機械內鎖緊式液壓缸自動化測試技術探討

孫博遠

（大連長豐實業總公司，遼寧大連 116033）

0 引言

機械內鎖緊式液壓缸裝置在航天類產品中應用十分廣泛，主要用于實現車輛設備所需的升車運動，確保產品定位的精度和可靠性，同時也是保證車輛設備可以快速調平并持續維持車輛平穩狀態的核心元件。

關于機械鎖緊液壓缸裝置的研究較多，現有液壓缸裝置的設計成熟度相對較高。現有的機械鎖緊類型的液壓缸裝置，是一種以液壓缸機械鎖為核心的設計方式[1]。還有學者針對錐環—碟簧式液壓鎖緊方式進行分析，指出可將外鎖緊式結構設計成液壓缸設備選擇的最終鎖定手段，可借助過盈鎖緊類型的液壓缸裝置設計，結合必要的應力分析，即可為后續環節的過盈配合運作提供積極助力，并且此時的鎖緊方式也可以給出更加標準的參考指標，鎖緊效果可以得到良好保障[2]。此外，有學者以過盈配合模式的液壓缸裝置為對象，進行必要的修正和改進，改進后的使用效果良好[3]。

1 機械鎖緊液壓缸概述

目前，機械內鎖緊式液壓缸裝置的應用十分廣泛，可以對產品進行精確定位，是保證車輛設備在快速調平狀態下繼續維持車輛平衡穩定性的核心元件[4]。

通常情況下，液壓缸裝置的核心原理為：借助對內鎖緊套結構與缸簡結構之間的過盈設計，形成新的摩擦力，可以對承載活塞桿裝置形成推動作用，確保軸向力順利對任意方向、任意位置的液壓缸裝置進行鎖緊處理。在執行解鎖指令時，需要經過鎖緊腔裝置后再轉換至高壓油，此時為保證缸筒裝置中的部分結構能保持良好的彈性變形功能，因此內鎖緊套部件能夠在作業期間和缸筒部件形成良好的配合效果，此時系統過盈配合模式可以達到預期水平，同時再轉變成一種全新的間隙配合手段。借助這種處理方式，確保液壓缸裝置始終處于正常、穩定的工作狀態，順利實現最初設計目標（圖1）。

圖1 機械內鎖緊式液壓缸結構

2 核心研究內容及傳統試驗方法的不足

本文將液壓缸裝置運行和工作狀態的綜合測試技術作為核心研究內容，主要研究目的是以試驗為基礎，確保設備部件的維護保障和系統自動化控制能夠達到理想水平，確保自動化水平可以得到進一步提升的同時，再以新型的自動化模式為主，盡可能取代傳統的手動模式，此后還需要借助計算機設備中執行的自動檢測模式有效取代此前的人工觀察模式，通過這種方式保證液壓缸設備可以在后續綜合測試環節的實際作業效率，同時也可以保證最終試驗結果的準確性[5]。

在市場現有的各類產品中，機械內鎖緊式液壓缸裝置的試驗項目有較高相似性。以當前比較典型的一種支腿液壓缸裝置方式為例，對其工作原理進行分析和論述（圖2）。

圖2 試驗原理

本次試驗測試將對具有代表性的常規鎖緊力試驗展開針對性分析，可設定此時的鎖緊力在試驗環節的被試鎖壓缸最終行程標準依次為40 mm、400 m 和780 mm；測試人員在3 個點分別執行測試和檢驗，同時專業操作人員再次將要3 個準備好的油源設備、系統加載缸油源設備和而本次試驗回路內攜帶的全部控制閥部件進行準確控制。本次試驗的液壓回路運行情況如圖3 所示、項目核心試驗流程如圖4 所示。

圖3 鎖緊力試驗工作原理

圖4 鎖緊力試驗作業操作流程

結合以往生產經驗，對上述試驗的具體情況進行分析，可知本次試驗存在如下4 個不足：①試驗環節占用油源過多；②試驗所需人工操作崗位數量過多；③大部分試驗內容均為手動控制，整體自動化水平不足；④試驗過程中的工作效率低，需要進行妥善處理和有效改進。

3 自動化控制試驗優化方法

3.1 測試系統回路控制效果及優化手段

以常規的機械式內鎖緊式液壓缸裝置為主要研究對象，并對其系統內的環節液壓基本作業原理進行分析，可以最高標準的對原試驗控制回路進行優化設計，同時還可以有效降低泵源資源的實際消耗量，在實現環保目標的同時保證功效[6]。因此，經過本次優化設計和合理改進后的全新液壓系統具備良好的應用優勢，具備覆蓋全體試驗環節的能力（圖5）。

圖5 優化后鎖緊力試驗原理

3.2 系統自動化控制優化設計分析

在執行測試試驗任務的過程中，設定系統自動化控制的最終目標，同時對新的結構模式進行設定，并且在試驗環節需要合理設定液壓缸試驗項目具體內容與試驗過程，借助PLC 編程可完成對指令動作的基本控制[7]。在這樣的情況下對試驗結果進行綜合分析后，再將所有試驗數據進行歸類處理，通過這種方式形成與此前不同的自動化手段，以確保后續所有試驗環節的操作流程準確性和有效性。

3.2.1 程序編制

在本次優化設計中，液壓缸部件的設計任務尤為關鍵，對試驗項目的執行標準和后續操作內容有多重要求，在保證生產質量可以達到合格水平的前提下，對質量數據進行驗證，確保該數據的整體穩定水平，這也代表著設備和裝置在實際工作中的工作狀態穩定性。同時，對應的梯形圖編程必須要具備安全聯鎖，防止人為錯誤操作對試驗造成不良影響，因此需要避免因為操作人員誤操作對設定程序造成的影響。

另外，針對不同用途的專業設備或產品，統一選定懸臂式操作模式，通過控制箱部件及系統液晶顯示屏裝置（PC 端顯示器設備）對所有程序功能進行直接控制和操作，技術人員僅需輸入準確的控制數據參數便能保證最終的調用效果達到理想水平[8]。

3.2.2 試驗工藝編制

優化后的試驗環節，技術人員需要列出項目表，主要信息包括：①優化試驗項目的具體名稱；②試驗工序號信息；③控制程序名稱信息；④部件程序號等關鍵信息。此后由專業的試驗檢驗工作者按照此標準對最終試驗結果進行最后的檢查與核對，以確保所有試驗產生的數據內容準確性。

3.2.3 參數輸入修改和優化

專業技術人員需要按照預設要求完成系統登錄操作，然后再按照試驗所需選擇出契合度最高的運行程序，然后再準確對應的試驗工序卡片信息，確保輸入數據內容的準確性即可，主要包括輸入壓力值、流量值、行程值等主要試驗參數。

3.2.4 試驗數據參數記錄與分析

在預設試驗任務內容全部完成后，整理數據、形成報表，并對選項內的數據參數展開對比分析。按照系統給出的最終試驗參數為基準，匯總質量檢測的最終結果，并形成新的報告信息表。技術人員和試驗參與人員需要按照最初設定考核值初始標準并執行數據錄入操作，這樣既可保證系輸入數據值的準確性，并保證最終判斷結果的有效性和科學性。對于部分在劃定范圍意外的試驗數值，需要統一標記成紅色、用以顯著標識，或使用U 盤對試驗內容進行導出打印即可。

4 試驗結果說明

最終的試驗結果及對比如表1 所示。

表1 改進前后測試效果對比

從表1 中可知，與傳統的手動控制模式相比，本次設定的新型試驗模式具有顯著優勢，并且在實際應用和作業效率方面也有著一定優化和改善，可以成功實現項目預期設定的執行目標。

5 結束語

綜上所述，本文通過對機械內鎖緊式液壓缸裝置的分析，優化傳統試驗模式及操作控制試驗手段，借助新的控制措施完成試驗任務。實驗結果表明，優化后試驗環節的自動化水平和控制精準度均有大幅提升，并且試驗操作的可靠性更高，能夠成功規避各種操作失誤問題，可以為同類產品的升級換代提供借鑒。