论文部分内容阅读
电液激振器作为振动测试装备的关键部件,广泛应用于许多重要的工程领域,如导弹、火箭、卫星的环境试验;工程材料高频疲劳试验;水坝、高层建筑等大型工程的抗震试验等,电液激振器性能好坏,技术水平的高低直接影响到各个工业领域技术的进步和发展,因此,对电液激振器的研究是一项非常重要的基础研究。本课题以国家自然科学基金项目“电液激振新方法及分解控制技术研究”和浙江省重大自然科学基金项目“重载、高频电液激振技术基础研究”为背景,对电液激振器关键部件进行改进以提高工作频率上限、振动特征变量的精确控制以及工作频率提高至谐振段对系统谐振机理进行研究,这项基础研究工作不仅具有实际的工程应用价值,而且补充了电液控制系统理论,同时也为电液高频激振技术奠定理论基础。本论文的主要研究工作和成果如下:1)传统的电液激振器,工作频率受控制阀频响能力的限制而难以提高到谐振频率段或者是更高的频率段,为此采用2D阀作为关键部件,对其机构进行优化设计以及控制方式进行改进,构成的高频电液激振器实现激振频率可提高至谐振段,激振实验表明控制电液激振系统的这种优化的2D阀与标准伺服阀并联机构不仅能够拓宽激振器的工作频率,而且提高了控制精度。2)2D阀与一伺服阀并联共同驱动液压执行元件,建立液压动力机构数学模型,通过定义多个参数以及分段积分的方式,求解出高频电液激振器振动波形解析解,基于波形的解析结果,求解出活塞运动的边界位置、工作状态以及状态参数与控制参数之间关系的表达式,实验结果与解析结果吻合良好。建立的数学模型不仅是适用于并联机构控制的高频电液激振器,而且适用于所有的疲劳试验为背景的电液激振系统。3)在低频段,解析得到振动变量(工作频率、振动幅值和振动偏置)与输入的控制参数(2D阀阀芯的旋转速度、2D阀阀芯的轴向位移以及并联伺服阀固定的开口面积)之间调节关系表达式,为便于控制振动特征变量的变化,并提出在并联机构控制下高频电液激振器的一种替代模型,并给出了工作的有效区域,模型在实验中能够精确的描述其振动特征变量。4)经典的流体动力学理论依据线性系统理论无法准确描述流动动力系统的谐振机理,所以提出一种对电液激振系统谐振的分析方法,通过建立电液激振系统方块图,在传统的液压系统线性化分析中提出非线性部分,得到动态参数中的系统的固有频率,当工作频率提高到固有频率时,从油源输入系统的能量与油液倒灌的能量守恒的原理的角度,求解出谐振时负载压力以及负载流量,给出了无阻尼条件下谐振振幅的解析表达,最后将实验的工作频率提高到谐振段,并与理论结果进行比较和分析,谐振机理的初步探索和研究奠定了经典流体理论的液压系统谐振现象研究的理论基础。