試論通用型伺服液壓缸測試系統(tǒng)設(shè)計與研究

石志江

摘 要：在電液伺服系統(tǒng)中，伺服液壓缸具有重要作用，為了全面掌握其各項性能指標，需要開發(fā)精度良好、功能齊全的試驗臺。本文介紹了試驗臺的測試項目，分析了通用型液壓缸測試平臺構(gòu)成，并進行試驗測試，結(jié)果表明該試驗臺具有適用性，可以進行推廣應用。

關(guān)鍵詞：伺服液壓缸;測試系統(tǒng);設(shè)計分析

前言：在電液伺服系統(tǒng)中，伺服液壓缸屬于關(guān)鍵構(gòu)成內(nèi)容，其可以對液壓能進行機械能轉(zhuǎn)化處理。因為其結(jié)構(gòu)較為簡單以及工作具有良好可靠性等，所以在機械領(lǐng)域中有著廣泛應用。而私服液壓缸調(diào)試具有一定難度，同時故障診斷較為困難等，所以并不能夠?qū)收弦约肮收衔恢眠M行有效預測，造成停產(chǎn)檢修問題。

1 試驗臺的測試項目

相比于普通液壓缸，伺服液壓缸的差異較大，后者行程短、頻率響應高。由于其和普通液壓缸測試方案、測試項目以及測試方法之間存在差異。對于電液伺服體系而言，摩擦力是伺服液壓缸穩(wěn)態(tài)精度和低速性能主要影響因素。所以在開展普通液壓缸測試內(nèi)容的同時，還需要開展啟動壓力等方面測試工作[1]。

2 通用型液壓缸測試平臺構(gòu)成

2.1試驗臺構(gòu)成

見下圖。

其中，機械系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)是試驗臺關(guān)鍵構(gòu)成內(nèi)容。液壓系統(tǒng)中伺服液壓缸（數(shù)量為2）是主要構(gòu)成部分，包括被測缸（數(shù)量為1）、標準測試缸（數(shù)量為1）。對油缸加載法進行橫置處理，防止縱置過程中油缸重力營養(yǎng)，同時設(shè)置可更換夾具，充分保證通用性[2]。

2.2控制系統(tǒng)

對于液壓系統(tǒng)在設(shè)計過程中，需要符合常規(guī)液壓缸試驗要求。借助集成化、模塊化結(jié)構(gòu)方案充分提高液壓系統(tǒng)操作便捷性以及簡單性，涵蓋加載液壓張試驗油路和液壓油源等內(nèi)容，如下圖所示。

其中，1、2代表變量泵;3、4、16、17、21—25代表單向閥;5與8代表溢流;6與19代表過濾器;7與20—21代表換向閥;8與9代表單相換向閥;10代表節(jié)流閥;11—12以及30—31代表壓力表;13代表被測缸;14與15代表定量泵;26與27代表加載溢流閥;32代表加載缸;33代表;拉壓力傳感器;28與29代表截止閥。

2.3設(shè)計參數(shù)與確定關(guān)鍵部件型號

（1）選擇供油壓力。要想保證執(zhí)行元件得到充分確定應該合理選擇供油壓力，會對液壓系統(tǒng)經(jīng)濟效應產(chǎn)生直接影響。在該系統(tǒng)中，按照設(shè)計要求，確定31.5Mpa為測試壓力。對于測試缸，所以壓力為1.5倍被測缸，所以設(shè)定PS=50MPa。

（2）選擇油壓泵。應該該系統(tǒng)負載較大所以選擇柱塞泵。

①變量缸運行壓力最大值為Pp：

Pp≥Pt+∑ΔP（1）

其中，∑ΔP代表由液壓泵至液壓缸入口之間管路的壓力損失值，該系統(tǒng)設(shè)定為1。Pt代表液壓缸運行壓力最大值。最終確定Pp≥51MPa。

②確定液壓泵流量。基于不同液壓缸同時運行情況下，液壓泵流量輸出值如下：

qvp≥K∑qvmax（2）

其中，qvmax代表同時動作情況下液壓缸總流量最大值，能夠通過qv—t圖進行查詢，針對運行時的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，需要和溢流閥的溢流量最小值之間進行相加處理，取值0.5×10-4m3/s。K是泄露系數(shù)，該參數(shù)指標的取值范圍是1.1—1.3，而該試驗臺設(shè)計為1.2。

系統(tǒng)輔助動力源選擇蓄能器情況下：

③合理選擇液壓泵規(guī)則，根據(jù)對qvp與Pp展開科學計算，結(jié)合液壓泵型號情況，采用相同參數(shù)液壓泵，為了充分提高液壓泵的實際壓力儲備，所選設(shè)備額定及壓力值需要高出25—60%運行壓力最大值。

④合理設(shè)計液壓泵的驅(qū)動功率?；谘h(huán)條件，在液壓泵的流量以及壓力等參數(shù)保持恒定轉(zhuǎn)臺時，則qv—t圖與P-t圖波幅也具有良好穩(wěn)定性，那么：

通過計算，最終確定博士力士樂變量泵，型號為A10VSO31型號的RC92711/06.09產(chǎn)品。

在液壓控制閥方面，可以選擇力士樂4WRKE16E200L3X/6EG24ETK31/A1D3M型號，電液方向閥。對于蓄能器容積確定為V0=9.365×10-3m3，對于過濾器的過濾精度確定為4級。

3 實驗測試

根據(jù)上述測試系統(tǒng)和機械系統(tǒng)，測試企業(yè)產(chǎn)品，可以對其穩(wěn)定速度最低值、啟動壓力以及其他參數(shù)進行精準測定。進行動態(tài)測試活動過程中，具有響應速度快以及穩(wěn)定性良好等特點，并且能夠確保負載效率達到預期要求，見下圖。

對于上述系統(tǒng)，在負載壓力不斷增加過程中，負載效率持續(xù)增加，同時缺陷并未出現(xiàn)波動問題，表明該系統(tǒng)能夠強化負載效率，并且促使系統(tǒng)負載的穩(wěn)定性得到充分提升[3]。

結(jié)語：綜上所述，本文測試系統(tǒng)在伺服液壓領(lǐng)域中高效率產(chǎn)品以及高通性產(chǎn)品等出廠測試工作的適用性良好。本文設(shè)計的試驗臺所提供的工況較為真實，元件更加精細，試驗方法較為多樣，可以實現(xiàn)節(jié)能目標。通過檢測相關(guān)性能參數(shù)被測液壓缸，測試數(shù)據(jù)均符合伺服缸相關(guān)性能參數(shù)要求，表明該系統(tǒng)滿足設(shè)計要求，具有合理的試驗方法。

參考文獻：

[1]曹立波， 林君哲. 大型軋制伺服液壓缸試驗臺系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J]. 機械設(shè)計與制造， 2018， 329（07）：159-161+165.

[2]馬麗楠， 趙曉冬， 張文澤，等. 全液壓滾切剪伺服缸平衡自重系統(tǒng)的理論研究及分析[J]. 太原理工大學學報， 2019， 50（03）：349-356.

[3]麻玉川.基于MATLAB-AMESim的液壓缸位置伺服系統(tǒng)辨識方法研究[J].液壓氣動與密封，2020，40（02）：10-14+19.

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