落锤式油压缓冲器性能试验台开发及应用

　　缓冲器作为高速运行设备的有效安全保护装置，能够将运动物体在高速移动、下落、回转时的能量逐渐吸收，从而消除冲击、振动、噪声等有害因素，实现对机构的保护。油压缓冲器以其响应快、承载能力大、缓冲过程平稳等特点，在汽车、冲压设备、起重机械、自动机床、气动系统、自动化生产线等众多领域获得了广泛的应用。不同的机械系统对缓冲器的缓冲吸能特性要求不同，缓冲器性能优良主要看其是否能与机械系统相匹配，能否最大限度地减小机械冲击力，以提高机械系统运行平稳性和使用寿命。要让缓冲器具有与机械系统匹配的缓冲吸能特性，除通过数学模型进行设计仿真外，更重要的是要对其进行试验，对数学模型进行验证、修正和优化。作者开发了一种落锤式油压缓冲器性能试验台。应用该试验台可检测小型油压缓冲器的缓冲特性，绘制示功图，为缓冲器性能改进提供指导。

　　1 试验台原理与性能参数

　　落锤式油压缓冲器冲击实验系统由机械系统与测控系统两大部分构成，包括伺服电机、伺服驱动器、工控机、冲击力传感器、激光位移传感器等主要部件。试验台组成框架如图 1 所示。其主要工作原理为由伺服电机 + 丝杆传动，通过电磁铁吸附砝码将冲击质量块提升到一定的高度，使电磁吸盘退磁，质量块进行自由落体运动，对缓冲器进行冲击，同时采集冲击过程中的力和位移值，评价缓冲器的缓冲性能。

　　试验台主要性能参数如下:

　　吸收能量范围: 3 ～500 J;

　　最大冲击速度: 5 m/s;

　　最大冲击质量: 40 kg;

　　最大冲击高度: 1 300 mm;

　　冲击行程: <250 mm。

　　2 试验台开发

　　2. 1 机械系统设计

　　( 1) 机架强度与刚度

　　由于系统在运行时，冲击质量块高速下落冲击被试件，故要求机械系统有足够的强度与刚度。试验台主机为一体式框架结构，具有足够的强度与刚度。

　　( 2) 导轨和滑车

　　试验台采用专用的导轨和滑车，质量块安放在滑车上并沿专用的导轨下落，保证落锤在下落过程中不会偏离实验台，导轨与地面保证良好的垂直性，引导落锤沿垂直方向冲击试件，避免冲击时引起试件侧翻，且易引起能量在水平方向上的损失。

　　落锤由滑车和安置在其上的一组砝码组成。滑车即为一块与滑轨配合的钢块，其上有可将砝码压紧的装置，可依次叠放不同数量的砝码。因此试验台最小冲击质量即为滑车的质量。

　　( 3) 提升与释放机构

　　滑车的提升采用步进电机驱动丝杠螺母，并通过拉线式位移传感器精确检测，保证提升高度的准确性。丝杠传动的自锁功能可保证断电、误操作等情形下落锤不会意外脱落。滑车的释放则通过电磁离合器控制。