气缸缓冲特性的研究

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1、气缸气缓冲特性的实验研究摘要：研究气缸气缓冲特性，建立计算机辅助测试系统。通过调节气源压力和缓冲针阀开度，测试不同工况下缓冲腔及主气路压力、气缸行程以及振动加速度等参数，并分析过缓冲、欠缓冲及最佳缓冲等几种典型的气缓冲特性。实验结果表明：气缸活塞与端盖的机械碰撞是造成振动冲击的主要因素；一些过缓冲过程仍存在机械碰撞，从而造成缓冲效果变差；最佳气缓冲只存在于某些工况。关键词：气缸；气缓冲特性；计算机辅助测试当气缸驱动较大质量且较快速度的工作部件，运动状态突然停止或换向时，会产生很大的冲击和振动，因此必须

2、设置缓冲装置。理想缓冲过程中，运动部件应按等减速规律减速，并在到达行程终点时速度刚好减到零L常用的气缸缓冲方式有气缓冲、液压缓冲和橡胶瑕缓冲等［1］,它们有各自的特点和使用场合L气缓冲气缸的结构如图1所示，如何调整缓冲针阀以适应不同工况的要求是用户经常提出的问题。文献［2］把气缓冲气缸的运动分为4个阶段：准备阶段、启动阶段、快速运动阶段和缓冲阶段，并分析了影响气缓冲气缸动态性能的几个主要因素。文献［3］建立了气缓冲气缸运动模型，并进行了仿真计算和实验验证。图1气缓冲气缸示意图作者建立了气L缓冲特性计算

3、机辅助测试系统，使用该系统对气缸在不同工况下的气缓冲特性进行了实验，总结出了儿种典型的气缓冲特性，并分别进行了分析。1计算机辅助测试系统的构成气动系统数据采集系统传感器图2控制及数据采集系统Eig.2Controlanddataacquisitionsystem图2为测试系统的硕件构成示意图，它由气动系统、传感器和数据采集系统组成L被测气缸为气缓冲型气缸，由二位五通电磁换向阀SY524025LOU控制气缸的运动方向，用调速阀AS2051F调整气缸运动速度，并用导轨支撑的舷码块模拟惯性负载，用气缸上的缓

4、冲针阀调节气缓冲性能。用美国国家仪器公司(NationalInstruments)的多功能数据采集卡PCI26024E控制实验过程的电磁阀动作并完成压力、拉2压力、位移、振动加速度的采集和测量。1」压力测试气缸内需要测量压力的4个腔是：气缸的右缓冲腔、右主气路、左缓冲腔和左主气路，其压力分别用pl,p2,p3,p4表示，如图1所示。将测量p2和p4的压力传感器与气缸两端的进排气口相连。在气缸两端各加上一个与缓冲腔相通的测压接口，用来连接测量缓冲腔压力pl,p3的压力传感器。压力传感器输岀的弱电压信号经

5、放大器变换成・5〜5V的电压信号，由数据釆集卡PCI26024E进行采集。1.2输出力与振动加速度测试为了测量气缸的输出力F,在气缸的活塞杆和加载舷码之间安装拉2压力传感器，其测量范围为0〜1960N,输出信号为0〜5Vo振动加速度是表征气缓冲效果的重要指标，采用北京测振仪器厂生产的YD系列压电式加速度传感器获得气缸活塞的振动加速度a,输出信号为0〜5V,由数据采集卡PCI26024E进行采集。1.3位移测试采用北京昆仑海岸传感技术中心生产的IWHR型位移传感器测量气缸行程信号，输岀0〜5V的电压信号

6、，由数据采集卡PCI26024E进行采集。1.4电磁换向阀的控制用PCI26024E的2路数字量输出控制双电控两位五通阀SY524025LOU,从而控制气缸运动的方向。PCI26024E的数字量输出是TTL电平，考虑到TTL电平的驱动能力，自行设计了一块与接线端子板CB268LP相匹配的电磁阀驱动接口板，用于控制电磁阀的通断。1.5计算机辅助测试系统的软件结构使用图形化编程语言LabVIEW设计气缸气缓冲特性测试系统的软件部分[4,5]。总共有7路模拟量需要采集：4腔压力pl,p2,p3,p4,气缸输

7、出力F,振动加速度a,位移s,分别从数据采集卡的ACH0〜ACH6通道输入。采集到的数据分别是7个传感器的电压值，对这些传感器进行标定，将标定结果放到LabVIEW相应的函数中进行处理，得到实际物理量，实验数据存入文木文档，并在LabVIEW的前面板实吋显示实验结果的波形。为了抑制噪声干扰信号,选频装置采用4阶巴特沃斯低通滤波器[6]o用LabVIEW可以进行多线程编程，电磁阀换向控制、模拟量采集程序模块是平行结构。程序开始运行时，一方面PC机立即采集数据；另一方面，执行电磁阀换向控制结构，即等待20

8、ms,然后根据前面板的左右选择开关，控制电磁阀向左或向右驱动气缸。令电磁阀在采集开始20ms后动作，是为了使系统有充分的准备时间，可以获得更完整的数据。2实验结果及分析2」典型的缓冲情况实验条件为：被试气缸采用某公司牛产的气缓冲型单出杆双作用气缸CDG1BA40-200,其活塞直径为40mm,活塞杆直径为16mm，总行程H二200mm,缓冲柱棊的长度（即缓冲腔的长h0=10mm；气源压力ps=0175MPa,排气节流阀的开度为1015圈，负载质量为321