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。     

2D阀控高频电液振动台的设计及其特性分析

该文在分析目前电液振动技术的基础上,采用2D伺服阀控制激振缸,用2D阀的转速和直线位移来控制振动频率和振幅。文章介绍了2D阀控电液振动台的工作原理,以及振动台控制系统的硬件组成。最后在各种频率下进行激振实验,分析了激振波形,总结了实验结果。结果表明2D阀控电液振动台能实现高频振动。     

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。     

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。     

单轴高频电液振动台谐振现象的机理分析研究

关于液压系统的谐振现象,传统流体理论介绍的不多,仅仅提出当机械系统的固有频率和液压系统的工作频率相接近时会发生谐振现象。针对单轴高频电液振动台出现的谐振现象,运用能量守恒原理对其产生的谐振现象进行了理论分析,并在2D激振阀不同惯性负载以及不同轴向开口作用下,对单轴高频电液振动台输出的谐振波形进行了仿真研究。并利用数字伺服阀调节液压缸无杆腔的容积,实现液压系统固有频率的改变,从而使得电液振动台能够正常工作在不同的谐振频率点。     

高频电液颤振器振动特性仿真与实验

一种由两位三通激振阀和单作用缸组成高频电液颤振器,高频激振阀采用转阀结构,控制油液交替进出液压缸,从而使弹性端盖产生受迫振动。采用AMEsim分析了液压颤振器的低频振动特性。实验中测量了不同压力与不同弹性端盖质量时电液颤振器在1 Hz~4 000 Hz的振动频率下的压力、加速度、位移以及流量特性。分析表明,高频激振阀的工作频率可以达到4 000 Hz,激振器的谐振频率为320 Hz时,谐振时弹性端盖振动振幅明显增加,此时颤振器所需输入功率很小,最理想的工作频率为320 Hz。     

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。     

2D阀控电液激振器振动偏置控制实验研究

激振器的偏置控制是控制激振器围绕偏离液压执行元件(液压缸或液压马达)平衡位置特定距离振动。提出了一种高频激振的2D阀控电液激振器的偏置控制方法,该方法是将一个数字伺服阀与2D激振阀并联,从而实现振动中心的偏置控制。在并联数字伺服阀开口分别正偏50%,100%和负偏50%,100%的情况下,对激振器低频和高频情况下输出的载荷力变化情况进行了实验研究。实验结果表明:激振器在低频和高频下的偏置量与并联阀口开度成一定关系。该方法旨在实现激振器的振动偏置控制。     

2D阀控单出杆激振缸低频特性研究

针对传统电液激振器振动频率难以提高的现状,提出了一种基于差动连接的2D阀控单出杆液压缸的新型电液激振器。阐述了激振器的工作原理,建立了数学模型并进行了仿真分析,设计了电液激振器并进行了实验研究。理论和实验结果表明:振动频率在5Hz以下工作时,激振器输出的振动波形容易出现饱和现象;随着频率的提高,饱和现象就不容易出现。激振器输出力的大小与2D阀的轴向开口成正比关系,轴向开口越大,输出的力越大。     

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。     

液压激振技术的研究进展

分类阐述了各种液压激振技术的原理、性能优缺点及应用情况,介绍了典型液压激振装备的最新发展、系统结构与性能指标,简要介绍了国内外液压激振控制技术最新成果。指出多轴、高频液压激振技术是当今的研究热点,其中采用2D激振阀的激振方法是大幅度提高液压激振频率的新技术。     

插装式2D电液比例流量阀的特性研究

电液控制元件的插装化是目前移动式液压控制系统的主流发展趋势。现有的2D比例阀面向传统工业液压领域,其受到液压桥路以及压扭联轴节结构限制,无法实现插装化。提出一种新型插装式2D电液比例流量阀的结构原理,在电-机械转换器与半桥式2D阀本体之间引入双向滚子联轴节,以此实现力传递、阀芯位置反馈和阀芯直线-旋转运动的转换功能。基于线性理论推导了阀的特性方程,并利用Nyquist判据判定了阀的工作稳定性;为实现优化设计,建立基于AMESim、ADAMS和Matlab/Simulink平台的联合仿真模型,研究诸关键结构参数对动态特性的影响。最后设计并制造了样机,搭建了滚子联轴节和插装式2D阀的试验台架,研究联轴节的静动态特性及阀样机的空载流量特性、负载流量特性、泄漏特性以及频响和阶跃特性等。试验结果表明样机具有良好的工作性能。当预载荷为40 N时,联轴节的最大输出扭矩为2.3 N·m,输出角位移为0.42°,滞环为5.25%,响应时间为32.5 ms;当供油压力为12 MPa时,阀样机的空载流量为61.5 L/min,滞环为6.32%,阶跃时间为68.5 ms,幅频频宽为19.7 Hz,相频频宽为22.1 Hz。研究表明,插装式2D阀具有较好的静动态特性,是移动式电液控制系统流量控制阀的一种较理想解决方案。     

电液振动台正弦运动控制方法

为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。     

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。     

Output waveform analysis of an electro-hydraulic vibrator controlled by the multiple valves

The existing research of the electro-hydraulic vibrator mainly focuses on system stability, working frequency width and output waveform distortion. However, this high frequency performance of the electro-hydraulic vibrator is difficult to be improved greatly due to fast insufficiently frequency response of the servo valve itself and limited compensation capability of the control structure in the vibrator system. In this paper, to realize high frequency vibration, an improved two-dimensional valve （here within defined as a 2D valve） as a main control component is adopted to the parallel connection with a servo valve to control the electro-hydraulic vibrator, Because the output waveforms of this electro-hydraulic vibrator are incapable to be verified through timely feedback as in the conventional electro-hydraulic servo system, the analysis to the output waveform becomes crucial to the design and control of the electro-hydraulic vibrator. The mathematical models of hydraulic actuation mechanism and the orifice area of the parallel valves connection are established first. And then the vibration process is divided into two sections in terms of the direction of the flow, the analytical expression of the excited waveform is solved. Based on relationships exist between working states and the control parameters the analytical results, the vibration boundary positions and the are derived. Finally an experimental system was built to validate the theoretical analysis. It is verified that this electro-hydraulic vibration system could achieve high working frequency, up to 2 000 Hz. The excited waveform is similar to the sinnsoidal waveform. And the ascent and decent slopes of the waveforms are somewhat asymmetrical. This asymmetry is not only caused by the change of the direction of the elastic force but also dependent on the bias position of the vibration. Consequentky the distortion of effective working waveform is less tha~ 10%. This electro-hydraulic vibrator controlled by the multiple valves could not only greatly enhance the working frequency but also precisely control the vibration characteristic variables such as waveform shape.     

电液振动台加速度随机振动控制

随机振动模拟试验通过时域波形再现非平稳的振动环境,广泛应用于各类产品的可靠性检测。电液振动台是大型结构件进行模拟试验的关键设备,在随机振动环境下,传统三状态控制器无法同时消除电液振动台干扰力与模型不确定性的影响,以单轴电液振动台作为控制对象,利用滑模控制策略,抑制电液振动台系统在随机振动环境中不确定干扰力的影响,利用自适应逆控制器补偿模型不确定性问题,实现振动台加速度随机振动控制。通过MATLAB/Simulink对该复合控制策略进行随机振动仿真分析,验证控制策略的有效性。     

二维电液比例换向阀动态特性及稳定性分析

二维电液比例换向阀兼具直动式和导控式比例阀的功能:正常工作压力下,比例电磁铁输出的推力通过压扭联轴器使阀芯转动,阀敏感腔的压力差动变化,驱动阀芯轴向移动,与此同时阀芯反向转动,敏感腔的压力又逐渐恢复为原来的值,阀芯到达一个新的平衡位置,实现对阀芯位移的液压先导比例控制;当工作压力为零时,则由比例电磁铁直接驱动阀芯。在正常的工作过程中,压扭联轴器不仅可以实现直线-旋转运动转换,还可将比例电磁铁的驱动力放大,使其能有效、可靠地驱动阀芯转动,从而提高其比例控制性能和工作可靠性。通过2D阀的建模、动态仿真及稳定研究,弄清2D阀的关键结构和工作参数对动态特性的影响,并建立2D阀的稳定条件,为其结构设计和优化提供理论依据。对2D阀试验研究,测得直动与导控两种工作状态下主要性能曲线与指标,试验表明2D电液比例换向阀不仅可以实现直动和导控的功能,而且通过先导控制可以有效克服液动力和摩擦力的不利影响,同时也证明了2D阀具有较快的响应速度和很好的稳定性。     

电液式大功率清洗装置的设计

对于污物重的大型、复杂零部件的清洗,已有的清洗方法难以实现大功率,为了解决这个问题,提出了电液式大功率清洗装置。其核心零件是2D四通转阀,通过控制2D四通转阀阀芯旋转可实现激振频率的控制,改变待清洗零件振动的快慢;控制阀芯轴向滑动可实现激振幅值的控制,改变待清洗零件振动的幅值。该装置采用2D四通转阀带动液压缸中的液压杆前后移动,从而带动清洗盒前后快速振动,剥离被清洗物表面的污垢,从而达到洗净目的,实现大功率清洗。通过数据采集系统实现对液压系统的控制、可视化实时数据采集、显示和保存。基于电液式大功率清洗的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明：该电液式大功率清洗装置可达到下限频率为2669 Hz,实现大功率清洗。