液压直线激振系统的参数设计与计算

　　0 引言

　　随着液压激振技术在振动利用工程中得到更广泛的应用,液压激振系统的流量参数、压力参数、功率参数以及系统主要元件参数等的设计研究显得更加重要。液压激振振动系统由液压激振系统和振动机体的弹簧阻尼系统组成。液压激振系统由激振油源控制部分和激振油缸组成,激振油缸作为激振系统的执行元件和振动机体刚性连接。其特点是激振油缸活塞杆的位移、速度、加速度均与振动机体的位移、速度、加速度相等,且相位一致。

　　1 液压直线激振系统的工作原理

　　液压直线激振系统有一腔常压式的直流液压直线激振系统和两腔高低压交流变化的交流液压直线激振系统,直流液压激振系统采用双作用单出杆激振油缸,交流液压激振系统采用双作用激振油缸。图1为采用两个激振油缸的一腔常压式直流液压直线激振系统。本文作者依据直流液压直线激振系统进行参数设计与计算,交流液压激振系统的计算方法基本相同。其工作原理:有杆腔一直处于高压供油,通过激波器控制激振油缸大腔进出油的高低压变化,从而控制激振油缸的往复振动;激波器由变频器控制,可以调节振动频率,通过改变泵的排量或变频控制电机转速来控制流量,达到改变振幅的目的。

　　2 液压激振系统的参数设计

　　2.1 激振油缸参数设计

　　在液压直线激振系统中,激振油缸的负载为振动系统所需激振力,即F=mx&+cx.+kx而 F=pL.A其中:pL为激振油缸的荷载压力,MPa;A为激振油缸的有效作用面积,m²;m为振动体和活塞、活塞杆的质量和(活塞质量远远小于振动体的质量时可以忽略不计);c为振动系统的阻尼,包括振动体运动时的空气阻尼、机械阻尼以及油缸活塞阻尼,k为系统主振弹簧刚度。

　　由振动理论知:

　　式中:F0为激振力的最大幅值, N;

　　X为单振幅, m;

　　X为振动角频率, rad/s;

　　z为工作频率比

　　假设系统的最高载荷压力为pL0(MPa),则油缸的有效工作面积为:

　　初步确定激振油缸参数后,进行流量参数计算。

　　2.2 激振油缸所需流量参数和功率计算

　　在振动机体的振动规律、激振油缸尺寸确定以后,其激振油缸所要求的流量参数是确定的,与参振质量无关[1]。

　　(1)向上振动时激振油缸所需的平均流量(10³L/s):

　　式中:A1, A2分别为激振油缸大腔、有杆腔的有效面积,m²。

　　(2)在稳定振动过程中,向上振动激振油缸需要的瞬时流量(10³L/s):