CN107676340B - 一种液压缸起动摩擦力的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压缸起动摩擦力的测量装置及方法。该装置包括：被测液压缸、力传感器、加载液压缸、三位四通换向阀、液压泵、第一油箱、第二油箱；被测液压缸的活塞杆连接力传感器的第一连接端；被测液压缸的无杆腔和有杆腔连接第一油箱；力传感器的第二连接端与加载液压缸的活塞杆连接；力传感器用于测量被测液压缸起动的摩擦力；加载液压缸的有杆腔连接三位四通换向阀的A口，加载液压缸的无杆腔连接三位四通换向阀的B口；三位四通换向阀的P口连接液压泵的出口，三位四通换向阀的T口连接第二油箱；液压泵的进口连接第二油箱。本发明的测量装置或方法，提高了被测液压缸起动摩擦力的测量精度，且方法简单、易于操作，具备较好的实践性。

Description

一种液压缸起动摩擦力的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及流体传动与控制领域，特别是涉及一种液压缸起动摩擦力的测量装置及方法。

背景技术

液压缸是液压传动***中应用最多的执行元件，液压缸起动摩擦力是液压缸的重要技术指标，液压缸起动摩擦力大小直接影响液压缸运动的位置、速度控制精度和运动的平稳性，因此，测量液压缸起动摩擦力，对于研究、评测液压缸摩擦力特性有重要的理论和工程应用价值。目前，液压缸起动摩擦力测量主要是采用压力控制阀来控制液体的工作压力，从而驱动液压缸起动，液压缸起动时的液体工作压力乘以作用在液压缸上的有效面积，即可计算出液压缸的起动摩擦力。这是一种间接测量方法，由于作用在液压缸上的有效面积通常是名义尺寸的面积，不是精确的有效面积，因此，起动摩擦力测量存在较大测量误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压缸起动摩擦力的测量装置及方法，通过直接测量摩擦力，降低测量误差，以提高测量的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液压缸起动摩擦力的测量装置，所述装置包括：被测液压缸、力传感器、加载液压缸、三位四通换向阀、液压泵、第一油箱、第二油箱；

所述被测液压缸的活塞杆连接所述力传感器的第一连接端；所述被测液压缸的无杆腔和活塞杆腔连接所述第一油箱；

所述力传感器的第二连接端与所述加载液压缸的活塞杆连接；所述力传感器用于测量所述被测液压缸的起动摩擦力；

所述加载液压缸的活塞杆腔连接所述三位四通换向阀的A口，所述加载液压缸的无杆腔连接所述三位四通换向阀的B口；

所述三位四通换向阀的P口连接所述液压泵的出口，所述三位四通换向阀的T口连接所述第二油箱；

所述液压泵的进口连接所述第二油箱。

可选的，所述装置还包括：电磁溢流阀，所述电磁溢流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管；所述电磁溢流阀的出口连接所述第二油箱。

可选的，所述装置还包括：节流阀，所述节流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管；所述节流阀的出口连接所述第二油箱。

可选的，所述装置还包括：位移传感器，所述位移传感器与所述加载液压缸的活塞杆连接，用于检测所述加载液压缸的位移。

可选的，所述装置还包括：温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器设置于所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间，所述温度传感器用于检测所述液压泵出口的油液温度，所述压力传感器用于检测所述液压泵出口的工作压力。

一种液压缸起动摩擦力的测量方法，所述方法包括：

起动液压泵；

控制三位四通换向阀位于第一位置，所述第一位置为三位四通换向阀的左位或右位，所述三位四通换向阀的P口与所述三位四通换向阀的A口接通，所述三位四通换向阀的T口与所述三位四通换向阀的B口接通；所述三位四通换向阀的P口连接测量装置中液压泵的出口，所述三位四通换向阀的T口连接测量装置中第二油箱；所述测量装置包括：被测液压缸、力传感器、加载液压缸、三位四通换向阀、液压泵、第一油箱、第二油箱；所述被测液压缸的活塞杆连接所述力传感器的第一连接端；所述被测液压缸的无杆腔和活塞杆腔连接所述第一油箱；所述力传感器的第二连接端与所述加载液压缸的活塞杆连接；所述力传感器用于测量所述被测液压缸的起动摩擦力；所述液压泵的进口连接所述第二油箱；

当所述加载液压缸的活塞杆相对于缸体起动运动时，获得所述力传感器的测量值；

将所述力传感器的测量值确定为所述被测液压缸运动的起动摩擦力。

可选的，所述起动液压泵之前，还包括：

控制电磁溢流阀处于卸荷状态；所述电磁溢流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管，所述电磁溢流阀的出口连接所述第二油箱；

完全打开节流阀；所述节流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管，所述节流阀的出口连接所述第二油箱。

可选的，所述起动液压泵之后，还包括：

当所述液压泵起动运行平稳后，关闭所述节流阀；

控制所述电磁溢流阀处于调节状态；

调节所述电磁溢流阀的调压***，使所述液压泵的出口压力值升高至安全值；

完全打开所述节流阀，使所述液压泵的出口压力值降低至零。

可选的，所述控制三位四通换向阀位于第一位置之后，还包括：

减小所述节流阀的开口，使所述液压泵的出口压力升高。

可选的，所述将所述力传感器的测量值确定为所述被测液压缸运动的起动摩擦力之后，还包括：

获得位移传感器的位移数据；所述位移传感器与所述加载液压缸的活塞杆连接；

根据所述位移数据获得所述被测液压缸的运动速度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

采用力传感器直接测量液压缸的起动摩擦力，相对于传统的压力传感器间接测量方式，提高了起动摩擦力的测量精度；进一步地，采用加载液压缸控制被测液压缸进行起动，加载液压缸的加载液压力采用节流阀调节控制，在低压调节时，灵敏度高、稳定性好，可以精确调节控制加载液压力大小，从而提高了被测液压缸起动摩擦力的测量精度，可以对被测液压缸的起动摩擦力、起动阶段低速运动摩擦力特性进行评测和研究分析，能够实现被测液压缸的起动摩擦力、起动阶段低速运动摩擦力特性测量和研究，且测量精度高、方法简单、易于操作，具备较好的实践性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明液压缸起动摩擦力的测量装置的结构示意图；

图2为本发明液压缸起动摩擦力的测量方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明液压缸起动摩擦力的测量装置的结构示意图。如图1所示，所述装置采用加载液压缸驱动控制被测液压缸起动运动的结构，加载液压缸和被测液压缸通过力传感器刚性连接。加载液压缸运动采用旁路节流的控制方式，所述装置包括：被测液压缸1、力传感器2、加载液压缸3、三位四通换向阀4、液压泵5、第一油箱6、第二油箱7。

所述被测液压缸1的活塞杆连接所述力传感器2的第一连接端；所述被测液压缸1的无杆腔和活塞杆腔连接所述第一油箱6。

所述力传感器2的第二连接端与所述加载液压缸3的活塞杆连接；所述力传感器2用于测量所述被测液压缸1的起动摩擦力。

被测液压缸1的活塞杆、力传感器2和加载液压缸3的活塞杆刚性连接。

在加载液压缸的液压传动***中，所述加载液压缸3的活塞杆腔连接所述三位四通换向阀4的A口，所述加载液压缸3的无杆腔连接所述三位四通换向阀4的B口。

所述三位四通换向阀4的P口连接所述液压泵5的出口，所述三位四通换向阀4的T口连接所述第二油箱7。三位四通换向阀4可以对加载液压缸3进行换向，控制加载液压缸3的运动方向，三位四通换向阀4工作在左位时，P口与A口接通，B口与T口接通，液压泵5排出的油液进入加载液压缸3的活塞杆腔，加载液压缸3的活塞杆内缩，带动被测液压缸1的活塞杆外伸运动(可以测量外伸时的起动摩擦力)，三位四通换向阀4工作在右位时，P口与B口接通，A口与T口接通，液压泵5排出的油液进入加载液压缸3的无杆腔，加载液压缸3的活塞杆外缩，带动被测液压缸1的活塞杆内缩运动(可以测量内缩时的起动摩擦力)。

所述液压泵5的进口连接所述第二油箱7。

此外，装置还可以做如下改进：

在液压泵5的出口及三位四通换向阀4的P口之间连接电磁溢流阀8的进口，电磁溢流阀8的出口接第二油箱7，电磁溢流阀8可以对液压泵5的压力进行调节控制和卸荷控制；

在液压泵5的出口及三位四通换向阀4的P口之间连接节流阀9的进口，节流阀9的出口接第二油箱7，节流阀9可以调节控制加载液压缸3的速度；

加载液压缸3的活塞杆接位移传感器10，位移传感器10可以检测加载液压缸3的位移，根据检测的位移，可以计算被测液压缸1的起动速度；

在液压泵5的出口及三位四通换向阀4的P口之间连接温度传感器11和压力传感器12，温度传感器11可以检测液压泵5出口的油液温度，压力传感器12可以检测液压泵5出口的工作压力。

图2为本发明液压缸起动摩擦力的测量方法的流程示意图。如图2所示，所述方法包括：

步骤201：控制电磁溢流阀处于卸荷状态。

步骤202：完全打开节流阀。

步骤203：起动液压泵。

步骤204：液压泵起动运行平稳后，关闭节流阀。

步骤205：控制电磁溢流阀处于调节状态。

步骤206：调节电磁溢流阀的调压***，使液压泵的出口压力逐渐升高至安全值；在具体操作时，液压泵的出口压力逐渐升高至设定的一个实验值，这个实验值就是液压泵出口压力的安全值。

步骤207：完全打开节流阀，使液压泵的出口压力降为零。

步骤208：控制三位四通换向阀处于第一位置。第一位置是指三位四通换向阀的左位或者右位，当三位四通换向阀处于左位时，三位四通换向阀的P口与A口接通，B口与T口接通，此时用于测量被测液压缸的活塞杆相对于缸体伸出运动的起动摩擦力；当三位四通换向阀处于右位时，三位四通换向阀的P口与B口接通，A口与T口接通，此时用于测量被测液压缸的活塞杆相对于缸体缩回运动的起动摩擦力。

逐渐缓慢减小节流阀的开口，液压泵的出口压力逐渐缓慢升高。当三位四通换向阀处于左位时，加载液压缸的活塞杆腔内的压力p1也随之逐渐缓慢升高，当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动缩回时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体缩回运动的起动摩擦力；当三位四通换向阀处于右位时，加载液压缸的无杆腔内的压力p2也随之逐渐缓慢升高，当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动伸出时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体伸出运动的起动摩擦力。

步骤209：获得力传感器的测量值。

步骤210：将测量值确定为被测液压缸的起动摩擦力。

确定了被测液压缸的起动摩擦力的同时，还可以进一步获得被测液压缸的起动运动速度，以被测液压缸伸出运动为例，具体流程为：

微小调节减小节流阀的开口，液压泵的出口压力也微小增大，加载液压缸的活塞杆相对于缸体以微小的速度进行缩回运动，力传感器测量出被测液压缸低速伸出运动的摩擦力，此时位移传感器可以测量被测液压缸的伸出运动的位移，再根据被测液压缸的伸出运动的位移即可计算出被测液压缸的伸出运动速度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种液压缸起动摩擦力的测量装置，其特征在于，所述装置包括：被测液压缸、力传感器、加载液压缸、三位四通换向阀、液压泵、第一油箱、第二油箱；

所述被测液压缸的活塞杆连接所述力传感器的第一连接端；所述被测液压缸的无杆腔和活塞杆腔连接所述第一油箱；

所述力传感器的第二连接端与所述加载液压缸的活塞杆连接；所述力传感器用于测量所述被测液压缸的起动摩擦力；

所述加载液压缸的活塞杆腔连接所述三位四通换向阀的A口，所述加载液压缸的无杆腔连接所述三位四通换向阀的B口；

所述三位四通换向阀的P口连接所述液压泵的出口，所述三位四通换向阀的T口连接所述第二油箱；

所述液压泵的进口连接所述第二油箱；

所述装置还包括：节流阀，所述节流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管，所述节流阀的出口连接所述第二油箱，节流阀用于调节控制加载液压缸的速度；所述加载液压缸运动采用旁路节流的控制方式；当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动缩回时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体缩回运动的起动摩擦力；当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动伸出时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体伸出运动的起动摩擦力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电磁溢流阀，所述电磁溢流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管；所述电磁溢流阀的出口连接所述第二油箱。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：位移传感器，所述位移传感器与所述加载液压缸的活塞杆连接，用于检测所述加载液压缸的位移。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器设置于所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间，所述温度传感器用于检测所述液压泵出口的油液温度，所述压力传感器用于检测所述液压泵出口的工作压力。

5.一种液压缸起动摩擦力的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

完全打开节流阀；所述节流阀的进口连接三位四通换向阀的P口与液压泵的出口之间的连接管；所述节流阀的出口连接第二油箱；

起动液压泵；

当所述液压泵起动运行平稳后，关闭所述节流阀；

控制三位四通换向阀位于第一位置，所述第一位置为三位四通换向阀的左位或右位，所述三位四通换向阀的P口与所述三位四通换向阀的A口接通，所述三位四通换向阀的T口与所述三位四通换向阀的B口接通；所述三位四通换向阀的P口连接测量装置中液压泵的出口，所述三位四通换向阀的T口连接测量装置中第二油箱；所述测量装置包括：被测液压缸、力传感器、加载液压缸、三位四通换向阀、液压泵、第一油箱、第二油箱；所述被测液压缸的活塞杆连接所述力传感器的第一连接端；所述被测液压缸的无杆腔和活塞杆腔连接所述第一油箱；所述力传感器的第二连接端与所述加载液压缸的活塞杆连接；所述力传感器用于测量所述被测液压缸的起动摩擦力；所述液压泵的进口连接所述第二油箱；

逐渐缓慢减小节流阀的开口；

当所述加载液压缸的活塞杆相对于缸体起动运动时，获得所述力传感器的测量值；

将所述力传感器的测量值确定为所述被测液压缸运动的起动摩擦力；当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动缩回时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体缩回运动的起动摩擦力；当加载液压缸的活塞杆相对于缸体开始起动伸出时，力传感器的测量值就是被测液压缸的活塞杆相对于缸体伸出运动的起动摩擦力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述起动液压泵之前，还包括：

控制电磁溢流阀处于卸荷状态；所述电磁溢流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管，所述电磁溢流阀的出口连接所述第二油箱；

完全打开节流阀；所述节流阀的进口连接所述三位四通换向阀的P口与所述液压泵的出口之间的连接管，所述节流阀的出口连接所述第二油箱。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述起动液压泵之后，还包括：

当所述液压泵起动运行平稳后，关闭所述节流阀；

控制所述电磁溢流阀处于调节状态；

调节所述电磁溢流阀的调压***，使所述液压泵的出口压力值升高至安全值；

完全打开所述节流阀，使所述液压泵的出口压力值降低至零。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制三位四通换向阀位于第一位置之后，还包括：

减小所述节流阀的开口，使所述液压泵的出口压力升高。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述力传感器的测量值确定为所述被测液压缸运动的起动摩擦力之后，还包括：

获得位移传感器的位移数据；所述位移传感器与所述加载液压缸的活塞杆连接；

根据所述位移数据获得所述被测液压缸的运动速度。