本发明涉及液压伺服油缸测试领域，尤其是，本发明涉及一种适用于对板带轧机液压压下或推上伺服油缸的静态和动态性能进行测试的测试方法及其测试系统。
背景技术：
本发明涉及液压伺服油缸的静态、动态测试试验方法，尤其适用于冶金行业的板带轧机厚度自动控制agc(automaticgagecontrol)系统液压压下或推上伺服油缸的动、静态测试。
在现代板带轧机中，轧机辊缝的控制通常是利用液伺服系统来完成的。液压伺服阀油缸是轧机压下或推上液压伺服系统的关键元件之一，其性能的好坏直接影响液压伺服系统的正常工作，从而最终影响板带材的产品质量。现有的对轧机agc压下或推上伺服油缸的性能测试主要包括静态测试和动态测试两个方面，静态测试主要包括伺服油缸的内泄漏、外泄露、带载动摩擦力、启动压力等指标，动态测试主要包括伺服油缸控制系统的频宽等项目的测试等。
在伺服油缸的测试过程中，诸如带载动摩擦力测试和动态测试的过程中，往往是将agc伺服油缸放在一个封闭的加载机架内，通过加载机架来给agc伺服油缸来加载。
通常，在agc伺服油缸测试的过程中，为了保证伺服油缸的伸出杆能够与加载机架的顶端接触，且加载机架能适用于不同规格的agc伺服油缸的测试工作，在伺服油缸与加载机架之间放上一个中间垫块来保证他们之间的紧密接触。然而，在agc伺服油缸的动摩擦力、动态性能等项目的测试的过程中，加载机架和中间垫块的综合刚度对agc伺服油缸的测试往往存在很大的影响，而现有的对agc伺服油缸的测试过程中，对于工作在不同轧机上的agc伺服油缸，轧机系统的刚度是不相同的。
另一方面，现有的测试方法只能提供一种刚度不变的测试，要实现变刚度的测试工作，只能是制造出更多不同刚度值的加载机架，无法在同一加载机架上实现变刚度的测试，所以，这就对agc伺服油缸的测试结果的准确度造成了较大的影响，同时也加大了对测试设备的投资。
为此，针对以上对agc伺服油缸的测试方法存在的问题，同时结合轧机agc伺服油缸工作现场的测试过程，本领域需要一种在同一加载机架上一种加载机架刚度可调整的agc伺服油缸测试方法。所述测试方法可根据所测试agc油缸实际工作的轧机系统的刚度来设定在其agc伺服油缸测试工况下测试系统的刚度，以保证测试时的工况与油缸在轧机中工作的工况条件一致，即保证测试时的系统刚度与实际工作轧机系统的刚度相等。这样既能保证测试结果的准确性和实用性，又能节省很大的油缸测试设备投资，可带来显著的经济效益。
技术实现要素：
针对现有的对agc伺服油缸的测试过程中存在的问题，本发明提出了一种适用于各种不同的agc油缸测试过程，可以根据不同规格的agc伺服油缸改变测试系统的刚度的一种agc伺服油缸测试方法，保证测试系统的刚度与实际工作轧机系统的刚度相等，既能保证测试结果的准确性和实用性，又能节省很大的油缸测试设备投资，并由此带来显著的经济效益。
本发明根据所测试agc油缸实际工作的轧机系统的刚度来设定在其agc伺服油缸测试工况下测试系统的刚度，以保证测试时的工况与油缸在轧机中工作的工况条件一致，即保证测试时的系统刚度与实际工作轧机系统的刚度相等。这样既能保证测试结果的准确性和实用性，又能节省很大的油缸测试设备投资，可带来显著的经济效益。
根据本发明可变刚度的伺服油缸性能测试方法及其测试系统，提供一种操作简便、自动化程度高、测试精度高和根据需要调整系统的刚度来使测试时的工况与工作时的工况相吻合的测试原理和测试方法及其测试系统。
为了实现上述发明目的，本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法的技术方案如下：
一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，适用于agc伺服油缸动态和静态特性测试系统可动态改变测试系统刚度的测试，采用这样一种测试系统，所述测试系统主要包括：agc伺服油缸加载系统、液压伺服系统、信号采集及处理系统，所述测试方法包括步骤如下：
步骤1)，收集待测试agc伺服油缸工作轧机系统的刚度k0；
步骤2)，在进行agc伺服油缸测试时，设置连接于油缸和测试机架之间、用于传递加载力的中间垫块；
步骤3)，计算中间垫块的刚度值k2：
d1:中间垫块的直径值，
e：中间垫块的弹性模量，
h1：中间垫块的高度，
π：圆周率；
步骤4)，收集agc伺服油缸测试时的加载机架刚度k1；
步骤5)，计算液压缸的刚度值kh，由于缸体的体积弹性模量是液压油的100～150倍，这里液压缸的刚度按液压弹簧刚度计算：
其中，βe：为对应于测试时压力的液压油体积弹性模量，
ac：伺服油缸无杆腔的面积，
d0：伺服油缸的活塞直径，
v0：agc伺服缸无杆腔的容积
h0：无杆腔油柱的高度；
步骤6)，获得由agc伺服油缸、中间垫块和测试加载机架构成的测试系统的刚度ke为：
使k0＝ke，从而，推导出：
再次推导出：
由此，计算出所要的圆柱形中间垫块直径大小，实现对不同规格的agc伺服油缸的测试时，测试系统刚度可变，且可在同一加载机架上实现变刚度的测试。
根据本发明所述一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，其特征在于，对不同规格的agc油缸进行测试时，为了保证中间垫块的刚度k2>0，所以伺服油缸测试机架所能够测试的工作轧机的刚度需在一个刚度范围内，即，agc伺服油缸工作轧机系统的刚度k0<加载机架刚度k1。
从而计算出所要的圆柱形中间垫块直径大小，实现对不同规格的agc伺服油缸的测试，使得测试系统刚度可变。
根据本发明所述一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，其特征在于，在对于不同规格的agc伺服油缸，通过选用不同刚度值的中间垫块，以改变测试系统的刚度值时，所述中间垫块的形状为圆柱形。
在进行agc伺服油缸测试时，本发明方法中间垫块的作用是：一是连接于油缸和测试机架之间，传递加载力；二是对于不同规格的agc伺服油缸，通过选用不同刚度值的中间垫块，改变测试系统的刚度值。这里取中间垫块的形状为圆柱形，但不限于圆柱形。
根据本发明所述一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，其特征在于，所述k0值为实际工作轧机系统的刚度值的一半。
在进行agc伺服油缸测试前，获取要其工作轧机的轧机刚度值：通过压靠法得到工作轧机系统的刚度，由于实际工作轧机的两侧各有一个伺服油缸，而测试时通常只测试一个伺服油缸，所以取k0为实际工作轧机系统的刚度的一半。
根据本发明所述一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，其特征在于，所述agc伺服油缸测试时的测试加载机架的刚度值k1，可以在测试前测试得出，或通过理论计算的方法计算得到。
根据本发明所述一种可变刚度的伺服油缸性能测试方法，其特征在于，在计算测试系统所用中间垫块的刚度值k2时，
根据被测试的agc伺服油缸的规格和测试时加载机架的高度值确定中间垫块的高度h1；
h1＝h-h2-h0(8)
其中，h为测试加载机架的高度，
h2为agc伺服油缸完全缩回的高度，
h0：无杆腔油柱的高度；
得到中间垫块的刚度值k2：
其中，e为垫块的弹性模量；
进一步，得到中间垫块的直径值d1：
由agc伺服油缸、中间垫块和测试加载机架构成的测试系统的刚度为：
使k0＝ke，从而，推导出：
再次推导出：
其原理图如图1所示。
为了实现上述发明目的，本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统的技术方案如下：
一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，适用于agc伺服油缸动态和静态特性测试系统可动态改变测试系统刚度的测试，所述测试系统包括：agc伺服油缸加载系统、液压伺服系统、信号采集及处理系统，其特征在于，
所述的加载系统包括：设置于加载机架11内、顺序设置的液压加载阻尼缸7、中间垫块10、侧撑板13，及位于中间垫块10下部的agc伺服油缸12等，
所述液压伺服系统为agc伺服油缸提供动力源，使伺服油缸伸出杆伸出或者缩回，由加载阻尼缸对中间垫块进行加载可以改变测试系统所受的摩擦阻力。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，所述加载机架为闭式的加载机架，为agc伺服油缸提供加载力，使伺服油缸在带有载荷的工况下进行测试。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，
所述液压伺服系统为伺服油缸提供动力源，液压伺服系统将测试系统的电控信号转变成液压伺服系统的液压信号，来控制伺服油缸的动作和系统各个压力的调整，
所述液压伺服系统包括：液压泵1、溢流阀2、电液伺服阀6、电磁比例溢流减压阀5、电磁比例减压阀3、三位四通电磁换向阀4，
所述的电液伺服阀6将信号处理系统发出的电信号转变成液压信号来控制伺服油缸的位移和压力大小，使之形成闭环控制系统。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，所述的agc伺服油缸有杆腔输入一个固定压力的液压压力值，伺服油缸有杆腔的压力大小通过电磁比例减压溢流阀5进行设定、调整。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，所述的液压阻尼加载液压缸的压力通过电磁比例减压阀3进行动态设定、调整，所以阻尼力大小的改变也是通过电磁比例减压阀来控制。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，所述液压阻尼缸的加载与卸载过程通过三位四通电磁换向阀4控制，其控制信号通过信号处理系统给定，
整个液压伺服系统的系统压力值通过溢流阀2进行调节，液压泵1为系统提供系统所需的压力及流量。
根据本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统，其特征在于，所述信号采集及处理系统包括：压力传感器8、磁尺9、信号采集及处理系统、工控机等。进一步的，其特征是采集系统的压力、位移信号，信号处理系统将信号放大、运算，然后给液压控制阀发出相关的指令信号。
针对在agc伺服油缸动态、静态测试中的问题，本发明可以根据测试agc伺服油缸的规格不同来改变垫块的刚度值，从而使agc伺服油缸在测试系统的刚度与油缸工作轧机系统的刚度相等，从而更能反映出agc伺服油缸真实的性能指标，使agc伺服油缸的静态和动态性能的测试结果更加准确。本发明的成果，可以为企业节省更多的测试成本，也为企业带来显著的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种可变刚度的伺服油缸性能测试系统原理图。
图中，1为液压泵，2为溢流阀，3为电磁比例减压阀，4为三位四通电磁换向阀，5为电磁比例溢流减压阀，6为电液伺服阀，7为设置于加载机架11内的液压加载阻尼缸，8为压力传感器，9为磁尺，10为中间垫块，11为加载机架，12为位于中间垫块10下部的agc伺服油缸，13为侧撑板。
具体实施方式
实施例
为了进一步说明本发明技术的应用过程，以某一规格的agc伺服油缸的测试为例，详细介绍测试系统针对不同规格的agc伺服油缸可变刚度的测试方法：
a)先收集要测试agc伺服油缸工作轧机系统的刚度k0；
a1)轧机在工作前通过压靠法得到工作轧机的综合刚度值，取实际轧机系统的刚度的一半作为测试系统的刚度值：
b)在agc伺服油缸的测试时，本发明方法中间垫块的作用是：对于不同规格的agc伺服油缸进行刚度值的改变、连接油缸与加载机架。中间垫块选用圆柱体，且根据不同规格的agc伺服油缸选用不同规格的中间垫块，垫块的高度和直径要在测试前计算得出；
c)收集agc伺服油缸测试系统加载机架的刚度k1；
c1)测试系统加载机架的刚度可以通过测试的方法得出，或者通过理论计算的方法计算出测试加载机架的刚度值为：k1＝10000mn/m；
d)计算出agc伺服油缸的刚度kh；
d1)收集液压油体积弹性模量(取压力p＝21mpa的值)：βe＝15.9×108pa，测试伺服油缸的活塞直径：d0＝800mm；
d2)计算agc伺服油缸无杆腔的面积：
d3)计算agc伺服缸无杆腔的容积，无杆腔油柱的高度为(取伺服油缸中间位置)：h0＝0.17375m，所以：
v0=ac×h0＝0.5024×0.17375＝0.087292m3(11)
d4)计算液压缸的刚度值，由于缸体的体积弹性模量是液压油的100～150倍，这里液压缸的刚度按液压弹簧刚度计算：
e)计算测试时所用垫块的刚度值大小为：k2；
e1)根据被测试的agc伺服油缸的规格和测试时加载机架的高度值确定；
e2)收集测试加载机架的高度为：h＝2.8m；
e3)收集agc伺服油缸完全缩回的高度为：h2＝1.102m；
e4)计算中间垫垫块的高度为：
h1＝h-h2-h0＝1.524m(13)
测试时选择agc伺服油缸活塞位于中间位置时；
e5)收集垫块的弹性模量为：e＝206gpa；
e6)计算中间垫块的直径大小d1：
由垫块的刚度值大小为：
所以，由agc伺服油缸、中间垫块和测试加载机架构成的测试系统的刚度为：
因为要使k0＝ke，从而推导出，带入数据得出：
再次推导出，带入数据得：
f)为了保证垫块的刚度k2>0，所以，伺服油缸测试机架所能测试的工作轧机的刚度k0要小于3000mn/m，即工作轧机的刚度要小于6000mn/m。
根据现场对agc伺服油缸进行测试，本发明的技术方案是切实可行的，并取得了显著的效果，可进一步推广到agc伺服油缸性能的测试中，推广应用前景比较广阔。