基于閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的沖擊激振技術(shù)研究.pdf

1、激振器是指能夠迫使物體產(chǎn)生振動(dòng)的設(shè)備。作為重要的激振形式，沖擊激振廣泛用在土木建筑、道路橋梁、航空航天和可靠性試驗(yàn)領(lǐng)域，其技術(shù)發(fā)展水平的高低直接關(guān)系著產(chǎn)品性能可靠性試驗(yàn)的結(jié)果，同時(shí)也說(shuō)明了一個(gè)國(guó)家的裝備制造和科研水平的高低。一般能夠做沖擊振動(dòng)試驗(yàn)的設(shè)備主要有沖擊試驗(yàn)機(jī)、電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)、電液伺服振動(dòng)臺(tái)三種激振設(shè)備。論文在分析它們研究現(xiàn)狀時(shí)，指出以下不足:沖擊試驗(yàn)機(jī)波形控制性能較差;電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)雖然有良好的波形控制性能，但是其推力比較小且低頻特性

2、比較差;電液伺服振動(dòng)臺(tái)雖然兼有波形好、推力大、低頻特性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其頻寬比較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、對(duì)油液清潔度要求比較高。因此，研制一種頻寬高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜、推力大、波形能夠精準(zhǔn)控制的新型電液沖擊激振器，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本課題正是基于對(duì)激振器發(fā)展需求，在受到國(guó)家自然科學(xué)基金“閥芯旋轉(zhuǎn)式大功率電液激振基礎(chǔ)理論和技術(shù)”項(xiàng)目的資助下，首次提出并設(shè)計(jì)了一種主要由DSP數(shù)字信號(hào)處理器、伺服電機(jī)、微行程雙作用液壓缸和閥

3、芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥組成的新型電液沖擊激振器。研制了具有多種閥芯溝槽形狀的轉(zhuǎn)閥，并建立了每一種溝槽形狀所對(duì)應(yīng)的沖擊激振器理論模型，同時(shí)對(duì)其在不同的參數(shù)情況下進(jìn)行數(shù)值仿真分析，并搭建沖擊激振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)激振器理論模型做進(jìn)一步地實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析。又由于激振器在沖擊激振過(guò)程中，轉(zhuǎn)閥閥芯所受到的液動(dòng)力會(huì)導(dǎo)致伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小有所波動(dòng)，影響沖擊激振波形的質(zhì)量、振幅以及脈寬，因此對(duì)轉(zhuǎn)閥進(jìn)行了流場(chǎng)仿真分析，并建立液動(dòng)力理論計(jì)算模型，搭建了液動(dòng)力測(cè)量平臺(tái)

4、，開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。填補(bǔ)了激振器在沖擊激振領(lǐng)域研究的不足，對(duì)今后的相關(guān)研究有一定的指導(dǎo)意義。
　　課題的研究工作總結(jié)如下：
　　1、介紹了新型電液沖擊激振器的組成部分、工作原理、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、微行程雙作用液壓缸和閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥。設(shè)計(jì)和編寫(xiě)了電機(jī)轉(zhuǎn)速控制程序，并對(duì)電液激振器核心部件轉(zhuǎn)閥的閥體、閥芯、閥套和端蓋等零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的激振器不僅可以用在沖擊激振的場(chǎng)合，同時(shí)能夠用在高頻、高壓和大流量的工況下。此外

5、，為了探索不同溝槽形狀的閥芯與電液激振器沖擊振動(dòng)形之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)并加工了多種不同溝槽形狀和尺寸大小的閥芯。
　　2、通過(guò)運(yùn)用ICEM、FLUENT等流體仿真軟件對(duì)閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥內(nèi)部的流場(chǎng)進(jìn)行了建模和動(dòng)靜態(tài)仿真分析。深入探討了在不同大小的閥口開(kāi)度、不同的閥口形狀、不同的供油壓力、不同大小的電機(jī)轉(zhuǎn)速等條件下，轉(zhuǎn)閥內(nèi)部流量、壓力和液動(dòng)力的變化規(guī)律，揭示了瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的影響因素。
　　3、從轉(zhuǎn)閥和激振器的工作原理出發(fā)，建

6、立了轉(zhuǎn)閥流量計(jì)算模型和微行程雙作用液壓缸的理論模型。為了確定流量計(jì)算模型中的面積參數(shù)，建立了轉(zhuǎn)閥各種閥口節(jié)流面積模型，并結(jié)合轉(zhuǎn)閥的流量計(jì)算模型和液壓缸理論模型，建立了電液激振器的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，建立了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)液動(dòng)力的計(jì)算模型，并在不同的參數(shù)下對(duì)激振器和液動(dòng)力進(jìn)行了仿真分析。
　　4、搭建了電液激振器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，從不同閥芯溝槽形狀、不同的壓力、不同閥芯開(kāi)口尺寸大小和不同大小的電機(jī)轉(zhuǎn)速等角度出發(fā)，對(duì)電液沖擊激振器和液動(dòng)力理論模型進(jìn)行了詳