新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

为了给阀芯旋转式电液激振器的阀口形状设计提供依据,设计三角形阀口、半圆形阀口以及矩形阀口的阀芯旋转式四通换向阀,分别对三种不同阀口建立对应的过流面积模型。在分析该电液激振器工作原理的基础之上,建立数学模型,对该电液激振器在三种不同阀口形状下的振动波形进行理论数值仿真和试验验证研究。研究结果表明：矩形阀口的过流面积呈线性变化,三角形阀口和半圆形阀口的过流面积呈非线性变化;在三种不同阀口形状中,矩形阀口的过流面积峰值最大,半圆形阀口的过流面积峰值最小;采用矩形阀口可以在供油压力一定的情况下获得振幅最大的振动波形,但同时加速度波动最大;采用半圆形阀口可以在振幅一定的情况下获得加速度波动最小的振动波形,但需要提供最大的供油压力。     

新型高频电液激振器

针对目前国内高频电液振动台的研究难题，文章提出采用阀芯双自由度阀控制液压缸实现高频电液激振。详细介绍了新型电液激振器的工作原理，给出了切实可行的整体控制方案并对电液激振器频率控制进行了初步研究。另外，还简要介绍了一种新的单片机：Rabbit3000。     

高频电液振动台谐振特性研究

传统电液振动台的工作频率受伺服阀频宽的制约难以提高到较高的水平,为了解决这一难题,提出一种由2D激振阀和数字伺服阀联合控制差动式液压缸所构成的新型高频电液振动台,旨在大幅提高电液振动台的振动频率。阐述了高频电液振动台的工作原理并建立其数学模型,利用Simulink构建了系统仿真模型,对高频电液振动台在谐振点工作时的振动波形进行了仿真研究。为了验证理论分析以及高频电液振动台在谐振点时实际输出的振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明:高频电液振动台的振动频率由2D激振阀阀芯的转速决定,当2D激振阀的激振频率与电液振动台的固有频率相等时,振动台输出的幅值会被突然放大(即产生谐振现象),过了谐振点后振动台输出的幅值则会快速下降。     

高频电液振动台振动特性实验研究

传统电液振动台由于受伺服阀频响特性的限制,其工作频率难以提高到较高的水平。为此提出一种基于2D激振阀的高频电液振动台,由于2D激振阀是一种特殊结构的转阀,通过提高2D激振阀阀芯的转速可以使电液振动台的工作频率实现大幅提高。分析了高频电液振动台的工作原理,并建立了其数学模型,为了验证理论分析以及高频电液振动台工作时的实际输出振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明：基于2D激振阀的电液振动台能大幅提高振动频率,振动台输出的振动频率达到800Hz,远远高于现有传统电液振动台的振动频率。     

2D高频数字换向阀

为了提高电液激振器的激振频率,提出了一种新型2D数字换向阀,该阀在结构上利用阀芯的双运动自由度,阀芯由伺服电机驱动旋转,另一伺服电机通过偏心机构驱动阀芯作轴向运动,通过改变周期性变化阀口面积的大小,进而控制阀的流量输出.2D阀的结构简单、抗污染能力强、有利于得到高的频率、无滞环和直接数字控制等优点.     

一种受电弓动态特性试验台的研制

传统的受电弓动态特性试验系统工作频率不高,振动频率往往低于20 Hz。为了在更宽的频率范围内进行受电弓的动态特性试验,搭建了受电弓振动试验台,利用电液式激振方法模拟正弦振动环境。首先阐述了试验台的总体方案、组成以及工作原理,并设计了双闭环控制结构,最后为了测试系统的性能,进行了一系列的正弦定频、扫频试验。现场测试结果表明系统激振频率最高可达25 Hz,振幅可达8 mm,可以精确模拟弓网高频振动,对受电弓疲劳寿命及性能进行准确评估,为受电弓动态特性和结构参数优化研究提供了试验依据。     

电液激振器的谐振特性研究

电液激振器作为疲劳试验机的关键部件,其发展趋势是向着高频率发展的同时,能保证其较大的激振力输出,以满足工程试验对激振器的高频率大激振力的需求,为此电液激振器的谐振特性研究显得尤为重要。电液激振器系统是由2D阀驱动单出杆液压缸活塞以某一振动中心位置作周期性往复运动。根据流体力学和系统动力学的理论对该系统进行数学建模。通过实验研究与分析发现,随着电液激振器的激振频率的上升,激振力的输出会逐渐减小,但在中间的某个频率段激振力会突然增大,且输出波形更趋近于正弦波,因此可以确定在这一频率段激振器发生了谐振。     

基于AMESim的阀芯回转式液压激振器的动态特性研究

针对传统液压激振器频率及负载难以提高的问题,提出一种阀芯回转式液压激振器。介绍了阀芯回转式液压激振器系统组成及工作原理,建立系统数学模型,利用AMESim软件对系统进行仿真分析,得到不同阀芯转速、供油压力、负载下系统的动态特性。结果表明:改变电机转速、供油压力,即可对激振器的振幅幅值、速度、加速度、激振力进行控制;负载的大小对该激振器整体性能影响较小。通过对该激振系统的仿真研究,为设计高负载高频率的液压激振器提供了理论依据。     

2D阀控电液激振器的优化设计和实验研究

为了进一步提高电液激振器的激振频率和控制精度,并降低其加工和安装难度,提出了2D高频激振阀的新结构和控制方法。通过增加2D阀阀芯沟槽与阀套窗口的沟通次数,改进与无刷直流伺服电机连接的高速齿轮箱传动机构,设计混合式直线步进电机与堵头连接以控制阀芯轴向位移,实现了对2D高频激振阀的结构优化。经理论以及实验研究表明：新型2D高频激振阀的结构简单,控制精度高,激振频率最高可达3000Hz。     

三位四通2D电液比例换向阀的静态特性实验研究

为克服直动式电液比例换向阀无法实现大流量控制和导控式电液比例换向阀结构复杂及无法在零压下工作的缺点,提出了一种结构简单、流量大并具有位置反馈的新型电液比例换向阀——三位四通2D电液比例换向阀。该阀由2D换向阀、压扭联轴器和比例电磁铁等组成。在分析该阀的结构和工作原理的基础上,对三位四通2D电液比例换向阀进行了静态特性实验研究。实验结果表明:压扭联轴器的位移滞环和三位四通2D电液比例换向阀的流量滞环为10%,说明该阀具有良好的静态特性。     

旋转式换向阀的动态响应特性及稳定性分析

为了实现电液激振系统的高频振动，提出一种旋转式换向阀。推导了旋转换向阀的动力学方程并通过MATLAB对旋转换向阀的动态响应特性进行数值求解，分析了阻尼系数、转动惯量、液动力矩对旋转换向阀动态响应特性及稳定性的影响规律。研究结果表明：阻尼系数、转动惯量、液动力矩对旋转换向阀的响应速度、稳定性及工作带宽均有较大影响，其中液动力矩对旋转换向阀的影响程度最强，阻尼系数对旋转换向阀的影响程度最弱。研究结果可为提高旋转换向阀的动态响应特性及稳定性提供数据支撑和优化导向。     

煤矿液压支架用大流量换向阀动态特性分析

从液压支架三位四通电液换向阀的结构和工作原理展开研究,对电液换向阀的核心部件进行受力分析。通过研究换向阀的受力、流场情况,及阀体内对中弹簧的影响,分析电液换向阀的动态特性。     

高频电液激振器的实验研究

电液激振器作为疲劳试验机的关键部件,其发展趋势是保证输出大激振力的同时,向着2000Hz以上工作频率段的方向发展,以适应新产品开发过程中的振动环境试验的需求,为此对高频电液激振器的研究显得尤为重要。高频电液激振器系统是由2D阀驱动液压缸活塞以某一振动中心位置作周期性往复运动。根据流体力学和系统动力学的理论对该系统进行数学建模。通过实验研究与分析发现,在2000Hz至3000Hz高频电液激振器所采集的激振波形比较光滑,且波形失真度不大,趋近于正弦波。同时,实现了激振频率3000Hz的重大突破。     

旋转式激振阀流热固多场耦合特性研究

旋转式激振阀是高频高压电液激振系统的关键元件之一,其动态特性的好坏直接影响整个激振系统的工作性能。为了分析旋转式激振阀流-热-固多场耦合作用下的动态特性,首先基于Fluent仿真,通过滑移网格方法对旋转式激振阀的流场进行动态模拟,并实测旋转式激振阀流量对仿真结果进行验证,然后使用Ansys对旋转式激振阀进行流-热-固多场耦合仿真,探究进出口压差分别为ΔP=5 MPa、ΔP=10 MPa、ΔP=15 MPa和油液温度分别为20℃、40℃、60℃时旋转式激振阀的热特性与热变形规律。研究结果表明,旋转式激振阀内部流场和温度场分布不均匀,流体在接近阀芯阀体壁面处的温度较高,中心温度较低,旋转式激振阀出口处由于流体冲击产生局部高温,导致阀芯凹槽以及阀体出油口会有热变形,进出口压差ΔP=15 MPa时,热变形可达3.789 4μm;进油温度为60℃时,热变形可达7.701 7μm。因此选择合适的进出口压差和油液温度有利于旋转式激振阀的工作特性。该研究对于旋转式激振阀的结构设计和优化提供了理论数据。     

旋转式换向阀非定常空化流动特性研究

针对旋转式换向阀空化现象会导致噪声及其性能恶化,进而影响液压激振系统的问题,对旋转式换向阀非定常空化流动特性进行了研究。利用SolidWorks软件建立了阀口的三维模型,利用前处理软件ICEM对几何模型进行了网格划分及边界条件的设置;借助Fluent软件中的Mixture气穴模型和RNG湍流模型,建立了流场数学模型,采用滑移网格技术对阀口空化流动进行了数值模拟;探究了不同开度下旋转式换向阀压力场、速度场以及气穴分布的变化趋势。研究结果表明:开度的大小会影响阀口的压力场和速度场的分布,阀芯沟槽极易出现漩涡,并且开度的变化会影响漩涡的大小;空化区域的分布也会随阀口开度的变化而变化;最大气体体积分数随入口压力和阀芯转速的增大而增大,随背压的增大而减小。     

电液高频疲劳试验机的控制系统

由于电液高频疲劳试验机采用传统的电液伺服阀难以达到较高的激振频率,为了解决这个问题,采用一种特殊结构的2D激振阀来控制液压缸,从而提高电液高频疲劳试验机的激振频率。该2D激振阀具有双运动自由度,控制阀芯旋转可实现激振频率控制,控制阀芯轴向运动可实现激振幅值控制。由于2D激振阀的转阀特性,无法引入一个偏置信号实现对激振中心平衡位置的偏置控制,因此在对称液压缸上并联一个数字伺服阀,通过改变数字伺服阀的开口大小和方向就可以实现激振器振动中心位置的偏置。基于激振频率与激振幅值控制原理设计了一种采用DSP控制的控制器,该控制器能控制电液高频疲劳试验机的激振频率与激振幅值。同时,实验室已有的控制器能控制并联的数字伺服阀开口大小,从而达到偏置控制的目的。基于电液高频疲劳试验机的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明:该电液高频疲劳试验机的控制系统可实现高达2500 Hz的激振频率,谐振频率为980 Hz,在该频率可进行高频率、大载荷的疲劳实验。     

2D数字式电液比例换向阀动态特性实验研究

由于摩擦力、液动力等因素的影响,直动式电液比例换向阀很难实现大流量控制,而导控式比例换向阀无法实现零压下工作,针对直动式和导控式电液比例换向阀的缺点,提出了一种结构简单、流量大并具有全桥式位置反馈的新型电液比例换向阀--2D数字式电液比例换向阀。该阀由2D换向阀、压扭联轴器和比例电磁铁等组成。在分析该阀的结构和工作原理基础上,对该阀进行了动态试验。实验表明：2D数字式比例换向阀频宽可达18 Hz,具有良好的动态特性。     

振动环境下2D电液比例伺服换向阀动静态特性的研究

针对振动环境下的液压系统对可靠的高压大流量比例伺服换向阀的需求,及实际高端液压系统中的新要求,提出了一种紧凑型大流量2D电液比例伺服换向阀。分析了该阀的螺旋伺服机构工作原理,建立了数学模型,推导了导控级流量方程,并基于振动环境下推导了主阀芯的力学平衡方程,利用Matlab进行了动态响应仿真分析,进行了静动态特性相关实验。研究结果表明:仿真分析、数学解析与实验三者所得到的结果基本吻合;并且在振动环境下叠加颤振后,滞环为2. 9%,且静态特性良好,对应-3 d B、-90°的频宽约为85 Hz,动态特性基本符合设计要求,振动可靠性良好。     

大出力液压激振器

随着现代工程技术的发展,对各种机械产品刚度、振动和噪声的限制日益严格。对样机产品进行准静态及模态分析,掌握产品的动力特性,可以有效地改进产品的设计。要对产品进行准静态和模态分析,必须具备一套激振设备。作为机床及机械构件的激振,由于其刚度范围变化比较大,要求激振力值范围和激振频率范围都比较大。此外,还要求同时提供静态力和动态交变力来激振。计算机技术的突飞猛进的发展,使测试技术、分析技术迈入了一个崭新的阶段。德、美、日等国家相继开发了采用电液伺服技术的电液激振器,开创了动态激振的新时代。我国80年代初,开始将电…