试论通用型伺服液压缸测试系统设计与研究

石志江

摘 要：在电液伺服系统中，伺服液压缸具有重要作用，为了全面掌握其各项性能指标，需要开发精度良好、功能齐全的试验台。本文介绍了试验台的测试项目，分析了通用型液压缸测试平台构成，并进行试验测试，结果表明该试验台具有适用性，可以进行推广应用。

关键词：伺服液压缸;测试系统;设计分析

前言：在电液伺服系统中，伺服液压缸属于关键构成内容，其可以对液压能进行机械能转化处理。因为其结构较为简单以及工作具有良好可靠性等，所以在机械领域中有着广泛应用。而私服液压缸调试具有一定难度，同时故障诊断较为困难等，所以并不能够对故障以及故障位置进行有效预测，造成停产检修问题。

1 试验台的测试项目

相比于普通液压缸，伺服液压缸的差异较大，后者行程短、频率响应高。由于其和普通液压缸测试方案、测试项目以及测试方法之间存在差异。对于电液伺服体系而言，摩擦力是伺服液压缸稳态精度和低速性能主要影响因素。所以在开展普通液压缸测试内容的同时，还需要开展启动压力等方面测试工作[1]。

2 通用型液压缸测试平台构成

2.1试验台构成

见下图。

其中，机械系统以及液压系统是试验台关键构成内容。液压系统中伺服液压缸（数量为2）是主要构成部分，包括被测缸（数量为1）、标准测试缸（数量为1）。对油缸加载法进行横置处理，防止纵置过程中油缸重力营养，同时设置可更换夹具，充分保证通用性[2]。

2.2控制系统

对于液压系统在设计过程中，需要符合常规液压缸试验要求。借助集成化、模块化结构方案充分提高液压系统操作便捷性以及简单性，涵盖加载液压张试验油路和液压油源等内容，如下图所示。

其中，1、2代表变量泵;3、4、16、17、21—25代表单向阀;5与8代表溢流;6与19代表过滤器;7与20—21代表换向阀;8与9代表单相换向阀;10代表节流阀;11—12以及30—31代表压力表;13代表被测缸;14与15代表定量泵;26与27代表加载溢流阀;32代表加载缸;33代表;拉压力传感器;28与29代表截止阀。

2.3设计参数与确定关键部件型号

（1）选择供油压力。要想保证执行元件得到充分确定应该合理选择供油压力，会对液压系统经济效应产生直接影响。在该系统中，按照设计要求，确定31.5Mpa为测试压力。对于测试缸，所以压力为1.5倍被测缸，所以设定PS=50MPa。

（2）选择油压泵。应该该系统负载较大所以选择柱塞泵。

①变量缸运行压力最大值为Pp：

Pp≥Pt+∑ΔP（1）

其中，∑ΔP代表由液压泵至液压缸入口之间管路的压力损失值，该系统设定为1。Pt代表液压缸运行压力最大值。最终确定Pp≥51MPa。

②确定液压泵流量。基于不同液压缸同时运行情况下，液压泵流量输出值如下：

qvp≥K∑qvmax（2）

其中，qvmax代表同时动作情况下液压缸总流量最大值，能够通过qv—t图进行查询，针对运行时的节流调速系统，需要和溢流阀的溢流量最小值之间进行相加处理，取值0.5×10-4m3/s。K是泄露系数，该参数指标的取值范围是1.1—1.3，而该试验台设计为1.2。

系统辅助动力源选择蓄能器情况下：

③合理选择液压泵规则，根据对qvp与Pp展开科学计算，结合液压泵型号情况，采用相同参数液压泵，为了充分提高液压泵的实际压力储备，所选设备额定及压力值需要高出25—60%运行压力最大值。

④合理设计液压泵的驱动功率。基于循环条件，在液压泵的流量以及压力等参数保持恒定转台时，则qv—t图与P-t图波幅也具有良好稳定性，那么：

通过計算，最终确定博士力士乐变量泵，型号为A10VSO31型号的RC92711/06.09产品。

在液压控制阀方面，可以选择力士乐4WRKE16E200L3X/6EG24ETK31/A1D3M型号，电液方向阀。对于蓄能器容积确定为V0=9.365×10-3m3，对于过滤器的过滤精度确定为4级。

3 实验测试

根据上述测试系统和机械系统，测试企业产品，可以对其稳定速度最低值、启动压力以及其他参数进行精准测定。进行动态测试活动过程中，具有响应速度快以及稳定性良好等特点，并且能够确保负载效率达到预期要求，见下图。

对于上述系统，在负载压力不断增加过程中，负载效率持续增加，同时缺陷并未出现波动问题，表明该系统能够强化负载效率，并且促使系统负载的稳定性得到充分提升[3]。

结语：综上所述，本文测试系统在伺服液压领域中高效率产品以及高通性产品等出厂测试工作的适用性良好。本文设计的试验台所提供的工况较为真实，元件更加精细，试验方法较为多样，可以实现节能目标。通过检测相关性能参数被测液压缸，测试数据均符合伺服缸相关性能参数要求，表明该系统满足设计要求，具有合理的试验方法。

参考文献：

[1]曹立波， 林君哲. 大型轧制伺服液压缸试验台系统的设计与研究[J]. 机械设计与制造， 2018， 329（07）：159-161+165.

[2]马丽楠， 赵晓冬， 张文泽，等. 全液压滚切剪伺服缸平衡自重系统的理论研究及分析[J]. 太原理工大学学报， 2019， 50（03）：349-356.

[3]麻玉川.基于MATLAB-AMESim的液压缸位置伺服系统辨识方法研究[J].液压气动与密封，2020，40（02）：10-14+19.

（南京拓控信息科技股份有限公司，江苏 南京 210000）