《液压传动 缸的试验方法 第2部分：伺服液压缸》

液压传动缸的试验方法第2部分：伺服液压缸

1范围

本文件描述了伺服液压缸的试验方法。

本文件适用于以液压油或性能相当的其他液压流体为工作介质的伺服液压缸。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求

GB/T14039液压传动油液固体颗粒污染等级代号

GB/T15622液压缸试验方法

GB/T17446流体传动系统及元件词汇

GB/T28782.1液压传动测量技术第1部分:通则

GB/T28782.2液压传动测量技术第2部分:密闭回路中平均稳态压力的测量

3术语和定义

GB/T17446界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

伺服液压缸Servohydrauliccylinder

能响应连续控制信号（输入量），有动态特性要求的液压缸。

3.2

偏摆值Radialrunout

活塞杆（柱塞）全行程往复运动，以初始位置为基准，活塞杆（柱塞）端面出现的最大倾角。

4试验装置和试验条件

4.1试验装置

4.1.1试验原理图

伺服液压缸的一般试验（低压下的运行及泄漏试验、耐压和外泄漏试验、起动压力试验和内泄漏试验）原理图见图1、图2；动态试验(阶跃响应试验、频率响应试验)和摩擦力试验原理图见图3、图4；耐久性试验、缓冲试验、负载效率试验和高温试验原理图见图5。

标引序号说明：

1——过滤器；

2——液压泵；

3——溢流阀；

4——单向阀；

5——流量计；

6——电磁（液）换向阀；

7——单向节流阀；

8——压力表开关；

9——压力表；

10——被试伺服液压缸；

11——温度计。

图1双作用伺服液压缸一般试验原理图

标引序号说明：1——过滤器；

2——液压泵；

3——溢流阀；

4——单向阀；

5——流量计；

6——电磁（液）换向阀；

7——单向节流阀；

8——压力表开关；

9——压力表；

10——被试伺服液压缸；

11——力传感器；

12——加载缸；

13——温度计。

图2单作用伺服液压缸一般试验原理图

标引序号说明：

1——油箱；

2——单向阀；

3——比例阀/伺服阀；

4——压力表开关；

5——压力表（压力传感器）；

6——被试伺服液压缸；

7——位移传感器；

8——力传感器；

9——加载装置；

10——自动记录分析仪器（数据采集）；

11——信号发生器；

12——比例/伺服放大器；

13——外部先导控制液压源；

14——液压源。

图3双作用伺服液压缸动态试验和摩擦力试验原理图

标引序号说明：

1——油箱；

2——单向阀；

3——比例阀/伺服阀；

4——压力表开关；

5——压力表（压力传感器）；

6——被试伺服液压缸；

7——位移传感器；

8——力传感器；

9——加载回程装置；

10——自动记录分析仪器（数据采集）；

11——信号发生器；

12——比例/伺服放大器；

13——外部先导控制液压源；

14——液压源。

图4单作用伺服液压缸动态试验和摩擦力试验原理图

标引序号说明：

1——过滤器；

2——液压泵；

3——溢流阀；

4——单向阀；

5——电磁（液）换向阀；

6——单向节流阀；

7——压力表开关；

8——压力表；

9——被试伺服液压缸；

10——力传感器；

11——加载缸；

12——截止阀；

13——温度计。

图5耐久性试验、缓冲试验、负载效率试验和高温试验原理图

4.1.2安全要求

试验装置应符合GB/T3766的相关要求，充分考虑试验过程中人员及设备的安全，防止电击、机械伤害或高压油射出等事故发生。

4.1.3试验用比例/伺服阀

额定压力应满足被试缸的最高试验压力要求。

额定流量应满足被试缸的最大运动速度要求。

响应频率应大于被试缸最高试验频率的3倍以上。

4.1.4液压源

试验装置的液压源应满足试验用的压力，确保比例/伺服阀的供油压力稳定，并满足动态试验的瞬时流量需要。

4.1.5油路及测压点

4.1.5.1试验装置中，试验用比例/伺服阀与被试缸之间宜使用钢制管路，油路容腔宜尽量小，容积刚

度宜尽量大。

4.1.5.2测压点应符合GB/T28782.2的规定。

注：测压点位置的详细设置见GB/T8107。

4.1.6仪器

4.1.6.1自动记录分析仪器应能记录输入信号和分析2路正弦输入信号之间的幅值比和相位移。

4.1.6.2信号发生器应能输出阶跃信号（正向阶跃和负向阶跃信号）和正弦信号（可在0.1Hz到试验要求的最高频率之间进行扫频），输出信号的幅值可调。

4.1.6.3位移传感器、压力传感器、力传感器等应能满足试验要求。

4.1.6.4参与动态试验的仪器（含传感器）响应频率应大于被试缸最高试验频率的10倍以上。

4.1.7测量准确度

测量准确度应按照GB/T28782.1的规定，型式试验采用B级，出厂试验采用C级。测量系统的允许系统误差应符合表1的规定。

表1测量系统允许系统误差

测量参量

测量准确度等级

B级

C级

压力/MPa（当p＜0.15MPa)

±0.003

±0.005

压力（当p≥0.15MPa)

±1.5%

±2.5%

温度/℃

±1.0

±2.0

力

±1.0%

±1.5%

速度

±0.5%

±1.0%

时间/ms

±1.0

±2.0

位移

±0.5%

±1.0%

4.2试验用液压油

4.2.1黏度

在40℃时的运动黏度应为29mm2/s～74mm2/s。

4.2.2温度

除特殊规定外，型式试验应在50℃下进行。出厂试验宜在50℃下进行，也可在35℃~55℃范围内进行。如有特殊需求，由供需双方协商确定。

4.2.3污染等级

试验用液压油的固体颗粒污染等级应不劣于GB/T14039规定的-/16/13或18/16/13。

4.2.4相容性

试验用液压油应与被试缸的密封件以及其他与液压油接触的零件材料相容。

4.3稳态工况

试验中，各被控参量平均显示值在表2规定的范围内变化时为稳态工况。应在稳态工况下测量并记录各个参量。

表2被控参量平均显示值允许变化范围

被控参量

测量准确度等级

B级

C级

压力/MPa（当p＜0.15MPa)

±0.003

±0.005

压力（当p≥0.15MPa)

±1.5%

±2.5%

温度/℃

±2.0

±4.0

力

±1.0%

±1.5%

速度

±1.5%

±2.5%

位移

±1.5%

±2.5%

5试验项目和方法

5.1通则

试验时按照以下要求：

a)应记录传感器的型号和精度等级；

b)应记录加载方式和安装方式；

c)被试缸如采用垂直安装方式，应考虑重力的影响。

5.2一般试验

5.2.1低压下的运行和泄漏试验

按GB/T15622进行试验。

5.2.2耐压和外泄漏试验

按GB/T15622进行试验。

5.2.3内泄漏试验

按GB/T15622进行试验。

5.2.4起动压力特性试验

试运行后,在无负载工况下,使一腔进油，另外一腔无压回油，使进油压力缓慢升高，至伺服液压缸起动时,记录测试过程中的压力变化,其中的最大压力值即为最低起动压力。对于双作用伺服液压缸,宜进行正反方向试验。如有特殊需求，由供需双方协商确定。

5.3摩擦力试验

5.3.1通则

摩擦力试验供需双方协商按5.3.2或5.3.3进行。通常两腔面积比值较大时，选择5.3.2。

5.3.2方法一

在带负载工况下，使被试缸一腔压力逐渐升高，至被试缸起动并保持匀速运动时，记录被试缸进、出口压力和负载力（对于柱塞缸，只记录进口压力和负载力）。对于双作用伺服液压缸，宜进行正反方向试验。摩擦力按下面的公式计算：

Fd=（p1A1-p2A2）-F…………………⑴

式中：

Fd──摩擦力，单位为牛顿（N）；

p1──进口压力，单位为兆帕（MPa）；

p2──出口压力，单位为兆帕（MPa）；

A1──进口腔活塞有效面积，单位为平方毫米（mm2）；

A2──出口腔活塞有效面积，单位为平方毫米（mm2）；

F──负载力，单位为牛顿（N）。

5.3.3方法二

按GB/T15622的摩擦力试验进行。

5.4动态试验

5.4.1阶跃响应试验

调整油源压力到试验压力，试验压力范围可选定为被试缸的额定压力的10%～100%。

在被试缸的行程范围内，距离两端极限行程位置30%缸行程的中间区域任意位置选取测试点；调整信号发生器的振幅和频率，使其输出阶跃信号，根据工作行程给定阶跃幅值（幅值范围可选定为被试缸工作行程的5%～100%，最大幅值不超过行程的40%）；利用自动分析记录仪记录试验数据，绘制阶跃响应特性曲线，根据曲线确定被试缸的阶跃响应时间。

对于双作用伺服液压缸，宜进行正反方向试验。对于两腔面积不一致的双作用伺服液压缸，应采取补偿措施，确保正、反方向阶跃位移相等。

应在试验报告中记录负载力。

5.4.2频率响应试验

调整油源压力到试验压力，试验压力范围可选定为被试缸的额定压力的10%～100%。

在被试缸的行程范围内，距离两端极限行程位置30%缸行程的中间区域任意位置选取测试点，调整信号发生器的振幅和频率，使其输出正弦信号，根据工作行程给定幅值（幅值范围可选定为被试缸工作行程的5%～50%，最大幅值不超过行程的40%），频率由0.1Hz逐步增加到被试缸响应幅值衰减到-3dB或相位滞后90°,利用自动分析记录仪记录试验数据，绘制频率响应特性曲线，根据曲线确定被试缸的幅频宽及相频宽两项指标，取两项指标中较低值作为被试缸的响应频宽。

对于两腔面积不一致的双作用伺服液压缸，应采取补偿措施，确保正、反方向位移相等。

应在试验报告中记录负载力。

注1：工作行程给定幅值指被试缸运行正弦波的幅值。

注2：工作行程给定幅值即GB/T15622中的振幅。

5.5耐久性试验（选试）

在设计的额定工况下，使被试缸以指定的工作行程和设计要求的最高速度连续运行，速度误差为±10%。一次连续运行8h以上。在试验期间，被试缸的零件均不应进行调整。记录累积运行的行程。

5.6缓冲试验（如带缓冲功能）

当被试缸带有缓冲时，使被试缸在负载工况下，以最高设计速度或供需双方协商的速度运行，检测运行在缓冲段的速度变化或缓冲腔的压力变化。

5.7负载效率试验（选试）

将力传感器安装在被试缸的活塞杆（柱塞）上，使被试缸的活塞杆（柱塞）保持匀速运动，按公式

（2）计算出在不同压力下的负载效率，并绘制负载效率特性（p-η)曲线。

…………………(2)

式中：

η——负载效率；

F——实际输出力（推力或拉力），单位为牛（N）；

p——压力，单位为兆