軋機液壓AGC伺服缸的測試
軋機液壓AGC系統(tǒng)已成為高精度、快速軋制的核心設備。系統(tǒng)中的關鍵元件——軋制伺服液壓缸軋制力大、行程短、頻率響應高、測試難度大,常常因無法預測故障或不能判斷故障部位而被迫停產(chǎn)檢修。
根據(jù)大型軋機實際使用情況,參考國家和行業(yè)相關液壓試驗標準,以軋機液壓AGC伺服液壓缸為試驗對象,某單位開發(fā)設計了一套全新最大軋制力為9200t的大型軋機液壓AGC伺服液壓缸試驗臺設備,主要完成液壓缸的動態(tài)和靜態(tài)性能測試。
試驗臺針對大型軋機的最大軋制力為9200t,實驗臺液壓系統(tǒng)圖如圖25所示。系統(tǒng)由兩部分構成:加載系統(tǒng)和被測試系統(tǒng)。
被測試系統(tǒng)由右側的力、位置伺服系統(tǒng)進行控制,用到的元件有測試液壓缸14、三級電液伺服閥3、油壓傳感器5等。加載系統(tǒng)由左側的力伺服系統(tǒng)進行控制。
測試液壓缸系統(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。壓力傳感器測得液壓缸的負載壓力,經(jīng)校正放大后反饋到輸入端,形成一個負載壓力反饋內(nèi)環(huán)。由于壓力反饋使原開環(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。
試驗臺主要完成液壓缸的動、靜態(tài)性能測試。閉式機架供伺服液壓缸動態(tài)測試時加載用,測試時加載缸的無桿腔通壓力油,產(chǎn)生推力將被測試伺服液壓缸緊壓在機架上,模擬軋制工況,位移傳感器對稱安裝。同時對兩液壓缸供油,根據(jù)被測試液壓缸上的位移傳感器檢測被測試伺服缸的動態(tài)位移,由位移和力的關系得到液壓缸動態(tài)性能參數(shù)。
伺服液壓缸動態(tài)測試原理為:在動態(tài)測試軟件環(huán)境下,通過數(shù)據(jù)采集卡的通道給出一組諧波電壓信號,經(jīng)伺服放大器轉換為相應的諧波電流信號,送人伺服閥線圈,通過控制閥心位移,控制進入伺服缸的油液流量大小。伺服缸將流量轉化為位移輸出,再經(jīng)過位移傳感器進行檢測,由數(shù)據(jù)采集卡的兩通道進入計算機,通過對兩路位移信號進行轉換與計算,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進行比較,可得到測試系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。測試液壓缸系統(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仿真工具箱建立測試控制系統(tǒng)仿真模型,并進行仿真分析。
由Bode圖得到仿真結果為: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)的相對穩(wěn)定性,為獲得滿意的性能,應增大液壓阻尼比的值。由于系統(tǒng)的阻尼比提高,幅值裕度達到28.4dB,系統(tǒng)的穩(wěn)定性比原系統(tǒng)提高。階躍響應圖仿真結果表明:加入壓力反饋后,系統(tǒng)的過渡時間由0.301s增加到0.321s,響應速度降低。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)的開環(huán)和閉環(huán)剛度,進而擴展系統(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。
大型軋機伺服缸測試控制系統(tǒng)所采用的功能配置符合軋機實際條件和經(jīng)濟條件,綜合效果良好,可以在生產(chǎn)中節(jié)約成本,提高產(chǎn)品的競爭力,為大型重載伺服缸國產(chǎn)化提供了一種可行的測試手段。