大型HAGC缸试验方法与技术研究

【摘要】HAGC（HydraulicAutomaticGaugeControl）缸广泛应用于板带轧机，对其静、动态性能进行检测与判定十分必要。本文针对大型HAGC缸性能测试方法和测试系统进行研究，开展了以下几个方面的工作：综合了国内外HAGC缸使用、制造与测试技术资料，分析了市场需求与技术特点，探讨了HAGC缸静、动态指标科学测试的理论价值和工程意义。通过对现有HAGC缸测试方法定性及定量分析，针对轧机机架弹性变形、板带弹塑性变形的复杂工况特点，创新性地提出了能模拟现场工况的加载方法和负载试验技术，实测表明有较高的测试精度、系统可靠，通用性好。通过对测试系统关键部件–加载机架建立有限元模型，从静力学和动力学两方面进行定量仿真分析，并对部分仿真结果进行了测试验证。仿真分析与实验结果表明：加载机架上下横梁中间加工成月牙形，能改善应力分布，使相同载荷下机架总重量较小；4500t载荷作用下，机架强度能满足HAGC缸测试系统静态加载要求，机架高度（Y）方向刚度适中，拉伸量可达5.33mm，在HAGC缸测试过程中能产生较大变形位移量，有利于位移传感器的测量；机架变形所产生的内摩擦阻尼远小于HAGC缸的动摩擦力，机架高度方向变形为第4阶振型，其固有频率远大于HAGC缸测试频率范围，机架承受动态载荷时，位移变形响应速度快，远大于HAGC缸的动态测试响应范围，因此机架的瞬态过程性能不会对HAGC缸动态测试结果造成实质性影响。分析了测试系统中电液伺服阀、HAGC缸、连接管道、位移传感器、伺服控制器等主要组成元器件，分别建立了数学仿真模型，并在此基础上形成了测试控制系统的仿真数字模型。按实际选定了仿真参数，运用软件对液压位置闭环控制测试系统进行了仿真分析与PID校正比较，利用开环Bode图对稳定性进行了分析，通过单位阶跃响应及闭环Bode图对系统快速性、准确性进行了计算分析。讨论了伺服阀与被试液压缸之间连接管道的刚度、长度、通径，液压油的弹性模量、粘度，机架刚度等可变因素对试验系统测试结果的影响程度，结果表明管道的刚度、长度、通径对动态测试结果影响较大，可达基本响应时间的10%以上，机架刚度所致影响可达基本响应时间的4.9%，油液因弹性模量变化所致影响可达基本响应时间的1.7%，其他因素的影响很小，可不予考虑。开发了针对大型HAGC缸静动态性能检测的测试系统，包括液压系统、电气控制系统、监控程序和画面、传感系统、计算机测控及软件系统。测试系统动态加载能力达4500t，液压油源流量1000l/min，压力31.5MPa，耐压试验达70MPa，能方便快捷地完成直径2200mm以内的HAGC缸的空载起动摩擦力、带载动摩擦力、带载频率特性、带载阶跃响应、空载活塞偏摆等全套静动态指标自动检测任务。在理论研究和测试验证基础上，制定了伺服液压缸技术条件与试验方法标准，已经批准为广东省地方标准:伺服液压缸第2部分:试验方法（DB44/T1169.2-2013）。
【作者】黄富瑄；
【导师】陈奎生；
【作者基本信息】武汉科技大学，机械电子工程，2014，博士
【关键词】伺服液压缸；HAGC缸；液压CAT；试验方法；

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