伺服液压缸动摩擦力的高精度测试方法研究

　　1 概述

　　液压伺服系统应用越来越广泛，它优于一般液压系统，如自动控制技术中，利用液压技术的特性，组合为电液控制，使设备具有液压和自动控制的优点，这样有利于工作的快速性和准确性，并且精度也大大提高。现代的高速轧机的辊缝调节就是利用液压伺服系统来完成。在液压伺服系统中，伺服液压缸是关键液压元件之一，其性能的好坏直接影响液压伺服系统正常工作。而伺服液压缸的动摩擦力是伺服缸的重要性能参数，该参数对系统的稳定性和频宽有一定影响，同时也带来静态死区和动态死区。为了使液压伺服系统能高质量地工作，对伺服液压缸动摩擦力进行测定是非常必要的。目前还没有伺服液压缸的试验标准和实验方法，国内外有关部门根据具体条件提出并实施一些测试方法：机架变形测试法，施加背压力测试法，CAT 闭环控制测试法，分段测试法等。本文就机架变形测定动摩擦力方法的研究进行扼要介绍。

　　2 伺服液压缸动摩擦力机理的分析

　　伺服液压缸与普通液压缸的主体结构基本相同。液压缸简图，如图1 所示。分析其摩擦力机理也基本相同，从结构上来看：

　　(1)活塞、密封件和支承环与缸筒内壁相对运动产生摩擦力，这摩擦力大小与缸筒内壁加工精度、表面光洁度、几何精度有关，与密封材料、支承环材料有关，与油膜厚度及油液等因素有关。

　　(2)导向套及密封件结构组件与活塞杆相对运动产生摩擦力，这摩擦力大小与密封件材料及松紧有关，与活塞杆表面光洁度、与油膜厚度等因素有关。

　　(3)密封材料及结构形状不同对动摩擦力有一定影响。

　　3 采用机架变形原理测液压缸动摩擦力系统

　　液压伺服系统具有功率大、响应快、精度高等优点而被广泛应用于冶金设备、航空设备、军事设备、电动设备以及机床等重要部位。液压缸是液压系统的执行元件，它在带载运动过程中的摩擦力大小对整个液压系统的稳定性和频宽等性能影响很大，因此对带载液压缸动摩擦力特性进行测试十分必要。目前伺服液压缸带载动摩擦力测试方法由于无相应的国家及部级标准，所以有些单位采用两个液压缸对顶的方式进行加载，检测两个液压缸两腔的负载压差，计算被测液压缸的摩擦力，这种方法的测试结果包含了加载液压缸的摩擦力，测试精度低，结构比较复杂。而本测试系统是利用闭式机架弹性变形，模仿轧钢机现场情况测试动摩擦力，测试结果更贴近实际，结构简单，精度高、其测试过程简述如下：

　　(1)被测液压缸3 安放在机架2 内;