液压激振试验台系统设计研究

　　0 引言

　　激振试验作为振动的典型应用之一,是由激振源给被测物体施加振动,通过测试物体在振动工况下的运动、动力等参数以了解物体的性能。基于伺服阀换向、位移负反馈控制的激振源能提供几十甚至几百Hz频率的振动,且具有可控性好、冲击小和精度高等优良的静动态综合性能,但造价昂贵、调试维护困难、对液压油及环境要求苛刻。而如果采用普通换向阀也能实现大致同样的功能,则这样的激振源显然在性价比等方面有优势。在我们设计的用于测试汽车车厢寿命的模拟路面振动试验台上,激振源使用了基于普通换向阀的闭环控制液压系统,通过实验优选阀芯型式并在系统中合理安置蓄能器,在解决了系统主要存在的冲击问题后,试验台较好地满足了设计要求。

　　1 液压激振试验台简介

　　一般认为,载重汽车开式车厢与闭式车厢一样,是一个复杂的空间薄壁杆系结构,受力情况非常复杂。当不考虑水平力系,而将垂直力系分解为分别造成车厢弯曲与扭转的正对称与斜对称力系后,车厢受力如图1所示。其中斜对称力系所造成的扭转应力对车厢造成的破坏最大^[1]。

　　用振动试验台模拟道路行驶试验以测试车厢疲劳强度与寿命,可作为汽车道路试验的替代或补充,一般成为车厢测试过程的重要环节。振动试验台系统原理图如图2所示。

　　在图2中,泵站输入的液压油通过换向阀推动双向摆动液压缸活塞杆运动,带动前振动臂摆动,其振动幅值由角位移传感器检测并经二次仪表、A/D转换和工控机处理后由工控机输出控制换向阀换向的电压信号,振动频率由泵站的变量叶片泵的输出流量调整。由于车厢支承在前后振动臂组成的试验台上,由液压缸施加的作用力可使车厢产生扭振运动,因此能模拟车厢在实际道路行驶工况下的受力。温度传感器用于检测泵站温升。

　　2 试验台液压系统设计

　　2.1 液压系统与设计参数

　　根据上述振动试验台原理,确定激振源液压系统如图3所示。

　　系统设计参数如下:

　　a.动作方式 扭振,在垂直面内作往复摆动,振幅在内可调。

　　b.振动频率 0.6~1 Hz,可调。

　　c.工作寿命 不小于10⁵次。

　　d.振动台工作载荷 4X5000N。

　　要求系统结构简单,工作可靠,维护方便,连续工作不出现元件损坏或工作异常现象,液压系统换向时冲击力小。

　　2.2 液压系统主要参数设计

　　根据对振动臂的受力分析[2],并将振动过程按近似正弦规律考虑,可得的系统流量、压力及流量压力方程