加旁路阻尼的电液激振特性研究

　　1　电液激振器的数学模型

　　在分析时假定:只考虑稳态工作情况;流体是理想流体;油源供油压力恒定。供油压力为ps,回油压力约为零,供油量为Qs,负载流量为QL[1](见图1)。

　　1)阀口流量方程

　　2)液压缸流量连续方程

　　为了使分析简化,不考虑泄漏的情况下,假定活塞处在中间位置,因此两个腔的初始容积相等。

　　Q

　　3)活塞及负载的动力学方程

　　2　高频激振的M atlab仿真分析

　　通过四阶Runge-Kutta解上述微分方程,在Matlab环境下编写M文件,得到仿真波形。为了研究方便,固定其他的参数不变,仅改变系统的输出频率,在系统压力为21MPa的前提下,重点对激振频率690Hz、800Hz的典型波形进行分析,比较在有阻尼和无阻尼状态下的波形情况,对所得到的激振波形进行傅立叶变换。由于激振波形为周期性奇函数,所以傅立叶变换后只含有偶对称项的奇次谐波分量,波形的主频为ω0,奇次谐波分量分别处于3ω₀、5ω₀、7ω₀…,波形基波幅值为A0,奇次谐波的幅值为A3、A5、A7…,其余各项均为零,根据幅频特性,以ω/ω0为横坐标,以各次谐波的均方根值与波形基波的均方根值比值即Ai/A0为纵坐标,作出频谱分析图[5]。首先对阀芯位移xv为1e-3 m的激振波形进行分析。

　　如图2所示,从图2a中可以看出在690 Hz也就是系统固有频率的1/3时,无阻尼状态下的激振波形表现出明显的谐振现象,波形表现出严重的失真度。从频谱分析图中可以看出该波形中还有高频分量,尤其在3ω0处尤为明显。这是由于系统欠阻尼所引起的谐振现象。从图2b中可以看出,激振力波形近似一正弦波, 3ω0处的谐波分量被有效的消除,通过与图2a进行比较可以得出当在激振缸A、B两腔加一阻尼小孔后可以有效的消除谐振,波形效果理想。

　　如图3所示,从图3a中激振波的频谱分析图可以看出在800 Hz时无阻尼状态下波形在3ω0、5ω0还含有一定的高频分量,这主要是由于系统严重的欠阻尼,谐振峰值对其附近一较宽的频带内产生影响。通过与图3b的比较发现加上阻尼器后5ω0处高频分量已经消除,3ω0处的高频分量基本被消除,波形也比较理想。

　　通过对以上仿真图形分析,在高频激振频率区域激振波形会不同程度的受到系统谐振的影响,尤其在固有频率1/3、1/5、1/7的区域,谐振会表现的更为明显。当激振频率达到固有频率的时候谐振将表现的非常严重,激振波形的幅值会突然变大,波形严重失真。通过连可调节流阀作为阻尼器,通过旁路泄漏的方法可以有效的减小谐振。