新型电液振动台振动参数的分析

　　振动试验是通过模拟试件受载情况,来研究载荷对加载对象的影响,以对其性能进行分析,所以它是现代工程技术领域的一项基本试验,广泛应用于结构动力特性测试、机械设备状态监测、仪器故障诊断以及重大工程设施强震安全检测等[1]。振动台作为振动试验的关键设备,其性能的好坏将直接影响振动试验的效果,其中电液式振动台以其激振力大、承载能力强的特点较机械式振动台或电磁式振动台具有较大的优势,因此对其振动参数进行研究,对电液振动台在振动试验的应用具有一定的理论指导以及工程实际意义。

　　新型电液振动台是以具有双自由度的2D高频激振阀[2](简称2D阀)作为激振器,阀芯的径向旋转采用大功率、大扭矩的液压马达来驱动,阀芯的轴向位移由电机通过偏心轮机构来驱动。对于输出波形的解析,浙江大学的魏燕定[3]建立了超低频标准振动台的动力学方程,并求出了其近似解析解;燕山大学的李宪奎等[4]采用分段函数法构造了非正弦振动波形;在液压系统中,由于流量与压力之间的非线性关系,将数学模型合理简化,这种简化的模型完全适用于电液疲劳振动实验以及低频段的振动试验,作者在前期研究工作的基础上,将一个周期的振动过程分为四段进行积分,得到振动波形的解析解,并推导出振动幅值、工作频率、阀芯轴向位移以及阀芯转速之间的相互关系,最后进行实验验证解析结果的正确性。

　　1　新型电液振动台的工作原理

　　新型电液振动台由2D高频激振阀(简称2D阀)、激振缸、台座、驱动装置以及控制器等组成,其工作原理图如图1所示。PC工控机通过频率控制器和幅值控制器分别向2D阀驱动装置发送频率控制信号和幅值控制信号,频率控制信号通过控制2D螺旋伺服阀进而控制进入液压马达的流量,马达根据流量的大小,以输出不同的扭矩来带动2D阀阀芯的旋转,通过调整阀芯的旋转速度来控制电液振动台的工作频率,幅值信号控制电机,电机通过偏心轮机构驱动2D阀阀芯的轴向滑动,以控制振动的幅值。2D高频激振阀驱动双出杆对称液压缸,液压缸一端安装内置式位移传感器,测取活塞杆来回往复运动的位移信号,在施振对象与活塞之间安装载荷传感器,用于测试活塞的输出力信号,信号放大后被高速A/D采集卡采集发送到PC工控机,在工控机上完成对振动波形的现实、保存以及分析。

　　2　振动台振动参数的求解

　　2·1　2D阀阀口面积波形

　　2D阀阀芯具有径向旋转和轴向滑动双自由度,阀芯台肩周向均匀开设沟槽,与之对应宽度相同的阀套窗口,阀芯台肩沟槽与阀套窗口构成的矩形面积为2D阀阀口面积Av,一边为阀芯轴向边长xv,另一边长为阀芯沟槽与阀套窗口接触边弧长,其结构原理图如图2所示。