对轧机伺服液压缸测试系统中活塞位移的应变转换方法研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com匐蝈轧机伺服液压缸测试系统中活塞位移的应变转换方法研究StudyonthepistondisplacementmeasurementmethodofrollingmilIservo-cylindertestingsystem杨钦翔，陈新元，丁先山YANGQin．xiang，CHENXin-yuan，DlNGXian—shan(武汉科技大学，武汉430081)摘要：针对轧机伺服液压缸动态测试系统中被试缸活塞位移测量方法的不足，提出了位移一应变转换的方法。通过有限元分析确定了闭式机架在受载拉伸变形时应变敏感部位的位置和应变一位移关系函数，设

2、计了实验，对理论分析结果进行了验证。结果表明该方法能够有效解决轧机伺服液压缸测试系统中被试缸活塞位移方便可靠检测的工程难题。关键词：伺服液压缸；位移检测；闭式机架；应变中圈分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1009-0134(2015)05(下)一0001-03Doi；10．3969／J．issn．1009-0134．2015．o5(下)．010引言差异，因此选取机架上对测试加载比较敏感，并且线性轧机伺服液压缸是板带轧机的核心元件，其性能直度好的测点进行贴片监测，以便能比较简单地映射转换接影响板带材的质量，因此对其性能进行定期测试尤为出被试缸活塞杆位移，这一点非常

3、关键。为了找到合适重要【”。动态测试时，通用做法是把轧机伺服缸放置于的敏感部位，本文利用有限元软件对测试过程中机架受闭式机架内，活塞杆顶着机架上横梁，如图l所示，在载后产生应力的情况进行理论分析，根据应力数据找出电液伺服阀控制下产生正弦振动，外置位移传感器通过机架上各点的应变与活塞位移的关系，并选出应变贴片磁力表架吸附在伺服缸上，对被试缸的活塞响应位移进监测的最佳点位。行检测。这种测试方式存在三个缺点：第一，每次测试都需要重新安装位移传感器，操作麻烦；第二，磁力表架吸合力有限，在动态测试过程中，传感器容易受振动干扰，导致位移信号严重失真；第三，位移传感器的行程选择困难，行

4、程太小易被活塞杆推翻而脱落，行程太大测量精度又难以保证障l。本文提出在闭式机架上选定的敏感点处永久性的粘贴应变片，采集测试过程中机架敏感点的应变，然后通过一定的映射关系，转换为被试1闭式机架：2．下垫块：3．伺服液压缸；4．应变片；5．上垫块液压缸活塞杆的等效位移的测试方法，力求克服传统测图1闭式机架测试图试系统中位移检测的不足。1．1闭式机架关键敏感部位的选择1闭式机架应变敏感部位的选择和分析对机架有限元分析，找出机架应力分布规律。轧机伺服液压缸测试中，机架始终工作在弹性变形如图l所示，本实验机架宽1600mm，高1160mm，厚范围内。由于被测试缸的规格不同，试验中施

5、加载荷和200mm。上、下垫块用于防止液压缸与机架直接接触而载荷作用面积不同，机架上各点所受应力和应变也存在损伤机架，上垫块面积为500mmX200mm，下垫块面收稿日期：2014-12—05基金项目：湖北省自然科学基金创新群体重大项目：高速重载装备关键液压件间隙密封技术基础研究(2014CFA013)作者简介：杨钦翔(1989一)，男，I~lJIIX，硕士研究生，研究方向为机电一体化。’第37卷第5期2015—05(下)[11学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com实验主要设备如图4所示：伺服液压缸，活塞直径部位和上横梁敏感部位应变—位移

6、的拟合曲线函数分别为：500mm，活塞杆直径400mm，行程60mm；美国MTS—E~=124．56X一2582．6(7)RHM100磁致伸缩位移传感器；MOOGD661电液伺服毛~=122．99X一2577．1(8)阀；日本DC204Ra．TML16动态应变仪；16路AI，2路毛~=352．19X一7402．4(9)AO的NI采集卡。除去实验中空行程的影响，对比有限元分析得到为了验证有限元分析推导的位移一应变函数的正的立柱应变一缸位移公式(5)和实验得到的式(7)、式(8)确性。如图1所示应变片分为三组：工作片A、B组成对以及有限元分析得到的上横梁应变一缸位移式(6)和

7、实验臂，与相应温补片组成全桥，对左立柱中间应交值进行得到式(9)可以发现理论和实验得到的函数式子基本一测量；一对十字布置的工作片C组成对臂，与相应温补致。相较于有限元分析得到的式子，左边立柱误差为2．62％，右边立柱误差为1．33％，上横梁误差为2．46％。应变片组成全桥，对上横梁中部的应变值进行测量；工误差原因主要在于机架材料不均匀性、实际加载偏载、作片D、E组成对臂，与相应温补片构成全桥，对右立应变片粘贴位置和测量误差等因素的影响，实际液压缸柱中间的应变进行测量。静动态工程测试中该误差量可以接受，该方法简化了测静态测试过程