浅析单轴高频电液振动台谐振现象的机理.docVIP

浅析单轴高频电液振动台谐振现象的机理 　　前言 　　众所周知，谐振是工程技术领域常见的物理现象，如机床加工时的抖动。当机械系统所受外界激励的频率与该系统的某阶固有频率相接近时，系统振幅会显著增大即发生谐振现象，常见的外界激励有直接作用的交变力、支承或地基的振动与旋转件的不平衡惯性力等，共振时的激励频率称为共振频率，近似等于机械系统的固有频率。在液压系统中，虽然其与机械系统的谐振现象表象相同，但机理却有很大的差异，原因在于构成机械谐振的元素皆为独立个体，而且各元素之间的关联性较弱。 　　1 单轴高频电液振动台的能量分析 　　在液压系统中，油液介质具有一定的特殊性能。它在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。在油液进入液压缸后，一方面推动活塞杆轴向运动，另一方面在活塞运动的过程中被逐渐压缩，形成一个动态的“液压弹簧”，具有和普通弹簧相类似的弹力。动态“液压弹簧”的刚度与其所受载荷成正比，也就是说与活塞杆的位置成比例。除此之外，“液压弹簧”还有粘性阻尼器的作用，降低了负载压差所引起的泄漏量。高频单轴电液振动台的结构简化成单轴高频电液振动台在周期性外界激励的作用下做往复运动。 　　2 谐振输出特性及变谐振理论仿真 　　要更加深入了解谐振时电液振动台的工作状态，必须对电液振动台进行谐振输出特性仿真。在本系统中，2D激振阀的轴向开口和惯性负载是影响单轴高频电液振动台输出波形的两大主要因素。假设本实验所用负载质量分别为45，67.5kg(已有实验质量);2D激振阀的轴向开口大小依次按下列三种工况进行实验：0.5，1和1.5mm。依次为在负载等于45，67.5kg时，电液振动台谐振时的输出波形图。当2D激振阀轴向开口为0.5mm时，高频电液振动台输出载荷最大值约为4100N，为未发生谐振时输出载荷的4倍左右;且高频电液振动台输出载荷的幅值会随着2D激振阀轴向开口的增大而增大。谐振输出波形可以得出，高频电液振动台的输出载荷幅值也会随着惯性负载的增大而变大。 　　3 结论 　　基于传统流体理论对液压系统的谐振现象介绍的不多，故从能量转化的角度对液压振动台产生谐振现象进行了深入理论分析。并在2D激振阀不同轴向开口和不同惯性负载作用下，对单轴高频电液振动台输出的谐振波形进行了仿真。并在给定实验条件下(2D激振阀的popP轴向开口为：0.5，1和1.5 mm且惯性负载为：45和67.5 kg)对电液振动台的输出谐振波形进行仿真。通过对比各工况下的谐振输出波形发现，谐振时振动台的振动幅值不但会随着2D激振阀轴向开口的增大而增大，而且会随着惯性负载的增大而增大。通过研究电液振动台的谐振频率可变理论，发现改变液压系统固有频率可利用数字伺服阀控制无杆腔的容腔体积变化来实现，这样振动台就可以工作在多个谐振点。并在无杆腔的容腔高度分别为：10，20，30，40和50mm时，对电液振动台输出谐振波形进行仿真研究。由波形可知，高频单轴电液振动台的谐振频率随着容腔体积的变化而变化。当无杆腔体积最小时，谐振频率最大。