檢測，計算機輔助測試軟件處理測試結(jié)果，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
2、 由計算機輔助測試軟件的D/A通道輸出斜坡控制信號，經(jīng)伺服放大器轉(zhuǎn)換為功率放 大的電流信號，驅(qū)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，由于節(jié)流閥的作用，在電液伺服閥的A 口或B 口和節(jié)流閥的A 口相連的管路上便建立起 與控制信號對應(yīng)的并從OMPa開始可調(diào)的液壓壓力，特別是從OMPa起步并連續(xù)可調(diào)，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件通過A/D-l和A/D-2通道分別記錄壓力傳感器
所檢測到的無桿腔壓力信號和位移傳感器所檢測到的活塞位移信號，并繪制成被測試液壓缸 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(fā)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(fā)明的一種測試系統(tǒng)示意圖； 圖2是本發(fā)明的一種測試方法示意圖； 圖3是本發(fā)明的一種測試軟件主流程框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述，并非對保護范圍的限制 一種用于測定伺服液壓缸啟動摩擦力的測試系統(tǒng)，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(jié)流閥2的A 口相通，電液伺服闊8的A 口和節(jié)流閥2的A 口相連的管路與被測試液壓缸 13的無桿腔相通，電液伺服閥8的B 口封閉；被測試液壓缸13的有桿腔、節(jié)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(lián)接有電磁溢流閥3。
被測試液壓缸13的活塞桿上設(shè)置有位移傳感器l，位移傳感器1與數(shù)據(jù)采集卡10的A/D-l 口電連接；電液伺服閥8的A 口與節(jié)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(shù)據(jù)采集卡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(shù)據(jù)采集卡10的D/A-1 口電連接，數(shù)據(jù)采集卡10和計 算機輔助測試軟件11安裝在計算機內(nèi)。
計算機輔助測試軟件11的主流程如圖3所示
Sl-l:設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)N二500，初始化測試變量，計數(shù)點11=0，控制電壓110=0; Sl-2:掃描A/D-l通道和A/D-2通道，顯示并記錄A/D-l 口活塞初始位移So和A/D-2 口 無桿腔初始壓力P0;
Sl-3:由D/A-l通道送出控制電壓，un+1=un+Au; Sl-4:計數(shù)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，記錄無桿腔壓力P^Ua/d;
Sl-6:判斷S。是否大于Sq;若不是則返回到Sl-3，直到S。大于So;
Sl-7:判斷計數(shù)點n是否大于等于N;若不是則返回到Sl-4，直到n大于等于N;
Sl-8:以計數(shù)點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪制啟動壓力曲線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(tǒng)"進行伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測
試，先進行無桿腔啟動摩擦力的測試
52- l:調(diào)定電磁溢流閥壓力，啟動電機6，液壓系統(tǒng)開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟件ll;
S2-3:在計算機輔助測試軟件ll中設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)N，開始測試；
S2-4:等待伺服液壓缸無桿腔的空載啟動摩擦力測試結(jié)果；
S2-5:將伺服液壓缸無桿腔的空載啟動壓力曲線及其計算結(jié)果存盤打??；
S2-6:關(guān)閉電機6，停止液壓系統(tǒng)工作；
S2-7:退出計算機輔助測試軟件ll，關(guān)閉計算機，結(jié)束；
有桿腔啟動摩擦力測試與無桿腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸13的有桿腔與
電液伺服閥8的A 口相通，無桿腔直接接回油箱5。在本具體實施方式
中，該測試系統(tǒng)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(jié)流閥2為DVP61-10B/節(jié)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(shù)據(jù)采集卡10為PCI-9118數(shù)據(jù)采 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(tǒng)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(chǎn)生的高壓油 經(jīng)過過濾器7后，通過電液伺服閥8的P 口進入A 口 ，再通過節(jié)流閥2的A 口到B 口流回 油箱5;系統(tǒng)工作壓力由電磁溢流閥3進行控制，當系統(tǒng)工作壓力高于電磁溢流閥3調(diào)定值 時，電磁溢流閥3卸荷，變量柱塞泵4輸出液壓油經(jīng)電磁溢流閥3回油箱5，實現(xiàn)高壓卸荷。
位移傳感器1輸出信號傳送到數(shù)據(jù)采集卡10，經(jīng)A/D-l通道轉(zhuǎn)換后送入計算機輔助測試 軟件ll;壓力傳感器12輸出信號傳送到數(shù)據(jù)采集卡10，經(jīng)A/D-2通道轉(zhuǎn)換后送入計算機輔 助測試軟件ll;由數(shù)據(jù)采集卡10的D/A-1通道輸出斜坡控制信號，經(jīng)伺服放大器9轉(zhuǎn)換為 功率放大的電流信號，驅(qū)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。由于節(jié)流閥2的節(jié)流作用，在電液伺服閥8的A 口和節(jié)流閥2的A 口相連的管路 上便建立起與控制信號對應(yīng)的從OMPa開始可調(diào)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活塞桿上的位移傳感器1檢測 到位移量開始發(fā)生變化后，計算機輔助測試軟件11通過數(shù)據(jù)采集卡10的D/A-l通道輸出的 控制信號保持不變，直到設(shè)定測試時間結(jié)束。在整個測試過程中，計算機輔助測試軟件ll通 過數(shù)據(jù)采集卡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，計算機輔助測試軟件ll記錄的壓 力信號和位移信號分別作為縱坐標，繪制成如圖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(fā)生變化時所對應(yīng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(quán)利要求
1、一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統(tǒng)，其特征在于油泵[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(jié)流閥[2]的A口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口和節(jié)流閥[2]的A口相連的管路與被測試液壓缸[13]的無桿腔相通，電液伺服閥[8]的B口或A口封閉；被測試液壓缸[13]的有桿腔、節(jié)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(lián)接有電磁溢流閥[3]；被測試液壓缸[13]的活塞桿上設(shè)置有位移傳感器[1]，位移傳感器[1]與數(shù)據(jù)采集卡[10]的A/D-1口電連接；電液伺服閥[8]的A口或B口與節(jié)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(shù)據(jù)采集卡[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(shù)據(jù)采集卡[10]的D/A-1口電連接，數(shù)據(jù)采集卡[10]和計算機輔助測試軟件[11]安裝在計算機內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的伺服液壓缸空載啟動摩擦力的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的計 算機輔助測試軟件[ll]的主流程為Sl-l:設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)^500，初始化測試變量，計數(shù)點n-O,控制電壓uo-O; Sl-2:掃描A/D-1通道和A/D-2通道，顯示并記錄A/D-1 口活塞初始位移So和A/D-2 口無桿腔初始壓力P0;SI-3:由D/A-l通道送出控制電壓，un+1=un+Au; Sl-4:計數(shù)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，記錄無桿腔壓力Pn=UA/D;Sl-6:判斷Sn是否大于S。；若不是則返回到Sl-3，直到Sn大于S。；Sl-7:判斷計數(shù)點n是否大于等于N;若不是則返回到Sl-4，直到n大于等于N;Sl-8:以計數(shù)點n為橫坐標，壓力Pn和位移Sn為縱坐標，繪制啟動壓力曲線圖；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，其特征在于利用"一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統(tǒng)"，先進行無桿腔啟動摩擦力的測試52- l:調(diào)定電磁溢流閥壓力，啟動電機[6]，液壓系統(tǒng)開始工作； S2-2:啟動計算機，打開計算機輔助測試軟件[ll];S2-3:在計算機輔助測試軟件[11]中設(shè)置參數(shù)總記錄點數(shù)N，開始測試；S2-4:等待伺服液壓缸無桿腔的空載啟動摩擦力測試結(jié)果；S2-5:將伺服液壓缸無桿腔的空載啟動壓力曲線及其計算結(jié)果存盤打??；S2-6:關(guān)閉電機[6]，停止液壓系統(tǒng)工作；S2-7:退出計算機輔助測試軟件[ll]，關(guān)閉計算機，結(jié)束；有桿腔啟動摩擦力測試與無桿腔啟動摩擦力測試方法相同，將被試液壓缸[13]的有桿腔與電液伺服閥[8]的A 口相通，無桿腔直接接回油箱[5]。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種伺服液壓缸空載啟動摩擦力測試系統(tǒng)及測試方法。其技術(shù)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(jié)流閥[2]的A口相通，電液伺服閥[8]的A口或B口和節(jié)流閥[2]的A口相連的管路與被測試液壓缸[13]的無桿腔相通。被測試液壓缸[13]的活塞桿上設(shè)置有位移傳感器[1]，位移傳感器[1]與數(shù)據(jù)采集卡[10]的A/D-1口電連接；電液伺服閥[8]的A口或B口與節(jié)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(shù)據(jù)采集卡[10]的A/D-2口電連接；數(shù)據(jù)采集卡[10]和計算機輔助測試軟件[11]安裝在計算機內(nèi)。本發(fā)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(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者付連東, 盧云丹, 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