軋機(jī)液壓AGC伺服缸的測(cè)試

軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)已成為高精度、快速軋制的核心設(shè)備。系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件——軋制伺服液壓缸軋制力大、行程短、頻率響應(yīng)高、測(cè)試難度大，常常因無(wú)法預(yù)測(cè)故障或不能判斷故障部位而被迫停產(chǎn)檢修。

根據(jù)大型軋機(jī)實(shí)際使用情況，參考國(guó)家和行業(yè)相關(guān)液壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以軋機(jī)液壓AGC伺服液壓缸為試驗(yàn)對(duì)象，某單位開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套全新最大軋制力為9200t的大型軋機(jī)液壓AGC伺服液壓缸試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備，主要完成液壓缸的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能測(cè)試。

試驗(yàn)臺(tái)針對(duì)大型軋機(jī)的最大軋制力為9200t，實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)圖如圖25所示。系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：加載系統(tǒng)和被測(cè)試系統(tǒng)。

被測(cè)試系統(tǒng)由右側(cè)的力、位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，用到的元件有測(cè)試液壓缸14、三級(jí)電液伺服閥3、油壓傳感器5等。加載系統(tǒng)由左側(cè)的力伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。

測(cè)試液壓缸系統(tǒng)是具有壓力反饋的電液位置控制系統(tǒng)，其原理圖如圖26所示。壓力傳感器測(cè)得液壓缸的負(fù)載壓力，經(jīng)校正放大后反饋到輸入端，形成一個(gè)負(fù)載壓力反饋內(nèi)環(huán)。由于壓力反饋使原開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的液壓固有頻率提高，阻尼比增加，所以是提高和產(chǎn)生恒定阻尼的好辦法。

試驗(yàn)臺(tái)主要完成液壓缸的動(dòng)、靜態(tài)性能測(cè)試。閉式機(jī)架供伺服液壓缸動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)加載用，測(cè)試時(shí)加載缸的無(wú)桿腔通壓力油，產(chǎn)生推力將被測(cè)試伺服液壓缸緊壓在機(jī)架上，模擬軋制工況，位移傳感器對(duì)稱(chēng)安裝。同時(shí)對(duì)兩液壓缸供油，根據(jù)被測(cè)試液壓缸上的位移傳感器檢測(cè)被測(cè)試伺服缸的動(dòng)態(tài)位移，由位移和力的關(guān)系得到液壓缸動(dòng)態(tài)性能參數(shù)。

伺服液壓缸動(dòng)態(tài)測(cè)試原理為：在動(dòng)態(tài)測(cè)試軟件環(huán)境下，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的通道給出一組諧波電壓信號(hào)，經(jīng)伺服放大器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的諧波電流信號(hào)，送人伺服閥線(xiàn)圈，通過(guò)控制閥心位移，控制進(jìn)入伺服缸的油液流量大小。伺服缸將流量轉(zhuǎn)化為位移輸出，再經(jīng)過(guò)位移傳感器進(jìn)行檢測(cè)，由數(shù)據(jù)采集卡的兩通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)，通過(guò)對(duì)兩路位移信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與計(jì)算，可獲得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。根據(jù)輸入與輸出兩組諧波信號(hào)進(jìn)行比較，可得到測(cè)試系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。測(cè)試液壓缸系統(tǒng)是具有壓力反饋的電液位置控制系統(tǒng)。利用Matlab軟件中Simulink仿真工具箱建立測(cè)試控制系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行仿真分析。

由Bode圖得到仿真結(jié)果為：位置反饋控制系統(tǒng)的幅值裕度26.2dB大于6dB，相角裕度119°大于60°，系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。加入壓力反饋后，使原開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的液壓固有頻率提高，阻尼比增加。阻尼比表明系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，為獲得滿(mǎn)意的性能，應(yīng)增大液壓阻尼比的值。由于系統(tǒng)的阻尼比提高，幅值裕度達(dá)到28.4dB，系統(tǒng)的穩(wěn)定性比原系統(tǒng)提高。階躍響應(yīng)圖仿真結(jié)果表明：加入壓力反饋后，系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間由0.301s增加到0.321s，響應(yīng)速度降低。由此可知，采取壓力反饋是提高和產(chǎn)生恒定阻尼的較好方法。壓力反饋可明顯提高系統(tǒng)阻尼比，并且不改變系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)剛度，進(jìn)而擴(kuò)展系統(tǒng)的頻帶，提高控制精度，增大系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低，因而需要在系統(tǒng)的阻尼比和快速性之間折中考慮。

大型軋機(jī)伺服缸測(cè)試控制系統(tǒng)所采用的功能配置符合軋機(jī)實(shí)際條件和經(jīng)濟(jì)條件，綜合效果良好，可以在生產(chǎn)中節(jié)約成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，為大型重載伺服缸國(guó)產(chǎn)化提供了一種可行的測(cè)試手段。