機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸自動化測試技術(shù)探討

孫博遠(yuǎn)

（大連長豐實(shí)業(yè)總公司，遼寧大連 116033）

0 引言

機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸裝置在航天類產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，主要用于實(shí)現(xiàn)車輛設(shè)備所需的升車運(yùn)動，確保產(chǎn)品定位的精度和可靠性，同時也是保證車輛設(shè)備可以快速調(diào)平并持續(xù)維持車輛平穩(wěn)狀態(tài)的核心元件。

關(guān)于機(jī)械鎖緊液壓缸裝置的研究較多，現(xiàn)有液壓缸裝置的設(shè)計(jì)成熟度相對較高?，F(xiàn)有的機(jī)械鎖緊類型的液壓缸裝置，是一種以液壓缸機(jī)械鎖為核心的設(shè)計(jì)方式[1]。還有學(xué)者針對錐環(huán)—碟簧式液壓鎖緊方式進(jìn)行分析，指出可將外鎖緊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成液壓缸設(shè)備選擇的最終鎖定手段，可借助過盈鎖緊類型的液壓缸裝置設(shè)計(jì)，結(jié)合必要的應(yīng)力分析，即可為后續(xù)環(huán)節(jié)的過盈配合運(yùn)作提供積極助力，并且此時的鎖緊方式也可以給出更加標(biāo)準(zhǔn)的參考指標(biāo)，鎖緊效果可以得到良好保障[2]。此外，有學(xué)者以過盈配合模式的液壓缸裝置為對象，進(jìn)行必要的修正和改進(jìn)，改進(jìn)后的使用效果良好[3]。

1 機(jī)械鎖緊液壓缸概述

目前，機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸裝置的應(yīng)用十分廣泛，可以對產(chǎn)品進(jìn)行精確定位，是保證車輛設(shè)備在快速調(diào)平狀態(tài)下繼續(xù)維持車輛平衡穩(wěn)定性的核心元件[4]。

通常情況下，液壓缸裝置的核心原理為：借助對內(nèi)鎖緊套結(jié)構(gòu)與缸簡結(jié)構(gòu)之間的過盈設(shè)計(jì)，形成新的摩擦力，可以對承載活塞桿裝置形成推動作用，確保軸向力順利對任意方向、任意位置的液壓缸裝置進(jìn)行鎖緊處理。在執(zhí)行解鎖指令時，需要經(jīng)過鎖緊腔裝置后再轉(zhuǎn)換至高壓油，此時為保證缸筒裝置中的部分結(jié)構(gòu)能保持良好的彈性變形功能，因此內(nèi)鎖緊套部件能夠在作業(yè)期間和缸筒部件形成良好的配合效果，此時系統(tǒng)過盈配合模式可以達(dá)到預(yù)期水平，同時再轉(zhuǎn)變成一種全新的間隙配合手段。借助這種處理方式，確保液壓缸裝置始終處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)，順利實(shí)現(xiàn)最初設(shè)計(jì)目標(biāo)（圖1）。

圖1 機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸結(jié)構(gòu)

2 核心研究內(nèi)容及傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的不足

本文將液壓缸裝置運(yùn)行和工作狀態(tài)的綜合測試技術(shù)作為核心研究內(nèi)容，主要研究目的是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，確保設(shè)備部件的維護(hù)保障和系統(tǒng)自動化控制能夠達(dá)到理想水平，確保自動化水平可以得到進(jìn)一步提升的同時，再以新型的自動化模式為主，盡可能取代傳統(tǒng)的手動模式，此后還需要借助計(jì)算機(jī)設(shè)備中執(zhí)行的自動檢測模式有效取代此前的人工觀察模式，通過這種方式保證液壓缸設(shè)備可以在后續(xù)綜合測試環(huán)節(jié)的實(shí)際作業(yè)效率，同時也可以保證最終試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。

在市場現(xiàn)有的各類產(chǎn)品中，機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸裝置的試驗(yàn)項(xiàng)目有較高相似性。以當(dāng)前比較典型的一種支腿液壓缸裝置方式為例，對其工作原理進(jìn)行分析和論述（圖2）。

圖2 試驗(yàn)原理

本次試驗(yàn)測試將對具有代表性的常規(guī)鎖緊力試驗(yàn)展開針對性分析，可設(shè)定此時的鎖緊力在試驗(yàn)環(huán)節(jié)的被試鎖壓缸最終行程標(biāo)準(zhǔn)依次為40 mm、400 m 和780 mm；測試人員在3 個點(diǎn)分別執(zhí)行測試和檢驗(yàn)，同時專業(yè)操作人員再次將要3 個準(zhǔn)備好的油源設(shè)備、系統(tǒng)加載缸油源設(shè)備和而本次試驗(yàn)回路內(nèi)攜帶的全部控制閥部件進(jìn)行準(zhǔn)確控制。本次試驗(yàn)的液壓回路運(yùn)行情況如圖3 所示、項(xiàng)目核心試驗(yàn)流程如圖4 所示。

圖3 鎖緊力試驗(yàn)工作原理

圖4 鎖緊力試驗(yàn)作業(yè)操作流程

結(jié)合以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對上述試驗(yàn)的具體情況進(jìn)行分析，可知本次試驗(yàn)存在如下4 個不足：①試驗(yàn)環(huán)節(jié)占用油源過多；②試驗(yàn)所需人工操作崗位數(shù)量過多；③大部分試驗(yàn)內(nèi)容均為手動控制，整體自動化水平不足；④試驗(yàn)過程中的工作效率低，需要進(jìn)行妥善處理和有效改進(jìn)。

3 自動化控制試驗(yàn)優(yōu)化方法

3.1 測試系統(tǒng)回路控制效果及優(yōu)化手段

以常規(guī)的機(jī)械式內(nèi)鎖緊式液壓缸裝置為主要研究對象，并對其系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)節(jié)液壓基本作業(yè)原理進(jìn)行分析，可以最高標(biāo)準(zhǔn)的對原試驗(yàn)控制回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時還可以有效降低泵源資源的實(shí)際消耗量，在實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)的同時保證功效[6]。因此，經(jīng)過本次優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理改進(jìn)后的全新液壓系統(tǒng)具備良好的應(yīng)用優(yōu)勢，具備覆蓋全體試驗(yàn)環(huán)節(jié)的能力（圖5）。

圖5 優(yōu)化后鎖緊力試驗(yàn)原理

3.2 系統(tǒng)自動化控制優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

在執(zhí)行測試試驗(yàn)任務(wù)的過程中，設(shè)定系統(tǒng)自動化控制的最終目標(biāo)，同時對新的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行設(shè)定，并且在試驗(yàn)環(huán)節(jié)需要合理設(shè)定液壓缸試驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容與試驗(yàn)過程，借助PLC 編程可完成對指令動作的基本控制[7]。在這樣的情況下對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析后，再將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類處理，通過這種方式形成與此前不同的自動化手段，以確保后續(xù)所有試驗(yàn)環(huán)節(jié)的操作流程準(zhǔn)確性和有效性。

3.2.1 程序編制

在本次優(yōu)化設(shè)計(jì)中，液壓缸部件的設(shè)計(jì)任務(wù)尤為關(guān)鍵，對試驗(yàn)項(xiàng)目的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和后續(xù)操作內(nèi)容有多重要求，在保證生產(chǎn)質(zhì)量可以達(dá)到合格水平的前提下，對質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，確保該數(shù)據(jù)的整體穩(wěn)定水平，這也代表著設(shè)備和裝置在實(shí)際工作中的工作狀態(tài)穩(wěn)定性。同時，對應(yīng)的梯形圖編程必須要具備安全聯(lián)鎖，防止人為錯誤操作對試驗(yàn)造成不良影響，因此需要避免因?yàn)椴僮魅藛T誤操作對設(shè)定程序造成的影響。

另外，針對不同用途的專業(yè)設(shè)備或產(chǎn)品，統(tǒng)一選定懸臂式操作模式，通過控制箱部件及系統(tǒng)液晶顯示屏裝置（PC 端顯示器設(shè)備）對所有程序功能進(jìn)行直接控制和操作，技術(shù)人員僅需輸入準(zhǔn)確的控制數(shù)據(jù)參數(shù)便能保證最終的調(diào)用效果達(dá)到理想水平[8]。

3.2.2 試驗(yàn)工藝編制

優(yōu)化后的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要列出項(xiàng)目表，主要信息包括：①優(yōu)化試驗(yàn)項(xiàng)目的具體名稱；②試驗(yàn)工序號信息；③控制程序名稱信息；④部件程序號等關(guān)鍵信息。此后由專業(yè)的試驗(yàn)檢驗(yàn)工作者按照此標(biāo)準(zhǔn)對最終試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最后的檢查與核對，以確保所有試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)內(nèi)容準(zhǔn)確性。

3.2.3 參數(shù)輸入修改和優(yōu)化

專業(yè)技術(shù)人員需要按照預(yù)設(shè)要求完成系統(tǒng)登錄操作，然后再按照試驗(yàn)所需選擇出契合度最高的運(yùn)行程序，然后再準(zhǔn)確對應(yīng)的試驗(yàn)工序卡片信息，確保輸入數(shù)據(jù)內(nèi)容的準(zhǔn)確性即可，主要包括輸入壓力值、流量值、行程值等主要試驗(yàn)參數(shù)。

3.2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)記錄與分析

在預(yù)設(shè)試驗(yàn)任務(wù)內(nèi)容全部完成后，整理數(shù)據(jù)、形成報(bào)表，并對選項(xiàng)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)展開對比分析。按照系統(tǒng)給出的最終試驗(yàn)參數(shù)為基準(zhǔn)，匯總質(zhì)量檢測的最終結(jié)果，并形成新的報(bào)告信息表。技術(shù)人員和試驗(yàn)參與人員需要按照最初設(shè)定考核值初始標(biāo)準(zhǔn)并執(zhí)行數(shù)據(jù)錄入操作，這樣既可保證系輸入數(shù)據(jù)值的準(zhǔn)確性，并保證最終判斷結(jié)果的有效性和科學(xué)性。對于部分在劃定范圍意外的試驗(yàn)數(shù)值，需要統(tǒng)一標(biāo)記成紅色、用以顯著標(biāo)識，或使用U 盤對試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)出打印即可。

4 試驗(yàn)結(jié)果說明

最終的試驗(yàn)結(jié)果及對比如表1 所示。

表1 改進(jìn)前后測試效果對比

從表1 中可知，與傳統(tǒng)的手動控制模式相比，本次設(shè)定的新型試驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂酗@著優(yōu)勢，并且在實(shí)際應(yīng)用和作業(yè)效率方面也有著一定優(yōu)化和改善，可以成功實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目預(yù)期設(shè)定的執(zhí)行目標(biāo)。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文通過對機(jī)械內(nèi)鎖緊式液壓缸裝置的分析，優(yōu)化傳統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｊ郊安僮骺刂圃囼?yàn)手段，借助新的控制措施完成試驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化后試驗(yàn)環(huán)節(jié)的自動化水平和控制精準(zhǔn)度均有大幅提升，并且試驗(yàn)操作的可靠性更高，能夠成功規(guī)避各種操作失誤問題，可以為同類產(chǎn)品的升級換代提供借鑒。