鉆管夾持卡盤性能測試試驗分析

司冀 中國飛機強度研究所

引言

某鉆管夾持卡盤要求遠程控制下卡盤打開和關閉動作時間短、運動穩(wěn)定。在已設計好的控制系統(tǒng)下，必須對卡盤進行性能測試實驗[1-2]。

一、測試方案

根據(jù)實驗目標，制定了圖1實驗方案[3]。

圖1 實驗方案

二、搭建測試平臺

（一）測試系統(tǒng)硬件

選用研華610工控機，德國VOLFA生產(chǎn)的LWF-500-V2位移傳感器，日本SMC生產(chǎn)的ITV2050-213S壓力傳感器和PF2A521流量傳感器。

（二）測試系統(tǒng)軟件

以NI的LabVIEW作為實驗系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺編寫測試軟件[4-5]。測試軟件以圖形曲線將壓力、流量及位移數(shù)據(jù)實時顯示與存儲，可對采集的數(shù)據(jù)進行分析[7-8]。

三、實驗結果

（一）實驗曲線

利用測試平臺，采集壓力、流量及位移數(shù)據(jù)，測得卡盤在氣源壓力0.2MPa至0.6MPa間的運動工況，0.1MPa做為壓力梯度，運動數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 活塞運動全程時間與換向閥上游壓力關系

（二）分析方法

分析卡盤打開和閉合時，活塞開始運動前的響應時間t1、運動全程所需時間t2以及進氣腔壓力pa、排氣腔壓力pb變化等參數(shù)和換向閥上游壓力ps之間的關系，上游壓力ps一定時，分析：

（1）活塞桿運動是否平穩(wěn)，速度有無出現(xiàn)爬行；（2）閥換向后活塞運動前的響應時間t1；（3）運動全程所需時間t2；（4）氣缸兩腔壓力變化；（5）氣缸打開和關閉時間如表1所示，系統(tǒng)打開和閉合時間符合工作需要。

四、結論

通過分析結論如下：

（1）各工況下卡盤動作時，活塞桿運動平穩(wěn)，在行程末端時沖擊力較大且運動前響應時間較長；

（2）上游壓力0.3MPa比0.2MPa下可縮短卡盤打開整個運動時間約41.7%以上；而高于0.3MPa以上，每增加一個壓力梯度此時間縮短較為平緩，約為4.2%～6.2%。