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2D高频电液数字振动台的研究

作　者: 沈建云
导　师: 裴翔
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高频 2D阀电液激振器激振波形
分类号: TH137
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 81次
引　用: 3次
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内容摘要

振动试验作为现代工业的一项基础试验和产品研发的重要手段,广泛应用于许多重要的工程领域,如卫星和火箭的环境试验;汽车和行走机械的道路模拟试验;工程材料、水坝及高层建筑的抗震疲劳试验等。振动台作为振动实验的标准设备,其性能的好坏,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,同时也是衡量一个国家工业技术发展水平的重要标志。传统的阀控缸或马达构成电液激振器的方案,在很大程度上受到伺服阀频响特性的限制,其激振频率难以提高至较高的水平,为此提出了采用2D阀控制液压执行元件的实现方案,旨在大幅度提高电液激振器的频率。本论文详细阐述了电液激振器的工作原理和2D阀的结构设计;建立了电液激振器的数学模型并对其进行仿真分析;最后搭建实验台,对实际激振波形进行分析、比较和研究。仿真和实验结果表明:在低频范围,2D阀控激振器的负载以弹性力为主,随阀芯旋转阀口面积变化的波形近似为上升与下降速率相等的三角波形。由于受到弹性负载方向变化的影响,激振波形表现出上升与下降过程斜率的不一致性,这种不一致性在2D阀的轴向开口位移达到某一临界值时表现最为显著。随着2D阀轴向开口的减小,激振波形逐渐趋于一致。在高频范围,2D阀控激振器主要受到液压谐振的影响。当输入频率接近液压谐振频率时,激振波形本质表现为液压共振。因此,电液激振器的有效激振频率不仅受到2D伺服阀频宽的制约,也受到液压谐振的影响。本文的各个章节的内容简述如下:第一章,首先对与本论文研究主题有关的文献进行了综述,接着阐述了论文的研究意义和目的,最后列出了本论文研究的主要任务。第二章,本章介绍了新型高频电液激振器的结构设计和工作原理,建立了数学模型,并对液压动力机构和活塞运动过程进行分析。第三章,根据实际液压振动系统,对系统建立了非线性化的SIMULINK仿真模型,并进行仿真分析,研究在不同频率输入情况下得出的激振波形。第四章,建立2D阀控缸电液激振器的实验平台,选取电液激振器控制系统硬件,设计可高速采集的数据采集系统,采集实际激振波形,并对其分析、比较和研究。第五章,对论文的研究内容进行了总结与展望。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
符号说明  9-12
第1章绪论  12-22
  1.1 液压传动技术的发展  12-13
  1.2 振动试验的目的及重要性  13-14
  1.3 振动台分类及比较  14-17
  1.4 电液式振动台的现状及发展  17-20
    1.4.1 国外振动台研究现状  17-18
    1.4.2 国内振动台研究现状  18
    1.4.3 电液式振动台发展趋势  18-20
  1.5 振动测试技术应用的意义及介绍  20
  1.6 论文选题的意义及研究内容  20-21
  1.7 本章小节  21-22
第2章电液振动台核心——电液激振器的设计  22-41
  2.1 2D阀控缸电液激振器工作原理  22-27
  2.2 2D电液高频阀的结构设计  27-34
    2.2.1 电液激振器主要参数设计  28-33
    2.2.2 阀芯沟槽及阀套窗口配合情况分析  33-34
  2.3 2D电液激振器的数学建模  34-40
  2.4 本章小节  40-41
第3章电液振动台的SIMULINK仿真  41-60
  3.1 MATLAB\SIMULINK简介  41-42
  3.2 SIMULINK仿真  42-59
    3.2.1 SIMULINK仿真模型及仿真M文件的建立  42-46
    3.2.2 SIMULINK仿真的进行与分析  46-59
  3.3 本章小节  59-60
第4章电液振动台的激振波形实验研究  60-76
  4.1 实验平台及测试系统  60-62
  4.2 STD0840无刷直流电机驱动系统介绍  62-65
  4.4 数据采集系统  65-67
    4.4.1 控制原理  65-66
    4.4.2 数据采集  66-67
  4.5 激振波形  67-75
    4.5.1 标定  67-68
    4.5.2 实验波形及分析  68-75
  4.6 本章小节  75-76
第5章总结与展望  76-78
  5.1 论文的总结  76-77
  5.2 后续展望  77-78
参考文献  78-80
附录  80-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86

2D高频电液数字振动台的研究

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