試論通用型伺服液壓缸測試系統(tǒng)設計與研究

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成，并進行試驗測試，結果表明該試驗臺具有適用性，可以進行推廣應用。

關鍵詞：伺服液壓缸;測試系統(tǒng);設計分析

前言：在電液伺服系統(tǒng)中，伺服液壓缸屬于關鍵構成內容，其可以對液壓能進行機械能轉化處理。因為其結構較為簡單以及工作具有良好可靠性等，所以在機械領域中有著廣泛應用。而私服液壓缸調試具有一定難度，同時故障診斷較為困難等，所以并不能夠對故障以及故障位置進行有效預測，造成停產檢修問題。

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成

2.1試驗臺構成

見下圖。

其中，機械系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)是試驗臺關鍵構成內容。液壓系統(tǒng)中伺服液壓缸（數量為2）是主要構成部分，包括被測缸（數量為1）、標準測試缸（數量為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、模塊化結構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設計參數與確定關鍵部件型號

（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)經濟效應產生直接影響。在該系統(tǒng)中，按照設計要求，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，該參數指標的取值范圍是1.1—1.3，而該試驗臺設計為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，根據對qvp與Pp展開科學計算，結合液壓泵型號情況，采用相同參數液壓泵，為了充分提高液壓泵的實際壓力儲備，所選設備額定及壓力值需要高出25—60%運行壓力最大值。

④合理設計液壓泵的驅動功率。基于循環(huán)條件，在液壓泵的流量以及壓力等參數保持恒定轉臺時，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

根據上述測試系統(tǒng)和機械系統(tǒng)，測試企業(yè)產品，可以對其穩(wěn)定速度最低值、啟動壓力以及其他參數進行精準測定。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]。

結語：綜上所述，本文測試系統(tǒng)在伺服液壓領域中高效率產品以及高通性產品等出廠測試工作的適用性良好。本文設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，可以實現節(jié)能目標。通過檢測相關性能參數被測液壓缸，測試數據均符合伺服缸相關性能參數要求，表明該系統(tǒng)滿足設計要求，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)的設計與研究[J]. 機械設計與制造， 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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