[发明专利]大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于液压元件测试技术领域。具体涉及一种大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法。

背景技术

液压缸是液压系统的主要执行机构，其带载运动速度决定了液压系统的响应速度和控制精度。大型液压缸的带载频率特性测试是衡量其品质的重要手段，但目前大型液压缸的频率特性测试一般只在0～20Hz范围内进行（曾良才，轧机伺服油缸试验台研究[J]，机床与液压，2003(3)）。

目前，液压缸带载频率特性的测试已引起本领域技术人员的关注：如“一种液压缸带载频率响应测试系统及测试方法”（ZL101463847A）专利技术。该专利技术采用高精度外置式位移传感器测量活塞的位移，构成位置闭环控制，测试幅频响应曲线与相频响应曲线。但该测试方法存在如下问题：（1）动态测量时，位移传感器易产生振动，从而影响位移传感器的输出信号波形和检测精度；（2）位移传感器量程难以选择，采用较大量程传感器测小位移时信号读取与处理困难，测试准备过程中，容易导致传感器因挤压和跌落而损坏；（3）测量不同的液压缸的带载频率特性时，需重新装夹位移传感器；（4）测试频率范围小，一般只在0～20Hz范围内进行，不适于扩展到20～50Hz的高频检测范围。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种测试精度高、安装方便、适用范围广的液压缸高频带载频率特性测试方法和装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：液压泵与电机同轴联接，液压泵的吸油口与油箱相通，液压泵的压油口与电液伺服阀的P口相通，电液伺服阀的A口或B口与液压缸的无杆腔相通，电液伺服阀的T口与油箱相通。液压泵的压油口与三通比例减压阀的P口相通，三通比例减压阀的A口与液压缸的有杆腔相通，三通比例减压阀的T口与油箱相通，在液压泵的压油口与油箱之间连接有电磁溢流阀；三通比例减压阀的信号输入端和电液伺服阀的信号输入端与数据采集卡对应的D/A1通道和D/A2通道连接。

被测试液压缸置于闭式机架中，活塞杆与闭式机架的横梁下表面接触。在闭式机架的左立臂或右立臂的外侧中间位置处贴有第一电阻应变片，第一电阻应变片的正下方水平地贴有第二电阻应变片，第一电阻应变片垂直于第二电阻应变片，在闭式机架的左立臂或右立臂的内侧对称地贴有第三电阻应变片和第四电阻应变片，第一电阻应变片、第二电阻应变片、第三电阻应变片、第四电阻应变片组成第一电阻应变片组。

在闭式机架的横梁侧面的中间位置处贴有第五电阻应变片，第五电阻应变片的正下方水平地贴有第六电阻应变片，第五电阻应变片垂直于第六电阻应变片，在闭式机架的横梁另一侧面对称地贴有第七电阻应变片和第八电阻应变片；第五电阻应变片、第六电阻应变片、第七电阻应变片、第八电阻应变片组成第二电阻应变片组。

第二电阻应变片组与动态信号调理电路模块的第一输入端子AI1连接，动态信号调理电路模块的第一输出端子AO1与数据采集卡的A/D1通道连接，第一电阻应变片组与动态信号调理电路模块的第二输入端子AI2连接，动态信号调理电路模块的第二输出端子AO2与数据采集卡的A/D2通道连接；数据采集卡与计算机辅助测试软件安装在计算机内。

所述的第一电阻应变片组组成全桥电路，其中：第一电阻应变片和第三电阻应变片组成对臂，第二电阻应变片和第四电阻应变片组成对臂。

所述的第二电阻应变片组组成全桥电路，其中：第五电阻应变片和第七电阻应变片组成对臂，第六电阻应变片和第八电阻应变片组成对臂。

所述计算机辅助测试软件的程序主流程为：

S1-1、初始化变量，采样点数N₁=500，计数点n=0，频率计数i=1，周期数m₁=1，活塞杆初始外伸量L=1mm，时刻t₀=0；控制电压u₀=0，幅值A=50um，第一频率f₁=0.1Hz，第二频率f₂=0.2Hz，第三频率f₃=0.5Hz，第四频率f₄=1.0Hz，频率增量Δf=1.0Hz；初始压力值p₀=0，三通比例减压阀的输出比例系数k₁＝0.4。

S1-2、读取三通比例减压阀的输入值p，p₀=p，由D/A1通道送出控制电压u′＝k₁×p₀。