本發(fā)明涉及液壓伺服油缸測試領(lǐng)域，尤其是，本發(fā)明涉及一種適用于對板帶軋機液壓壓下或推上伺服油缸的靜態(tài)和動態(tài)性能進行測試的測試方法及其測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及液壓伺服油缸的靜態(tài)、動態(tài)測試試驗方法，尤其適用于冶金行業(yè)的板帶軋機厚度自動控制agc(automaticgagecontrol)系統(tǒng)液壓壓下或推上伺服油缸的動、靜態(tài)測試。
在現(xiàn)代板帶軋機中，軋機輥縫的控制通常是利用液伺服系統(tǒng)來完成的。液壓伺服閥油缸是軋機壓下或推上液壓伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一，其性能的好壞直接影響液壓伺服系統(tǒng)的正常工作，從而最終影響板帶材的產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有的對軋機agc壓下或推上伺服油缸的性能測試主要包括靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩個方面，靜態(tài)測試主要包括伺服油缸的內(nèi)泄漏、外泄露、帶載動摩擦力、啟動壓力等指標，動態(tài)測試主要包括伺服油缸控制系統(tǒng)的頻寬等項目的測試等。
在伺服油缸的測試過程中，諸如帶載動摩擦力測試和動態(tài)測試的過程中，往往是將agc伺服油缸放在一個封閉的加載機架內(nèi)，通過加載機架來給agc伺服油缸來加載。
通常，在agc伺服油缸測試的過程中，為了保證伺服油缸的伸出桿能夠與加載機架的頂端接觸，且加載機架能適用于不同規(guī)格的agc伺服油缸的測試工作，在伺服油缸與加載機架之間放上一個中間墊塊來保證他們之間的緊密接觸。然而，在agc伺服油缸的動摩擦力、動態(tài)性能等項目的測試的過程中，加載機架和中間墊塊的綜合剛度對agc伺服油缸的測試往往存在很大的影響，而現(xiàn)有的對agc伺服油缸的測試過程中，對于工作在不同軋機上的agc伺服油缸，軋機系統(tǒng)的剛度是不相同的。
另一方面，現(xiàn)有的測試方法只能提供一種剛度不變的測試，要實現(xiàn)變剛度的測試工作，只能是制造出更多不同剛度值的加載機架，無法在同一加載機架上實現(xiàn)變剛度的測試，所以，這就對agc伺服油缸的測試結(jié)果的準確度造成了較大的影響，同時也加大了對測試設(shè)備的投資。
為此，針對以上對agc伺服油缸的測試方法存在的問題，同時結(jié)合軋機agc伺服油缸工作現(xiàn)場的測試過程，本領(lǐng)域需要一種在同一加載機架上一種加載機架剛度可調(diào)整的agc伺服油缸測試方法。所述測試方法可根據(jù)所測試agc油缸實際工作的軋機系統(tǒng)的剛度來設(shè)定在其agc伺服油缸測試工況下測試系統(tǒng)的剛度，以保證測試時的工況與油缸在軋機中工作的工況條件一致，即保證測試時的系統(tǒng)剛度與實際工作軋機系統(tǒng)的剛度相等。這樣既能保證測試結(jié)果的準確性和實用性，又能節(jié)省很大的油缸測試設(shè)備投資，可帶來顯著的經(jīng)濟效益。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有的對agc伺服油缸的測試過程中存在的問題，本發(fā)明提出了一種適用于各種不同的agc油缸測試過程，可以根據(jù)不同規(guī)格的agc伺服油缸改變測試系統(tǒng)的剛度的一種agc伺服油缸測試方法，保證測試系統(tǒng)的剛度與實際工作軋機系統(tǒng)的剛度相等，既能保證測試結(jié)果的準確性和實用性，又能節(jié)省很大的油缸測試設(shè)備投資，并由此帶來顯著的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明根據(jù)所測試agc油缸實際工作的軋機系統(tǒng)的剛度來設(shè)定在其agc伺服油缸測試工況下測試系統(tǒng)的剛度，以保證測試時的工況與油缸在軋機中工作的工況條件一致，即保證測試時的系統(tǒng)剛度與實際工作軋機系統(tǒng)的剛度相等。這樣既能保證測試結(jié)果的準確性和實用性，又能節(jié)省很大的油缸測試設(shè)備投資，可帶來顯著的經(jīng)濟效益。
根據(jù)本發(fā)明可變剛度的伺服油缸性能測試方法及其測試系統(tǒng)，提供一種操作簡便、自動化程度高、測試精度高和根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng)的剛度來使測試時的工況與工作時的工況相吻合的測試原理和測試方法及其測試系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法的技術(shù)方案如下：
一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，適用于agc伺服油缸動態(tài)和靜態(tài)特性測試系統(tǒng)可動態(tài)改變測試系統(tǒng)剛度的測試，采用這樣一種測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)主要包括：agc伺服油缸加載系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、信號采集及處理系統(tǒng)，所述測試方法包括步驟如下：
步驟1)，收集待測試agc伺服油缸工作軋機系統(tǒng)的剛度k0；
步驟2)，在進行agc伺服油缸測試時，設(shè)置連接于油缸和測試機架之間、用于傳遞加載力的中間墊塊；
步驟3)，計算中間墊塊的剛度值k2：
d1:中間墊塊的直徑值，
e：中間墊塊的彈性模量，
h1：中間墊塊的高度，
π：圓周率；
步驟4)，收集agc伺服油缸測試時的加載機架剛度k1；
步驟5)，計算液壓缸的剛度值kh，由于缸體的體積彈性模量是液壓油的100～150倍，這里液壓缸的剛度按液壓彈簧剛度計算：
其中，βe：為對應于測試時壓力的液壓油體積彈性模量，
ac：伺服油缸無桿腔的面積，
d0：伺服油缸的活塞直徑，
v0：agc伺服缸無桿腔的容積
h0：無桿腔油柱的高度；
步驟6)，獲得由agc伺服油缸、中間墊塊和測試加載機架構(gòu)成的測試系統(tǒng)的剛度ke為：
使k0＝ke，從而，推導出：
再次推導出：
由此，計算出所要的圓柱形中間墊塊直徑大小，實現(xiàn)對不同規(guī)格的agc伺服油缸的測試時，測試系統(tǒng)剛度可變，且可在同一加載機架上實現(xiàn)變剛度的測試。
根據(jù)本發(fā)明所述一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，其特征在于，對不同規(guī)格的agc油缸進行測試時，為了保證中間墊塊的剛度k2>0，所以伺服油缸測試機架所能夠測試的工作軋機的剛度需在一個剛度范圍內(nèi)，即，agc伺服油缸工作軋機系統(tǒng)的剛度k0<加載機架剛度k1。
從而計算出所要的圓柱形中間墊塊直徑大小，實現(xiàn)對不同規(guī)格的agc伺服油缸的測試，使得測試系統(tǒng)剛度可變。
根據(jù)本發(fā)明所述一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，其特征在于，在對于不同規(guī)格的agc伺服油缸，通過選用不同剛度值的中間墊塊，以改變測試系統(tǒng)的剛度值時，所述中間墊塊的形狀為圓柱形。
在進行agc伺服油缸測試時，本發(fā)明方法中間墊塊的作用是：一是連接于油缸和測試機架之間，傳遞加載力；二是對于不同規(guī)格的agc伺服油缸，通過選用不同剛度值的中間墊塊，改變測試系統(tǒng)的剛度值。這里取中間墊塊的形狀為圓柱形，但不限于圓柱形。
根據(jù)本發(fā)明所述一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，其特征在于，所述k0值為實際工作軋機系統(tǒng)的剛度值的一半。
在進行agc伺服油缸測試前，獲取要其工作軋機的軋機剛度值：通過壓靠法得到工作軋機系統(tǒng)的剛度，由于實際工作軋機的兩側(cè)各有一個伺服油缸，而測試時通常只測試一個伺服油缸，所以取k0為實際工作軋機系統(tǒng)的剛度的一半。
根據(jù)本發(fā)明所述一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，其特征在于，所述agc伺服油缸測試時的測試加載機架的剛度值k1，可以在測試前測試得出，或通過理論計算的方法計算得到。
根據(jù)本發(fā)明所述一種可變剛度的伺服油缸性能測試方法，其特征在于，在計算測試系統(tǒng)所用中間墊塊的剛度值k2時，
根據(jù)被測試的agc伺服油缸的規(guī)格和測試時加載機架的高度值確定中間墊塊的高度h1；
h1＝h-h2-h0(8)
其中，h為測試加載機架的高度，
h2為agc伺服油缸完全縮回的高度，
h0：無桿腔油柱的高度；
得到中間墊塊的剛度值k2：
其中，e為墊塊的彈性模量；
進一步，得到中間墊塊的直徑值d1：
由agc伺服油缸、中間墊塊和測試加載機架構(gòu)成的測試系統(tǒng)的剛度為：
使k0＝ke，從而，推導出：
再次推導出：
其原理圖如圖1所示。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)的技術(shù)方案如下：
一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，適用于agc伺服油缸動態(tài)和靜態(tài)特性測試系統(tǒng)可動態(tài)改變測試系統(tǒng)剛度的測試，所述測試系統(tǒng)包括：agc伺服油缸加載系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、信號采集及處理系統(tǒng)，其特征在于，
所述的加載系統(tǒng)包括：設(shè)置于加載機架11內(nèi)、順序設(shè)置的液壓加載阻尼缸7、中間墊塊10、側(cè)撐板13，及位于中間墊塊10下部的agc伺服油缸12等，
所述液壓伺服系統(tǒng)為agc伺服油缸提供動力源，使伺服油缸伸出桿伸出或者縮回，由加載阻尼缸對中間墊塊進行加載可以改變測試系統(tǒng)所受的摩擦阻力。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述加載機架為閉式的加載機架，為agc伺服油缸提供加載力，使伺服油缸在帶有載荷的工況下進行測試。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，
所述液壓伺服系統(tǒng)為伺服油缸提供動力源，液壓伺服系統(tǒng)將測試系統(tǒng)的電控信號轉(zhuǎn)變成液壓伺服系統(tǒng)的液壓信號，來控制伺服油缸的動作和系統(tǒng)各個壓力的調(diào)整，
所述液壓伺服系統(tǒng)包括：液壓泵1、溢流閥2、電液伺服閥6、電磁比例溢流減壓閥5、電磁比例減壓閥3、三位四通電磁換向閥4，
所述的電液伺服閥6將信號處理系統(tǒng)發(fā)出的電信號轉(zhuǎn)變成液壓信號來控制伺服油缸的位移和壓力大小，使之形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的agc伺服油缸有桿腔輸入一個固定壓力的液壓壓力值，伺服油缸有桿腔的壓力大小通過電磁比例減壓溢流閥5進行設(shè)定、調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓阻尼加載液壓缸的壓力通過電磁比例減壓閥3進行動態(tài)設(shè)定、調(diào)整，所以阻尼力大小的改變也是通過電磁比例減壓閥來控制。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓阻尼缸的加載與卸載過程通過三位四通電磁換向閥4控制，其控制信號通過信號處理系統(tǒng)給定，
整個液壓伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力值通過溢流閥2進行調(diào)節(jié)，液壓泵1為系統(tǒng)提供系統(tǒng)所需的壓力及流量。
根據(jù)本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集及處理系統(tǒng)包括：壓力傳感器8、磁尺9、信號采集及處理系統(tǒng)、工控機等。進一步的，其特征是采集系統(tǒng)的壓力、位移信號，信號處理系統(tǒng)將信號放大、運算，然后給液壓控制閥發(fā)出相關(guān)的指令信號。
針對在agc伺服油缸動態(tài)、靜態(tài)測試中的問題，本發(fā)明可以根據(jù)測試agc伺服油缸的規(guī)格不同來改變墊塊的剛度值，從而使agc伺服油缸在測試系統(tǒng)的剛度與油缸工作軋機系統(tǒng)的剛度相等，從而更能反映出agc伺服油缸真實的性能指標，使agc伺服油缸的靜態(tài)和動態(tài)性能的測試結(jié)果更加準確。本發(fā)明的成果，可以為企業(yè)節(jié)省更多的測試成本，也為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種可變剛度的伺服油缸性能測試系統(tǒng)原理圖。
圖中，1為液壓泵，2為溢流閥，3為電磁比例減壓閥，4為三位四通電磁換向閥，5為電磁比例溢流減壓閥，6為電液伺服閥，7為設(shè)置于加載機架11內(nèi)的液壓加載阻尼缸，8為壓力傳感器，9為磁尺，10為中間墊塊，11為加載機架，12為位于中間墊塊10下部的agc伺服油缸，13為側(cè)撐板。
具體實施方式
實施例
為了進一步說明本發(fā)明技術(shù)的應用過程，以某一規(guī)格的agc伺服油缸的測試為例，詳細介紹測試系統(tǒng)針對不同規(guī)格的agc伺服油缸可變剛度的測試方法：
a)先收集要測試agc伺服油缸工作軋機系統(tǒng)的剛度k0；
a1)軋機在工作前通過壓靠法得到工作軋機的綜合剛度值，取實際軋機系統(tǒng)的剛度的一半作為測試系統(tǒng)的剛度值：
b)在agc伺服油缸的測試時，本發(fā)明方法中間墊塊的作用是：對于不同規(guī)格的agc伺服油缸進行剛度值的改變、連接油缸與加載機架。中間墊塊選用圓柱體，且根據(jù)不同規(guī)格的agc伺服油缸選用不同規(guī)格的中間墊塊，墊塊的高度和直徑要在測試前計算得出；
c)收集agc伺服油缸測試系統(tǒng)加載機架的剛度k1；
c1)測試系統(tǒng)加載機架的剛度可以通過測試的方法得出，或者通過理論計算的方法計算出測試加載機架的剛度值為：k1＝10000mn/m；
d)計算出agc伺服油缸的剛度kh；
d1)收集液壓油體積彈性模量(取壓力p＝21mpa的值)：βe＝15.9×108pa，測試伺服油缸的活塞直徑：d0＝800mm；
d2)計算agc伺服油缸無桿腔的面積：
d3)計算agc伺服缸無桿腔的容積，無桿腔油柱的高度為(取伺服油缸中間位置)：h0＝0.17375m，所以：
v0=ac×h0＝0.5024×0.17375＝0.087292m3(11)
d4)計算液壓缸的剛度值，由于缸體的體積彈性模量是液壓油的100～150倍，這里液壓缸的剛度按液壓彈簧剛度計算：
e)計算測試時所用墊塊的剛度值大小為：k2；
e1)根據(jù)被測試的agc伺服油缸的規(guī)格和測試時加載機架的高度值確定；
e2)收集測試加載機架的高度為：h＝2.8m；
e3)收集agc伺服油缸完全縮回的高度為：h2＝1.102m；
e4)計算中間墊墊塊的高度為：
h1＝h-h2-h0＝1.524m(13)
測試時選擇agc伺服油缸活塞位于中間位置時；
e5)收集墊塊的彈性模量為：e＝206gpa；
e6)計算中間墊塊的直徑大小d1：
由墊塊的剛度值大小為：
所以，由agc伺服油缸、中間墊塊和測試加載機架構(gòu)成的測試系統(tǒng)的剛度為：
因為要使k0＝ke，從而推導出，帶入數(shù)據(jù)得出：
再次推導出，帶入數(shù)據(jù)得：
f)為了保證墊塊的剛度k2>0，所以，伺服油缸測試機架所能測試的工作軋機的剛度k0要小于3000mn/m，即工作軋機的剛度要小于6000mn/m。
根據(jù)現(xiàn)場對agc伺服油缸進行測試，本發(fā)明的技術(shù)方案是切實可行的，并取得了顯著的效果，可進一步推廣到agc伺服油缸性能的測試中，推廣應用前景比較廣闊。