基于閥芯旋轉式四通換向閥的沖擊激振技術研究.pdf

1、激振器是指能夠迫使物體產生振動的設備。作為重要的激振形式，沖擊激振廣泛用在土木建筑、道路橋梁、航空航天和可靠性試驗領域，其技術發(fā)展水平的高低直接關系著產品性能可靠性試驗的結果，同時也說明了一個國家的裝備制造和科研水平的高低。一般能夠做沖擊振動試驗的設備主要有沖擊試驗機、電動振動臺、電液伺服振動臺三種激振設備。論文在分析它們研究現狀時，指出以下不足:沖擊試驗機波形控制性能較差;電動振動臺雖然有良好的波形控制性能，但是其推力比較小且低頻特性

2、比較差;電液伺服振動臺雖然兼有波形好、推力大、低頻特性好等優(yōu)點，但是其頻寬比較低、結構復雜、造價昂貴、對油液清潔度要求比較高。因此，研制一種頻寬高、結構簡單、造價便宜、推力大、波形能夠精準控制的新型電液沖擊激振器，具有非常重要的現實意義。
　　本課題正是基于對激振器發(fā)展需求，在受到國家自然科學基金“閥芯旋轉式大功率電液激振基礎理論和技術”項目的資助下，首次提出并設計了一種主要由DSP數字信號處理器、伺服電機、微行程雙作用液壓缸和閥

3、芯旋轉式四通換向閥組成的新型電液沖擊激振器。研制了具有多種閥芯溝槽形狀的轉閥，并建立了每一種溝槽形狀所對應的沖擊激振器理論模型，同時對其在不同的參數情況下進行數值仿真分析，并搭建沖擊激振實驗系統平臺，對激振器理論模型做進一步地實驗驗證分析。又由于激振器在沖擊激振過程中，轉閥閥芯所受到的液動力會導致伺服電機的轉速大小有所波動，影響沖擊激振波形的質量、振幅以及脈寬，因此對轉閥進行了流場仿真分析，并建立液動力理論計算模型，搭建了液動力測量平臺

4、，開展了實驗研究。填補了激振器在沖擊激振領域研究的不足，對今后的相關研究有一定的指導意義。
　　課題的研究工作總結如下：
　　1、介紹了新型電液沖擊激振器的組成部分、工作原理、伺服電機轉速控制系統、微行程雙作用液壓缸和閥芯旋轉式四通換向閥。設計和編寫了電機轉速控制程序，并對電液激振器核心部件轉閥的閥體、閥芯、閥套和端蓋等零件結構進行了設計。所設計的激振器不僅可以用在沖擊激振的場合，同時能夠用在高頻、高壓和大流量的工況下。此外

5、，為了探索不同溝槽形狀的閥芯與電液激振器沖擊振動形之間的關系，設計并加工了多種不同溝槽形狀和尺寸大小的閥芯。
　　2、通過運用ICEM、FLUENT等流體仿真軟件對閥芯旋轉式四通換向閥內部的流場進行了建模和動靜態(tài)仿真分析。深入探討了在不同大小的閥口開度、不同的閥口形狀、不同的供油壓力、不同大小的電機轉速等條件下，轉閥內部流量、壓力和液動力的變化規(guī)律，揭示了瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)液動力的影響因素。
　　3、從轉閥和激振器的工作原理出發(fā)，建

6、立了轉閥流量計算模型和微行程雙作用液壓缸的理論模型。為了確定流量計算模型中的面積參數，建立了轉閥各種閥口節(jié)流面積模型，并結合轉閥的流量計算模型和液壓缸理論模型，建立了電液激振器的數學模型。同時，建立了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)液動力的計算模型，并在不同的參數下對激振器和液動力進行了仿真分析。
　　4、搭建了電液激振器實驗臺，從不同閥芯溝槽形狀、不同的壓力、不同閥芯開口尺寸大小和不同大小的電機轉速等角度出發(fā)，對電液沖擊激振器和液動力理論模型進行了詳