基于不同阀芯结构的新型电液激振器

针对液压激振与夹持独立的捣固装置,设计一种由阀芯旋转式四通换向阀和微行程双作用液压缸构成的新型电液激振器.在考虑阀口压降对旋转阀芯阀口过流面积影响的基础上,分别对无环形槽阀芯和有环形槽阀芯建立对应的阀口过流面积模型,对新型电液激振器在较高激振频率下的振动波形进行理论数值仿真和实验验证研究,为旋转阀芯结构设计提供理论指导和实验依据.分析结果表明:有环形槽阀芯的过流面积呈线性变化,无环形槽阀芯的过流面积呈非线性变化;有环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值比无环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值大;有环形槽的阀芯加速度曲线波动程度比无环形槽的阀芯加速度曲线波动程度小.矩形沟槽数量不影响过流面积曲线、加速度曲线和位移曲线变化趋势,且随着阀芯矩形沟槽数量的增加,加速度曲线波动也会有一定程度地增加.

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。

2D阀控电液激振器低频段振动波形分析

2D阀控电液激振器是利用2D阀阀芯的匀速旋转和轴向滑动改变阀口面积变化波形,以产生频率和幅值可独立调节的振动波形。在分析该激振器工作原理的基础上,建立数学模型,采用分段积分的方法,推导出激振器输出波形方程的解析解,最后,将实验得到的波形与解析波形进行对比,根据频谱特性分析波形的失真度。研究结果表明:在低频段,由于主要受到弹性负载力方向变化的影响,振动波形表现出上升与下降过程的不对称,其不对称度取决于2D阀的轴向开口大小,实验与解析结果一致。虽然随着频率的提高要考虑液压谐振的影响,但只要阀的轴向开口小于某一临界值,其波形失真度就不大于9.5%。

2D阀控差动缸式电液激振器振动波形研究

为了提高激振器的振动频率,提出了一种由2D阀控制差动式液压缸的新型电液激振器,该激振器通过控制无杆腔容腔的体积变化实现液压固有频率的改变。阐述了激振器的工作原理并建立其数学模型,利用Matlab中的Simulink构建了系统仿真模型,对系统在低、中和高频段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激振器在低频段、中频段和高频段工作时实际输出振动波形,设计了电液激振器并进行了实验研究。实验结果表明:激振器的负载以弹性力为主时,振动频率在5Hz以下,激振器输出的振动波形容易出现饱和现象,随着激振频率的提高,饱和现象消失,当振动频率与液压系统固有频率相等时会产生谐振现象(即振动幅值突然放大),过了谐振点后振动幅值会快速下降。

典型波形作用下电液激振器输出波形研究

根据电液激振系统结构原理,考虑流量与压力之间非线性关系,建立电液激振器数学模型,在典型波形——正弦波和三角波输入条件下,推导其输出振动波形的理论解析式,并对波形进行失真度计算,总结失真规律,最后搭建振动试验装置,采集实际振动波形验证理论分析的正确性。研究结果表明:由于受到弹性负载力方向变化的影响,在典型波形作用下振动波形表现出波峰向外侧、波谷向内侧偏移的斜偏波形,偏斜程度取决于阀口面积的大小;当阀口面积达到某一临界值时,负载压力值刚好达到系统压力值,振动波形处于临界饱和状态;随着阀口面积处于临界值以下并继续减小,振动波形斜偏程度减小,逐渐趋于对称;当阀口面积超过临界值并继续增大时,波形饱和并且饱和程度加深,最后趋于一方波;在正弦波和三角波作用下振动波形基本一致,波形失真度随阀口面积变化呈线性规律,但失真度都在某一确定范围内,并趋近于边界值。

新型电液激振器特性研究

为了提高电液激振器的频率,提出一种采用2D阀控制液压缸实现激振的新方案。在2D阀中,激振频率由阀芯的旋转运动控制,激振幅值受阀芯的轴向移动控制,激振频率取决于阀芯的转速和阀芯上开设的沟槽数量。在负载以弹性力为主的条件下进行了分析和试验,结果表明:当阀的轴向开口大于某一临界值时,液压缸的容腔将产生压力饱和现象;此时,在系统的输入面积线性增加和减小的两个过程中,活塞经过的位移相差较大;随着阀开口的减小,位移的差别逐渐缩小。

高频电液激振器相位同步控制的研究

建立了电液激振器的数学模型,运用龙格-库塔法编制数值仿真程序研究了活塞位移与2D阀阀芯转速、轴向滑动位移之间的关系,给出了激振器的相频曲线并对相频曲线进行了分析讨论,最后建立试验装置对仿真结果进行了验证。理论分析和方针结果表明:当激振频率范围为固有频率的0.048～0.870倍时,活塞位移的相位变化很小;采用2D阀控电液激振器构成的多轴疲劳试验系统在该频段可以实现开环同步控制。

2D阀电液激振器数据采集及实时分析系统

电液激振器采用2D阀控制液压缸实现高频振动,通过控制阀芯的转速与阀芯的轴向位移来控制激振器的激振频率和幅值.采用数据采集卡在Delphi编程环境下对激振力与位移波形的数字信号进行高速采集,同时波形在工控机的屏幕上显示,并对采集的信号进行频谱分析.设计的此系统,在保证精度的条件下,具有较高的采样频率,满足实时采集、实时显示和实时分析的速度要求,具有编程容易、数据采集可靠及频谱分析准确等特点.

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。

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。

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。

2D阀控缸电液激振器偏置控制的研究

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。该文提出了一种高频激振的2D阀控缸电液激振器的偏置控制方法,该方法是通过一个与2D激振阀并联的四通阀实现流量偏置控制的。应用流体动力学和系统动力学理论建立激振器数学模型,非线性仿真分析偏置对活塞位移波形的影响及偏置量与偏置阀开口间的关系;最后,搭建实验平台,分析实际位移波形和实际偏置量变化情况,验证理论分析的准确性。研究结果表明:理论分析与实验结果一致,即提出的偏置控制方案可行,可实现偏置量的独立、精确控制。

2D阀控电液激振器振动中心偏置量控制的研究

为了消除2D阀控电液激振器由于加工误差和载荷不对称产生的单侧偏移,并且实现受控的零位偏移振动。提出了一种偏置控制方法。该方法是将一个数字伺服阀与2D阀并联,数字伺服阀、电-机械转换器和位移传感器构成活塞杆的位置闭环控制系统。通过对活塞杆的位置闭环实现激振器偏置量的控制。实验结果显示活塞杆位置闭环控制系统的阶跃响应时间为2.9s,稳态误差为3.04%。激振器以1Hz的频率作偏置振动时振动中心的稳态误差为0.3%,以100Hz的频率作偏置振动时振动中心稳态误差为1.35%。

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3 000 Hz。

具有二次型性能指标的电液激振器的设计研究

本文具有二次型性能指标最优的电液激振器负载质量对其动态性能和结构参数的影响,最优加权系数间的关系,误差精度与动态性能间的关系,以及压差反馈与加速度反馈的差异。

船用新型电液式激振器动态特性仿真研究

船用新型电液激振器能有效地模拟和分析船舶上不同频率的振动。该激振器由2D伺服控制阀和双作用液压缸组成,2D伺服控制阀阀芯的旋转运动和轴向运动分别控制液压缸激振频率和振幅,激振频率由2D伺服控制阀阀芯转速,阀芯台肩沟槽数和阀套窗口数决定。电液激振器的整体性能直接受作动器动态特性影响,因此对作动器动态特性研究相当重要。通过综合考虑液压系统的线性与非线性因素,借助MATLAB软件的SIMULINK工具箱进行非线性建模,研究2D伺服控制阀控电液激振器在不同频率输入下,其作动器输出的载荷、位移等动态特性。从而避免了传统研究方法中线性化分析而导致的误差。将仿真结果与实验结果相对比,验证了电液激振器仿真研究的准确性。

JUXL惯性式电液伺服激振器

随着建筑及桥梁业的迅猛发展，对建筑结构及桥梁的质量要求越来越高，目前国外先进的检测方法是采用惯性式电液伺服激振器对建筑结构进行检查，但国内尚无此类型的检测设备。本文介绍的是一套适用于建筑结构及桥梁作激振用的惯性式电液伺服激振器。

电液四轴高频疲劳强度试验系统研究

传统的结构疲劳强度试验系统中,电液激振器受电液伺服阀频响特性的限制,激振频率在一定程度上难以提高,为此设计了一种新型的试验系统。采用2D阀控液压缸组成电液激振器的方案来提高激振频率,包括2D高频激振阀、液压缸和偏置控制伺服阀。在2D阀中,阀芯的旋转运动和轴向滑动对激振频率和幅值实现独立控制,激振频率主要由阀芯的转速决定,易于通过提高阀芯转速来实现高频激振,进而提高疲劳强度试验系统的激振频率。文章对上述方案进行了理论分析和实验验证。结果表明：仿真曲线与实验结果基本吻合,系统能在5~200 Hz范围内对试验对象进行同步加载试验,其频率、幅值连续可控。该系统已在实际中得到应用。

高频电液激振挤压成型模具关键技术研究

为了提高加工零件的成形精度,解决传统冷挤压技术中"难成形零件"的振动挤压加工问题。提出设计出一套为高频电液激振器在金属冷挤压加工中的应用提供振动频率、振幅等施振参数的控制、摩擦接触应力分布规律、表面效应的机理等方面的基础研究支撑,形成具有一定工程指导意义的理论模型。项目提出的高频电液激振器在挤压成型模具中的应用,其输出推力大,振动频率高且振幅极小。本项目研究对于支撑与推动浙江省国际制造业基地的建设具有较大科技意义,对于打破国外相关技术封锁与垄断、提升冷挤压加工技术的整体水平以及节能降耗、环境保护等,均具有重要的科技与经济意义。

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。