4 液压缸动摩擦力测试流程
根据伺服液压缸动摩擦力特性，我们利用 Visual C 开发测 试软件，其主流程如图4 所示。
开始
设置参数并初始化变量
（8）退出测试软件8，关闭计算机。
4
5
3
A/D-1 数
U
据
P A/D-2 采
集
A/D 卡
计算机 辅助测试
软件
图形和 数据输 出并打印
扫描 A/D-1 和 A/D-2 D/A-1 通道送出控制电压
这摩擦力大小与缸筒内壁加工精度、表面光洁度、几何精度有关，与 式机架弹性变形，模仿轧钢机现场情况测试动摩擦力，测试结果更
密封材料、支承环材料有关，与油膜厚度及油液等因素有关。
贴近实际，结构简单，精度高、其测试过程简述如下：
（2）导向套及密封件结构组件与活塞杆相对运动产生摩擦
（1）被测液压缸 3 安放在机架 2 内；
中图分类号：TH16 文献标识码：A
1 概述
度、与油膜厚度等因素有关。
液压伺服系统应用越来越广泛，它优于一般液压系统，如自动
（3）密封材料及结构形状不同对动摩擦力有一定影响。
控制技术中，利用液压技术的特性，组合为电液控制，使设备具有液
压和自动控制的优点，这样有利于工作的快速性和准确性，并且精
度也大大提高。现代的高速轧机的辊缝调节就是利用液压伺服系统
伺服液压缸与普通液压缸的主体结构基本相同。液压缸简 两个液压缸对顶的方式进行加载，检测两个液压缸两腔的负载压
图，如图 1 所示。分析其摩擦力机理也基本相同，从结构上来看： 差，计算被测液压缸的摩擦力，这种方法的测试结果包含了加载液
（1）活塞、密封件和支承环与缸筒内壁相对运动产生摩擦力， 压缸的摩擦力，测试精度低，结构比较复杂。而本测试系统是利用闭
f=
△F1
′
-F1
△/2=
△P1
′
-P1
△·S/2
（3）
对应地可绘出被测试伺服液压缸 3 一个测试区间往复运动
过程中的动摩擦力特性曲线，如图 3 所示。
F 作用力
Fb
2f
F1
F1
读取数据，计算结果
结束 图 4 主流程图 对主流程进一步说明 S1-1：设置参数最大位移量△Smax=（1~2）mm，初始化测试变 量，控制电压 u0=0，回程标记 flag=0； S1-2：扫描 A/D-1 通道和 A/D-2 通道，显示并记录 A/D-1 口 活塞初始位移 S0 和 A/D-2 口无杆腔初始压力 P0； S1-3：由 D/A-1 通道送出控制电压，un+1=un+△u； S1-4：扫描 A/D-1 通道，记录活塞位移 Sn=UA/D，扫描 A/D-2 通道，记录无杆腔压力 Pn=UA/D； S1-5：计算位移量△S=Sn-S0，判断位移量△S 是否大于等于 最大位移量△Smax，若不是则返回到 S1-3，若是则继续下一步； S1-6：判断回程标记 flag 是否为零，若不是则跳到 S1-8，若 是则继续下一步； S1-7：控制电压增值反向△u=-△u ，回程标记 flag=1； S1-8：判断位移量△S 是否大于零；若是则返回到 S1-3，若 不是则继续下一步； S1-9：以位移 Sn 为横坐标，压力 Pn 与无杆腔面积 S 的乘积 PnS 为纵坐标，绘制带载动摩擦力特性曲线； S1-10：从曲线上读取对应同一位移值 Sn 的 PnS 值，计算它 们的差值并除以 2，即为带载动摩擦力 f，取 f 的最大值作为最大 带载摩擦力。
力，与活塞运动方向相反；G—活塞与活塞杆自重
当液压缸无杆腔排油，机架弹性度形量减小时，其力平衡方
′
程为：F1 +f=F2 +G
（2）
′
式中：F1 —液压缸无杆腔所受推力；f—动摩擦力，与活塞运动方
向相反；F2 —机架弹性变形量收缩时作用在活塞上的力；
G—活塞与活塞杆自重。
由式（1）、（2）可得，带载动摩擦力方程为：
Research on high-precision test methods of the dynamic friction of servo-hydraulic cylinder
CHEN Xin-yuan，ZHAN Cong-chang，FU Shu-guang，FU Lian-dong，LIU Li-ming （Wuhan University of Science and Technolog of Mechanical Automation Institue，Wuhan 430081，China）
FAN Ping-qing，SONG Xin-ping，ZHAO Bo （College of Automation Engineering，Shanghai University Engineering of Science，Shanghai 201620，China）
【摘 要】根据我国头枕安全性能测试的相关法规标准，运用显式有限元理论和 LS-Dyna 软件构 建了某轿车座椅骨架及其头枕的有限元模型，并对头枕进行了后部和前部碰撞的仿真分析。仿真结果 表明，前方碰撞对头枕的冲击破坏更大一些，人的颈部损伤也将会更加严重。因此，根据仿真结果，提出 了进一步的改进意见，为此类轿车座椅的设计分析提供依据。
缸 3 活塞的作用力是相等的，有杆腔背压为 0，而且对加工精度
符合要求的液压缸 3 来说，活塞向上和向下运动的摩擦力基本相
等，其力平衡方程如下。
当向液压缸无杆腔供油，机架受拉，其力平衡方程为
F1=F2+f+G
（1）
式中：F1—液压缸无杆腔所受的液压油作用力；F1=P1×S1，P1—液
压缸无杆腔压力；S1—液压缸无杆腔活塞面积；f—动摩擦
′
F1 Fa
′
F1
5 液压缸摩擦力测试的实现
伺服液压缸应用较广泛，对其要求也高，如轧机辊缝调节是采 用伺服液压缸，此缸运行到各个位置，应具有较高动态特性，而动摩
Sa
Sb
S 位移
擦力对动态性能有较大影响，所以应对伺服液压缸进行动摩擦力测
图 3 动摩擦力曲线
试。如图 5 所示，是对 准1450/1350—100mm 大型轧机 AGC 伺服液
【摘 要】动摩擦力是伺服液压缸重要性能参数，其大小反映该液压缸设计、加工制造、装配水平， 同时也反映动态特性、稳定性和精度。准确、简便、快速测试动摩擦力十分重要。分析了动摩擦力机理，开 发了测试软件，介绍测试流程，简述了测试系统及测试方法，并在韶关液压件厂有限公司建造的大型机 架变形动摩擦力测试装置中实施，取得了良好效果。
Байду номын сангаас
力，这摩擦力大小与密封件材料及松紧有关，与活塞杆表面光洁
（2）调定液压系统压力，开始工作；
＊来稿日期：2010-05-19 ＊基金项目：科技部科技人员服务企业行动项目资助（SQ2009GJE00022）
第3期
陈新元等：伺服液压缸动摩擦力的高精度测试方法研究
117
（3）启动计算机 8，打开辅助测试软件； （4）在计算机辅助测试软件中设置参数最大位移量△Smax，开 始测试； （5）等待液压缸 3 带载动摩擦力特性的测试结果； （6）将测试计算结果及特性曲线存盘并打印； （7）测试结束，液压系统停止工作；
机械设计与制造
第3期
116
Machinery Design ＆ Manufacture
2011 年 3 月
文章编号：1001-3997（2011）03-0116-02
伺服液压缸动摩擦力的高精度测试方法研究 *
陈新元 湛从昌 付曙光 付连东 刘利明 （武汉科技大学 机械自动化学院，武汉 430081）
扫描 A/D-1
扫描 A/D-2
2
7
8
9
BA W
伺服 放大器
1P
6
图 2 测试系统示意图
1.电液伺服阀 2.闭式机架 3.被测试液压缸 4.位移传感器 5.压力传感器
6.伺服放大器 7.数据采集卡 8.计算机 9.打印机
表示电路
表示油路
如图 2 所示，被测试的液压缸 3 在行程范围内，第二个或第二
N
机械设计与制造
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Machinery Design ＆ Manufacture
文章编号：1001-3997（2011）03-0118-03
汽车座椅头枕的冲击性能研究 *
第3期 2011 年 3 月
范平清 宋新萍 赵 波 （上海工程技术大学 汽车工程学院，上海 201620）
The analysis on impact capability of seat headrest for automobile
12
3
4
来完成。在液压伺服系统中，伺服液压缸是关键液压元件之一，其性 能的好坏直接影响液压伺服系统正常工作。而伺服液压缸的动摩擦
图 1 液压缸简图 1.缸筒 2.活塞 3.活塞杆 4.导向套
力是伺服缸的重要性能参数，该参数对系统的稳定性和频宽有一定 3 采用机架变形原理测液压缸动摩擦力
影响，同时也带来静态死区和动态死区。为了使液压伺服系统能高 质量地工作，对伺服液压缸动摩擦力进行测定是非常必要的。目前 还没有伺服液压缸的试验标准和实验方法，国内外有关部门根据具 体条件提出并实施一些测试方法：机架变形测试法，施加背压力测 试法，CAT 闭环控制测试法，分段测试法等。本文就机架变形测定 动摩擦力方法的研究进行扼要介绍。
关键词：伺服液压缸；机架变形加载；动摩擦力；测试 【Abstract】The dynamic friction is an important parameter of sevo-hydraulic cylinder，whose value re－ flects the levels of hydraulic cylinders’design，manufacture and assembly，also reflects dynamic，stability and accuracy.So it’s very important to test dynamic frictions accurately，simply and quickly.It analyses the prin－ ciple of dynamic friction,develops the test software,introduce the test process，talks the test methods of the test system simply.We have get good results by practicing the test methods in the test dynamic frictions de－ vices of the large frame deformation which are made in Shaoguan Hydraulic Component Factory Co.，Ltd Key words：Servo-hydraulic；Cylinder；Load frame deformation；Dynamic frition；test