[發明專利]伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910340430.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110242637A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 趙秀栩;王繼政;陳鵬
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20;F16J1/12;F16J15/06;F16J15/3296;G01D5/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

本發明涉及伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置及方法。該裝置包括：對伺服液壓缸現有結構進行的適當改進以便于光纖光柵的鋪設，該監測方法是通過光纖光柵傳感器對伺服液壓缸往復密封件進行實時監測，經智能化方法處理后對伺服液壓缸往復密封件的磨損狀態進行判斷。本發明具有精度高，抗干擾能力強、可以在油液環境中安全工作，對于操作者的經驗沒有特別要求等優點。

技術領域

本發明涉及監測裝置及方法，特別是一種伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置及方法。

背景技術

伺服液壓缸是伺服控制系統中的終端執行機構，對于滿足系統高響應和高精度的控制功能要求具有重要作用。液壓往復密封件是用于其中的一類動密封元件，其作用是防止工作介質的泄漏，對于保證伺服液壓缸安全和高效工作具有重要作用。在其工作過程中，活塞密封和缸筒之間以及活塞桿密封與活塞桿之間會存在著相對運動。隨著時間推移，會引起液壓往復密封件的磨損。對于具有較高頻率響應要求的伺服液壓缸來說，即使其中的往復密封件只是發生非常輕微的磨損，也將嚴重影響其動態響應精度，導致整個伺服控制系統無法正常工作。因此，在伺服液壓缸的工作過程中及時和準確地監測往復密封件的磨損狀態變化，對于保證伺服控制系統的可靠運行具有重要意義。

針對液壓往復密封件的磨損問題，現有研究主要分為以下兩個方面：

1.針對液壓往復密封件摩擦特性的研究：

參考文獻[1](黃富瑄,陳新元,陳奎生,陳忱.軋機壓下大型伺服液壓缸測試系統動摩擦力測試研究[J].液壓與氣動,2010(08):18-21.)：設計了閉式機架測試系統，可以對伺服液壓缸往復工作過程中的動態摩擦特性進行測量和分析。

參考文獻[2](Tran Xuan Bo,Hafizah Nur,Yanada Hideki.Modeling ofdynamic friction behaviors of hydraulic cylinders[J].Mechatronics,February2011v 22,n 1,p65-75)設計了專門的試驗裝置，可以在高壓、高頻和動態環境下分析液壓往復密封的動態摩擦特性變化情況。

參考文獻[3](Heipl Oliver,Murrenhoff Hubertus.Friction of hydraulicrod seals at high velocities[J].Tribology International 2015,(85):66-73)HeiplOliver等人設計了專門的試驗臺，可以在流體壓力為100bar～500bar，活塞往復運動速度為10m/s，加速度為1000m/s²～5000m/s²，溫度為20℃～100℃的條件下對液壓桿密封的摩擦力變化情況進行測量和分析。通過該裝置，他們對幾種主要的密封材料(聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氨酯U型密封圈)在不同的速度、加速度、壓力和溫度等服役條件下的摩擦力變化情況進行了測試。

參考文獻[4](吳瓊,索雙富,廖傳軍,黃偉峰,劉向鋒.丁腈橡膠O形圈往復密封性能實驗研究[J].潤滑與密封，2012,37(2):29-33.)：以丁腈橡膠O型液壓往復密封件為對象進行的試驗研究結果表明，往復行程、往復速度、潤滑介質、工作壓力和預壓縮率等條件的變化都會對液壓往復密封件的摩擦特性產生影響。

參考文獻[5](董峰.配副表面粗糙紋理對橡膠密封圈摩擦學性能影響研究[D].浙江工業大學,2017.)：采用柱/平面及銷/平面兩種接觸形式，開展了干態及不同潤滑工況下配副表面粗糙程度對丁腈橡膠摩擦磨損影響的試驗研究，分析了丁腈橡膠的損傷機制，并利用3D光學輪廓儀、掃描電子顯微鏡和電子能譜儀等先進表面分析測試手段對丁腈橡膠以及配副的磨痕表面進行了分析測試。

參考文獻[6]：以氟橡膠O型圈/不銹鋼平面配副為研究對象,研究了不同接觸載荷和位移幅值下氟橡膠O型圈的微動摩擦學特性。通過磨痕表面形貌進行掃描電鏡及表面成分分析，研究了氟橡膠O型圈在微動作用下的運行行為、磨損機理及其損傷演變規律。