长行程油缸系统
 
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 摘要：本文提出一种长行程多油缸的同步检验新方法，代替传统大量程传感器一定位移测量方法，结束了实时检测，理论标明，方法直接、可靠，具有明显技术经济价值和广泛运用前景。
 长行程油缸系统的运用十分广泛，格外在大型、重型设备中运用极点广泛(如大型水闸提升设备、海洋工程、工程机械等)。设备工作中外负载总处于不平衡和随机改动情况，所以对长行程油缸的同步需要高，否则构成设备功用低质，甚至严肃损坏、溃散失效。对长行程多油缸，如选用传统的方法进行一定位移量检测，则有必要用大量程的位移传感器，明显既不经济，设备也十分艰难，不习气仿照检验及现场检测的需要。经多年研讨与理论，本文提出用相对法进行长行程多油缸的同步工作情况在线检测，当时在科研和出产理论中获得出色的作用，简明叙说如下。
 同步检验系统传感器与同步油缸联接安顿作业原理如图1所示。本系统相对位移检验选用低矮行程的光栅传感器作为检测元件。光栅位移传感器由定尺7和滑尺8 (读数头)组成，定尺和滑尺分别设备在不相同油缸活塞杆上，系统作业时，定尺和滑尺随同活塞杆一起移动。当两个油缸活塞杆同步运动时，定尺和滑尺之间没有相对运动，读数头没有信号输出；当两个油缸活塞杆不相同步工作时，定尺和滑尺之间有相对运动，读数头有位移过失信号输出。
 工作进程中，为保护光栅副由于意外缘由不致于损坏，描写了光栅的安全保护规划。图1中，1为缸筒，磁铁4、联接板3与活塞杆2固定联合，定尺7则与活塞杆9固定联接，由于磁铁4与导磁板5发作的磁吸力，滑尺8将随活塞杆2运动。当意外缘由使得两个油缸活塞杆相对位移较大时，导磁板5(滑尺)碰到挡 图2是信号转换及计算机检测原理框图。读数头输出的位移信号是正弦波，且信号较弱，检测设备转换电路依理论运用需要，应具有如下底子信号处置功用：微小信号的扩展处置、前进分辩率的细分电路、差异光栅尺正反方向位移的辩向电路、实时查询的记数闪现电路、改善系统可靠性和信号保护功用的一定零电位等电路。现就光栅信号处置有关技术要害论说如下：
 光栅尺有很高的刻线密度，如本系统选用的25线/mm，需要获得检测更高的分辩率，选用小栅距，明显技术难度和经济上都是不合算的。选用电子细分技术来前进分辩率是当时选用最广的方法，常用的有四倍频、电桥、相位调制、锁相频等细分方法。本系统选用四倍频直接细分法，它是通过光栅传感器输出的两路相位差为90°的信号，通过微分，得到四路相位差依次为90°的脉冲信号，结束前进分辩率。关于25线/mm的光栅可得到数字读数10μm的分辩率，可满足同步精度检验的需要。
 在同步系统工作中，油缸两活塞杆移动方向相关于零位是改动的，为区别移动方向(过失的符号)，有必要运用光栅传感器的两路的相位差90°的输出信号。图中S和C就是输出的相位差为90°的两路正弦和余弦信号，当骨尺作某一方向移动时，C超前S π/2，S信号经微分电路发作的脉冲与C信号的高电平在与门1中相与而获得脉冲输出；而S的反相信号所发作的脉冲与C信号的低电平在与门2相与，输出低电平。同理，当滑尺作反向移动时，S超前C π/2，与门2输出脉冲，与门1输出低电平，与门1或与门2输出的脉冲信号分别控制计数器的加减计数脉冲，计数器的输出情况就能够正确反映光栅副即油缸两活塞杆移动方向。
 系统理论运作进程中，出现间断工作、停机、停电等是不可避免的，这将致使扔掉或过失的测量作用。所幸大多数光栅描写时均设置有零位符号，以在作业中供应零点称为一定零点处置上述疑问。为此，应有相应的一定零位电路，也即零位脉冲构成电路。为习气主光栅不相同倍频需要和保证零位脉冲与计数脉冲同步，不能直接选用光栅输出的原始零位信号作为零位脉冲，而有必要恰当挑选倍频后的方波与原始零位信号调度后的方波相与，并以倍频宽度相同的波形作为选通条件，由此取出的计数脉冲作为零位脉冲信号。
 
光栅传感器拾取的同步过失信号，通过扩展整形、细分判向等电路后变成脉冲信号进入计数器8253，控制逻辑中的数据放送寄存器和移位寄存器，并将数字信号传送到芯片8250接口电路，通过RS-232总线与计算机进行通讯，组成计算机同步过失数据自动检测系统。在计算机程序控制下，实时、准确、自动地检测同步过失数据并记载，供数据分析处置运用。根据运用需要及检验研讨，本系统程序具有如下底子功用：
 
(1)在闪现器屏幕上实时闪现同步工作数据； <br />
(2)全行程或预置行程检测同步工作数据； <br />
(3)求均匀过失及过失改动规划； <br />
(4)记载制造同步工作曲线及生成数据文件。

 本程序用VB5.0言语编写，运用专设的Mscomm控件结束表面与计算机之间的串行数据通讯，并选用函数进程和子例程结束数据搜集、同步工作曲线制造、数据处置等程序的调用。图3是程序流程框图。
 两油缸活塞杆的相对位移反映了同步系统功用，而分别设备于两油缸活塞杆上的定尺与滑尺作为检测元件，通过上述检测系统，实时闪现的数据，直接实时地反映了两活塞杆之间的相对位移，即同步工作情况。所以，用相对法检测两活塞杆之间的位移完全符合理论工况。同步工作的仿照试验作业原理如图4所示。将两长行程试验油缸置于仿照试验台上，摸拟工况加载油缸活塞杆与试验长行程油缸活塞杆通过联接小车联规划成“对顶油缸”，联接小车装有带轴承的滚轮，小车在导轨上翻滚以保证加载油缸活塞杆和试验长行程油缸活塞杆在很小摩擦力下沿直线运动。试验长行程油缸的外负载是分别调整节流阀的开口度，构成一定的背压发作不相同的外负载，构成一定的负载差来模似长行程油缸的理论作业情况。当长行程油缸因负载差或其它要素致使不相同步时，装在两长行程油缸塞杆上的光栅位移传感器就有信号输出。信号经转换电路、计数、计算机系统搜集、闪现、处置、打印数据，工作曲线制造，生成数据文件并予存储以及供后置分析处置等。整个仿照工况进程的不相同步数据搜集处置等在计算机程序控制下进行，自动结束工作情况的在线检测。
 运用上述仿照试验系统，对同步系统进行不相同负载下仿照试验，图5是加载压力为15MPa实时检测的同步过失曲线，同步最大过失为0.18mm，符合描写需要，标明同步系统具有较志向的同步功用。
 上述仿照试验系统，将构成背压的阀开口度改用电控方法按某一规矩改动或按随机改动，发作改动的外负载，即能够进行为负载的同步试验，研讨同步系统的动态功用。
  本文提出的长行程油缸的检验方法，成功代替传统的一定位移测量，有明显特色：
 
(1)以小量程传感器代替大量程传感器，有用性强，简洁可行，它处置了行程格外长的油缸(如2米以上)购置及设备大量程传感器时遇到的技术难题；
 (2)经济效益明显，小量程传感器是大量程传感器费用的十几分之一或更少，且以光栅传感器作为检测元件，用相对法检验同步过失最直接、直观反映同步功用，而且能够节省一个光栅传感器。习气性强，亦可用于多个长行程油缸的同步工作检验；
 (3)磁吸规划能够方便地结束传感器的设备、调整，当系统出现缺点时，对传感器起安全保护作用；
 (4)计算机检测系统具有快速、处置功用完善的利益，为过失的检验研讨及现场同步功用在线监控供应了有用的东西。
 当时，对长行程多油缸的检验研讨尚属底子空白的情况，本项研讨具有广泛性和有用性，并发作广泛的运用前景。
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