AGC液压缸模拟工况摩擦力特性测试方法研究

　　1　前言

　　目前大部分AGC液压缸都沿用直接启动压差法来测定摩擦力,只不过现在是利用CAT系统精确地控制伺服阀的开口。利用伺服阀来控制液压缸从静止开始运动,并通过压力传感器测出液压缸活塞从“零”到“非零”瞬时的压力,得到启动摩擦力曲线。但是这种方法用于高压伺服缸(特别是轧制液压缸)的摩擦力的测试存在许多问题,大型轧机液压AGC伺服缸的轧制力一般均大于1000 ,t但摩擦力仅为最大轧制力的0. 2% ~0. 4%以下[1]。可见摩擦力相对于轧制力很小,对测试精度有很高要求。如果按普通缸启动摩擦力的测试方法进行测试,由于轧机缸的有效面积较大,因此无法测量大型重载伺服缸的摩擦力。其次伺服缸的摩擦力与活塞所处的位置有关,所以必须要了解伺服缸在全行程范围内的摩擦力变化情况,特别是AGC液压缸往往在工作点(在大多数情况下是液压缸的中间位置)附近工作。在此点摩擦力值更具测量意义,而启动压差测量法不能做到这一点。最后液压缸启动时存在惯性力,启动压差法则忽略了这一点导致测试精度不高,无法测试出液压缸的全程摩擦力。于是出现了改进的直接启动压差法———两液压缸水平对顶法,这种方法可以忽略液压缸的启动惯性力,但是测试结果精度低,测试自动化程度低,而且两端的定位和固定不易保证,另外对于大型轧制液压缸,无法模拟实际轧制工况,所以在实际应用中并不多见。

　　针对直接启动压差法无法模拟实际轧制工况测定AGC摩擦力的问题,提出了采用变(恒)背压模拟工况加载方式,此方法不设置机架和加载液压缸,而是在被试伺服缸有杆腔通过比例溢流阀控制背压大小,模拟负载工况。

　　2　摩擦力特性测试原理

　　轧机缸活塞或柱塞所处位置不同,其摩擦力的大小是不同的。为了能使轧机伺服缸的活塞或柱塞停留在任意位置,来获得在全行程范围内任意位置的摩擦力大小,我们采取液压缸左腔(无杆腔)加背压负载模拟轧制工况。有杆腔加载背压由计算机根据液压缸活塞的位移信号操作比例溢流阀控制变背压,计算机控制比例溢流阀室右腔压力p2可分为6个阶段;零压,升压至yMPa、从yMPa上升到xMPa、再下降到yMPa、然后上升到xMPa、最后下降到yMPa。前两阶段可以完成静摩擦力的测试,如果4个循环阶段各取200个点进行数据采集,控制周期为0. 1 s/点共需要1100点。液压缸右腔各阶段压力曲线如图1所示。

　　被试缸左腔(无杆腔)由伺服阀控制。计算机采集液压缸活塞的位移信号,伺服控制器、伺服阀构成位置闭环。控制缸活塞位移与右腔压力成线性关系,这样可实现恒负载或变负载工况模拟。动摩擦力测试阶段从在第200点液压缸右腔压力升为yMPa时开始,此时对应初始位移为2 mm。此后液压缸位置的前进对应右腔压力的上升,后退对应右腔压力的下降,液压缸位移最大为12 mm,曲线如图2所示。