钻管夹持卡盘性能测试试验分析

司冀 中国飞机强度研究所

引言

某钻管夹持卡盘要求远程控制下卡盘打开和关闭动作时间短、运动稳定。在已设计好的控制系统下，必须对卡盘进行性能测试实验[1-2]。

一、测试方案

根据实验目标，制定了图1实验方案[3]。

图1 实验方案

二、搭建测试平台

（一）测试系统硬件

选用研华610工控机，德国VOLFA生产的LWF-500-V2位移传感器，日本SMC生产的ITV2050-213S压力传感器和PF2A521流量传感器。

（二）测试系统软件

以NI的LabVIEW作为实验系统的软件开发平台编写测试软件[4-5]。测试软件以图形曲线将压力、流量及位移数据实时显示与存储，可对采集的数据进行分析[7-8]。

三、实验结果

（一）实验曲线

利用测试平台，采集压力、流量及位移数据，测得卡盘在气源压力0.2MPa至0.6MPa间的运动工况，0.1MPa做为压力梯度，运动数据如图2所示。

图2 活塞运动全程时间与换向阀上游压力关系

（二）分析方法

分析卡盘打开和闭合时，活塞开始运动前的响应时间t1、运动全程所需时间t2以及进气腔压力pa、排气腔压力pb变化等参数和换向阀上游压力ps之间的关系，上游压力ps一定时，分析：

（1）活塞杆运动是否平稳，速度有无出现爬行；（2）阀换向后活塞运动前的响应时间t1；（3）运动全程所需时间t2；（4）气缸两腔压力变化；（5）气缸打开和关闭时间如表1所示，系统打开和闭合时间符合工作需要。

四、结论

通过分析结论如下：

（1）各工况下卡盘动作时，活塞杆运动平稳，在行程末端时冲击力较大且运动前响应时间较长；

（2）上游压力0.3MPa比0.2MPa下可缩短卡盘打开整个运动时间约41.7%以上；而高于0.3MPa以上，每增加一个压力梯度此时间缩短较为平缓，约为4.2%～6.2%。