AGC伺服油缸工藝分析與特性測試

關金華

(撫順職業(yè)技術學院，遼寧 撫順 113122)

AGC伺服油缸工藝分析與特性測試

關金華

(撫順職業(yè)技術學院，遼寧 撫順 113122)

首先介紹了影響AGC伺服油缸質量的主要因素，然后指出AGC伺服油缸活塞桿原生產工藝存在的問題，并提出了改進措施，最后從摩擦力測試和動態(tài)測試兩方面詳細介紹了進行AGC伺服油缸性能測試的原理和方法。

AGC伺服油缸；活塞；缸體；特性測試；摩擦力測試；動態(tài)特性

厚度公差是成品、半成品鋼帶的重要尺寸指標之一，因此有必要在板帶軋制過程中對板厚進行自動控制，即所謂AGC控制。在全液壓壓下和液壓微調的軋機中，液壓缸在系統(tǒng)中的作用是傳遞軋制力和調節(jié)輥縫，它既是執(zhí)行量又是被調節(jié)量[1]。AGC伺服油缸(以下簡稱AGC缸)制造工藝的一個重要環(huán)節(jié)就是對油缸進行靜態(tài)和動態(tài)特性測試。

1 AGC缸加工

1.1AGC缸質量控制

在保證毛坯質量合格的前提下，有以下幾點需注意：(1)嚴格控制密封槽的加工精度和粗糙度，其加工精度和粗糙度會影響到油缸的密封性，而油缸的密封性好壞將直接影響其內泄漏量。(2)嚴格控制油孔的尺寸精度及粗糙度，其精度會影響到管路的連接性。(3)嚴格控制缸體內徑鍍鉻面加工精度和粗糙度，鍍鉻面精度是影響AGC缸使用壽命的重要因素，其加工精度和粗糙度將直接影響油缸的內泄漏量。

缸體內徑的加工質量由以下幾個環(huán)節(jié)組成：(1)缸體內徑鍍鉻前加工精度和粗糙度。鍍鉻前內徑粗糙，電鍍時鉻層附著不均，則鍍鉻層質量下降。(2)缸體內徑鍍鉻層厚度。太厚的鉻層容易產生局部脫落，太薄磨削后不易滿足硬度要求，經過反復考證，鍍鉻厚度應控制在5～8mm，磨削后鉻層厚度應嚴格控制在3～5mm。(3)鍍鉻后缸體內徑加工精度和粗糙度。

1.2AGC缸加工工藝改進

圖1所示為AGC缸活塞桿。活塞桿中心通孔上端的φ150H7止口，原工藝考慮中心通孔與同心止口可在一次裝夾中完成。但在實際加工過程中發(fā)現(xiàn)，鏜床加工后φ150H7孔與相關基準的同心度滿足不了圖紙的要求，而同心度直接影響工件的裝配。

改進工藝為：先用鏜床加工中心通孔，并在同一次裝夾中加工φ150H7止口，適當留量，然后車削，精車φ150H7孔，直至達到圖紙形位精度要求。通過工序調整及分解，減小了加工累積誤差，使活塞桿的各項加工參數滿足圖紙要求。

1.3AGC缸缸體剛度分析

AGC缸有桿腔和無桿腔之間的密封性下降會引起油缸的內泄露，使油缸不能正常工作。而AGC缸的內泄漏主要是活塞與缸體之間的泄露，除了缸體內徑加工精度和密封槽尺寸這些影響因素外，缸體的剛性也是一個重要因素，因此有必要對缸體的剛性進行研究。

用三維軟件模擬AGC缸加載時缸體變形量，如圖2所示(模擬加載最大壓力32MPa)。實測AGC缸加載時缸體X，Y方向位移超模擬量不到10%，考慮到缸體加工的形位誤差，軟件模擬缸體變形量與實測數值基本一致，可為后續(xù)油缸包括高壓油缸的設計提供依據。

2 AGC缸性能測試

在進行AGC缸特性測試時，為了使測試值盡量真實可信，試驗臺采用被試系統(tǒng)的伺服油缸和伺服閥等現(xiàn)場液壓元件模擬現(xiàn)場控制系統(tǒng)。采用專門的試驗臺，對測試系統(tǒng)進行了多次測試。測試前，應采用分析、改變系統(tǒng)配置以及更換元件、元件選型，使系統(tǒng)滿足油缸測試要求，即：幅頻響應范圍為1～16Hz，階躍響應時間小于25ms。AGC缸測試系統(tǒng)如圖3所示。

圖1 活塞

圖2 模擬加載時被測油缸缸體變形圖

AGC缸特性測試主要包括靜態(tài)特性測試和動態(tài)特性測試。靜態(tài)特性測試主要包括保壓實驗、內泄漏實驗、啟動摩擦力測試和動摩擦力測試，這里主要介紹后兩項；動態(tài)性能測試包括階躍響應測試和幅頻相應測試。油溫的變化會直接影響被測對象的性能指標，所以測試系統(tǒng)應設計必要的冷卻系統(tǒng)用以控制油液的溫度[2]。

1—被測AGC缸；2—加載缸；3—位移傳感器；4—伺服閥；5—電磁溢流閥；6—電磁換向閥；7—蓄能器；8—油泵

2.1AGC缸摩擦力測試

AGC缸摩擦力大小對整個系統(tǒng)的性能有較大影響，非線性的摩擦力不僅會使油缸產生細微的爬行現(xiàn)象，而且對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頻寬也會產生一定的影響，因此有必要對AGC缸的摩擦力進行測試和控制。為了實現(xiàn)AGC缸的高精度和高響應，一般要求油缸雙方向、全行程摩擦力均小于軋制力的0.3%，其動摩擦力和靜摩擦之差小于30%[3-5]。

a.啟動摩擦力測試。

被測缸的無桿腔通過管路接伺服閥一端控制口，用高壓小流量泵通油，有桿腔接回油箱；計算機給伺服閥發(fā)出斜坡信號，控制液壓缸從靜止到開始運動，同時計算機接收被測缸的位移信號和無桿腔壓力信號，繪成位移壓力曲線；被測缸在不同位置啟動，即可得到相應位置的啟動摩擦力曲線，這里一般選取缸體工作行程的零位、1/3位、1/2位3處進行測試。有桿腔啟動摩擦力測試與無桿腔測試方法相同。

b.動摩擦力測試。

被測缸無桿腔由伺服閥一端口控制，用低壓大流量泵通油，通過計算機接收被測缸活塞的位移信號，并通過控制器、伺服閥等元件構成位置閉環(huán)；計算機通過操縱溢流閥控制背壓，可進行恒負載或變負載工況的模擬，數據采集卡收集無、有桿腔壓力信號，經過計算處理，可得位移摩擦力曲線。

2.2AGC缸動態(tài)性能測試

模擬軋機負載工況(軋制力0～5 000N)，要求試驗臺機架有足夠剛度，在準軋制條件下完成軋機液壓AGC系統(tǒng)油缸的現(xiàn)場原型幅頻響應和階躍響應測試。

AGC缸幅頻響應測試原理：用不同頻率ωj的正弦波信號激勵被測系統(tǒng)，測出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出幅值Xoj，Yoj及相位差φj；系統(tǒng)在正弦X(t)=X0sinωt信號的激勵下，所產生的穩(wěn)態(tài)輸出也是正弦信號，但兩者幅值不一樣，其幅值比A=Yo/Xo是頻率ω的函數，相位差φ也是ω的函數[6]。

測試時被測缸與加載缸在閉式機架內對頂安裝，加載缸的無桿腔通壓力油，模擬被壓，將被測缸壓緊在機架上，模擬軋制工況；被測缸和加載缸的有桿腔、無桿腔分別接位移傳感器，以便準確檢測被測缸的動態(tài)位移。在動態(tài)測試軟件環(huán)境下，由計算機給出一組正弦電壓信號，然后經伺服放大器、伺服閥，控制進入被測缸的壓力油的流量大小，被測缸將壓力油流量轉化為位移輸出，位移傳感器發(fā)出的信號被計算機采集卡收集，通過對位移信號進行轉換與計算，獲得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。將輸入與輸出信號進行比較，經轉換可得測試系統(tǒng)的幅頻特性。

AGC缸階躍響應是考察系統(tǒng)在單位階躍函數作用下，動態(tài)過程隨時間變化的指標。這里假設模擬被測系統(tǒng)處于恒負載工況下，實時測量階躍信號和被測油缸活塞位置隨時間的變化過程，繪出階躍響應曲線。

3 結束語

文中對AGC缸加工工藝及測試方法的分析，對進一步優(yōu)化AGC缸制造工藝具有積極促進作用，同時對AGC缸測試系統(tǒng)的進一步研究和完善以及對其他類伺服油缸測試系統(tǒng)的建立能起到指導作用。

[1] 何宜業(yè).液壓AGC原理及其液壓缸[J].鞍鋼技術，1982(7)：15-16.

[2] 曾良才.板帶軋機液壓AGC綜合測試系統(tǒng)及故障診斷研究[D].武漢：武漢理工大學，2005:29-33.

[3] 嚴開勇，陳奎生，涂福全. AGC液壓缸模擬工況摩擦力特性測試方法研究[J].液壓與氣動，2009(2)：37-39.

[4] 陳新元，曾良才，陳奎生.液壓壓下伺服缸動態(tài)特性測試系統(tǒng)研究[J].液壓氣動與密封，2004(3)：30-31.

[5] 楊海波，李朋一，楊成.薄板坯連鑄連軋中的板帶厚度控制及仿真分析[J].北京科技大學學報，2001，23(2)：140-142.

[6] 陳奎生.高精度多功能液壓試驗臺的研制[J].武漢冶金科技大學學報，1997，20(3):333-339.

TheprocessanalysisandfunctiontestingofAGCservocylinder

GUAN Jinhua

(Fushun Vocational and Technical College, Liaoning Fushun, 113122, China)

It introduces the main factors affecting the quality of AGC servo cylinder, points out the AGC servo cylinder piston rod problems existing in the original production technology, and puts forward the improvement measures. Aiming at the two aspects of friction test and dynamic test for AGC servo cylinder, it describes in detail about the principle and method of performance test.

AGC servo cylinder; piston; function testing; friction test; dynamic characteristic

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.12.016

2014-12-02

關金華(1981—)，女(蒙古族)，遼寧阜新人，撫順職業(yè)技術學院講師，碩士，主要研究方向為機械工程。

TH11

B

2095-509X(2014)12-0065-04