液压阻尼器动静态性能试验台的设计研究

　　引　言

　　液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置,主要适用于核电厂、火电厂、化工厂、钢铁厂等的管道及设备,用于控制冲击性的流体振动(如主汽 门快速关闭、安全阀排放、水锤、破管等冲击激扰)和地震激扰的管系振动[1]。液压阻尼器在与防冲击振动设备连接之前,必须对其性能进行考核,以保证将性 能合格的产品用到设备上,为此需要研究相应的试台。　　该试验台是一个典型的电液伺服控制系统,为了适应阻尼器试验的特殊工况,需要解决一系列关键技术问题[2-3]。本文结合研制的1 000 kN液压阻尼器冲击振动试验台,对这些关键技术问题进行了分析,并提出了相应的解决方案。

　　1　试验台架功能和组成

　　液压阻尼器在静态时,不会阻碍正常的热膨胀,当遇到超出限定速度的突然运动时,震动吸收器立刻锁住,形成刚性连结件。因此其性能包括静态和动态 特性,相应地,试验台也需要完成这两种功能。其中:静态试验包括低速阻力试验、锁死试验和释放试验等;动态试验包括正弦波振动试验、半正弦波冲击试验等。 试验台的主要性能指标如下:冲击振动方向为水平双向;最大静态负载为±1 100 kN;最大动态负载是当2 Hz时为±1 000 kN,15 Hz时为±700kN;振幅为f=1 Hz,X0=100 mm;f=15 Hz,X0=6mm;工作频率范围为0.01～33 Hz;试验台的静态精度小于1%。

　　试验台的基本组成包括液压动力源、冲击试验台架、计算机测控制系统和电气控制系统等。

　　2　液压系统

　　试验台的液压系统如图1所示。该油源主要满足3方面的需求:a.进入到夹紧缸,对横梁进行夹紧;b.进入到推拉缸,推动横梁运动;c.进入到伺 服缸完成规定的动作。根据试验台静态力的要求,选择系统工作压力为25 MPa,取作动器活塞杆d=180mm,活塞D=300 mm,得有效面积A=452.16 cm2。根据试验台性能指标可计算得到动态时的最大流量为1 704 L/min,在低速阻力试验时,其速度为0～6mm/s,负载所需的流量为16.3 L/min。针对此工况,需要解决下列问题。

　　2.1　效率问题

　　阻尼器的振动冲击试验和疲劳试验不同,在试验过程中的冲击振动时间一般都很短,一般在5 s之内。根据动态试验时所需要的最大流量来配制流量显然是没有必要。基于这样的考虑,油源配置两个排量为80 mL/r,额定转速为1 500 r/min的恒压轴向柱塞变量泵,其余流量则由蓄能器来供给。按照f=25 Hz,X0=4 mm时的流量要求来选择蓄能器,此时所需要的最大流量qm=1 704 L/min(28.4 L/s),采用蓄能器后的平均流量qe=(2/π),qm为1 091 L/min(18.2 L/s)。考虑到容积效率,泵源能供给的流量VP为216 L/min(3.6 L/s),则单位时间内需要补充的流量体积为VA=Vm-VP=18.2-3.6=14.6L,选用气囊式折合型蓄能器[4]。维持5 s时间,经计算可得蓄能器的容积为1 183 L。选择12个蓄能器,每个蓄能器的容积为100 L。泵和蓄能器一起供油,可以满足峰值流量要求。