【文章內(nèi)容簡介】 試驗(yàn)臺主要用于減振器特性 (示功特性、速度特性等 )的試驗(yàn)。 為此需要模擬減振器的實(shí)車工況，為減振器試驗(yàn)提供各種激振。如筒諧波、方波、三角渡、隨機(jī)路面譜等。試驗(yàn)臺采用如下測控方案：采用微機(jī)作為主測控機(jī)，通過數(shù)據(jù)采集卡對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測控。試驗(yàn)臺動(dòng)作指令由主測控機(jī)發(fā)出，通過 D/A接口進(jìn)入伺服控制器進(jìn)行信號放大和 PID調(diào)節(jié)，然后輸出電流信號，驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；電液伺服閥根據(jù)信號，使液壓缸按要求的方向和速度運(yùn)動(dòng)；液壓缸在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)減振器運(yùn)動(dòng)，并分別通過位移傳感器測量位移、力傳感器測量阻尼力。檢測的位移信號和力信號通過適當(dāng)調(diào)理分別進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡的兩路 A／ D中，然后計(jì)算機(jī)通過數(shù) 據(jù)處理得到要求的減振器特性曲線。本測控方案采用位置反饋控制，因此位移信號還同時(shí)送到伺服控制器中。 試驗(yàn)臺方案設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)臺采用伺服閥控制液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直接形成激振波形。試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)原理如圖 21所示。 5 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 21 測試系統(tǒng)原理圖 試驗(yàn)臺主機(jī)結(jié)構(gòu) 試驗(yàn)臺主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 22所示： 圖 22 減振器測試臺示意圖 1 — 底架 2 — 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3 — 夾緊塊 4 — 上活動(dòng)臺 5 — 立柱 6 — 上固定臺 7 — 調(diào)節(jié)絲桿 8 — 力傳感器（ YZ101C/2T） 9 — 減振器 10 — 下活動(dòng)臺 11 — 下固定臺 12 — 伺服缸 13 — 位移傳感器（ ICF300EM） 6 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 液壓缸的種類選擇 表 23 常見液壓缸類型及種類 分類 名稱 圖形 說明 活 塞 式 液 壓 缸 單 桿 單作用 活塞單向作用，依靠彈簧使 活塞復(fù)位 雙作用 活塞雙向作用，左、右移動(dòng)速度不等，差動(dòng)連接時(shí)，可提高運(yùn)動(dòng)速度 雙桿 + 活塞左、右運(yùn)動(dòng)速度相等 柱 塞 式 液 壓 缸 單柱塞 柱塞單向作用，依靠外力使柱塞運(yùn)動(dòng) 雙柱塞 雙柱塞雙向作用 擺 動(dòng) 式 液 壓 單葉片 輸出轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)角度小于 ?30 7 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 缸 分類 名稱 圖形 說明 擺 動(dòng) 式 液 壓 缸 雙葉片 輸出轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)角度小于 ?150 其 他 液 壓 缸 增力液壓缸 當(dāng)液壓缸直徑受到限制而長度不受限制時(shí)，可獲得大的推力 增壓液壓缸 由兩種不同 直徑的液壓缸組成，可提高 B 腔中的液壓力 伸縮式液壓缸 由兩層或多層液壓組成組成，可增加活塞行程 多位液壓缸 活塞 A 有三個(gè)確定的位置 齒條液壓缸 活塞齒條帶動(dòng)小齒輪，使它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 8 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 根據(jù) 主要內(nèi)容與基本要求： 1 最大激振力 23kN 2 激振頻率范圍 ~18Hz 3 行程范圍 +/100mm 4 最大速度 1m/s 5 可實(shí)現(xiàn)正弦、隨機(jī)振動(dòng)等試驗(yàn) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，因?yàn)樾谐谭秶?+/100mm，而 柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重 ，無法滿足設(shè)計(jì)要求，其余幾種同樣無法滿足設(shè)計(jì)要求或結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，故選定用液壓缸為活塞式液壓缸。而活塞式液壓缸分為單桿與雙桿，設(shè)計(jì)要求滿足正弦、隨機(jī)振動(dòng)，故選擇單桿雙作用活塞式液壓缸 .如圖 23所示 圖 23 液壓缸示意圖 9 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 液壓缸的主要部件設(shè)計(jì) 液壓缸的主要尺寸參數(shù)包括液壓缸的內(nèi)徑 d、外徑 D、壁厚 ? 、缸的長度 L、活塞桿直徑ld 。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述幾項(xiàng) 參數(shù)。 液壓缸工作壓力的確定 液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。對于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小及液壓設(shè)備類型參考表 3表 32來確定。 表 31 各類液壓設(shè)備常用的工作壓力 (單位： MPa) 設(shè)備類型 一般機(jī)床 一般冶金設(shè)備 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、軋機(jī)壓下、起重運(yùn)輸機(jī)械 工 作壓 力(MPa) 1～ ～ 16 10～ 16 20～ 32 表 32 公稱壓力和內(nèi)徑參考表 初定液壓缸工作壓力為 25Mpa。 缸筒設(shè)計(jì) 液壓缸行程 L選為 250mm，因設(shè)計(jì)要求是 200mm。若負(fù)載特性較明確，則按最大功率傳輸條件（ pL≤ 2/3ps），可確定活塞最小理論有效面積為 ? 103m2，則活塞桿直徑為 42mm，考慮到功率損失，并依據(jù)液壓手冊選缸內(nèi)徑為 D=63mm，活塞桿直徑 ld =50mm，則實(shí)際最大有效面積為 Ap=? 310? m2。活塞最大速度為 1m/s。 則確定液壓缸行程為 300mm，設(shè)計(jì)該液壓缸為等速等行程的雙活塞桿液壓缸，缸筒內(nèi)徑 D=63mm，活塞桿直徑 ld =50mm，最大激振力 23KN，額定壓力 P=25Mpa，屬于高壓油缸。 缸筒結(jié)構(gòu)、材料選擇及性能要求 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該液壓缸的激振頻率范圍為 ~18HZ，需要承受較大的沖擊負(fù)荷，屬10 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 于中型缸。故缸筒結(jié)構(gòu)選用法蘭連接。 一般要求材料有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊 接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途選用 35號鋼，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)處理。 要求： 1有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及長期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 2內(nèi)表面在活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。 3缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。 液壓缸壁厚的確定 當(dāng)液壓缸壁厚 ? 大于缸徑 D 的 101 倍時(shí)即 ? 10D 時(shí) ,按壁厚公式計(jì)算 ）（ ][ ][2 ???? ppD ??? (31) 當(dāng)液壓缸壁厚 ? 小于缸徑 D 的 101 倍時(shí) ,按薄壁筒公式計(jì)算 ][2?? pD? (32) 式中 p —— 液壓缸最大工作壓力（ MPa） [? ]—— 許用應(yīng)力（ MPa）， [? ]= nb? ，其中， b? 為材料強(qiáng)度極限， n 為安全系數(shù)，通常限 n =～ 5。 ? —— 缸筒壁厚（ mm） ,35 號鋼的強(qiáng)度極限 b? =540MPa，對于液壓激振器而言，屬于高壓工況，故取 n =5，對應(yīng)的 [? ]= 5/540 =108MPa。 由于課題所設(shè)計(jì)的是雙活塞桿液壓缸，故最大壓力為系統(tǒng)壓力 p =25MPa，應(yīng) 用公式（ ），可算得壁厚約為 ，綜合考慮后取壁厚 ? =10mm。缸筒外徑 1D =83mm 驗(yàn)算： 對最終采用的缸筒壁厚應(yīng)進(jìn)行以下的驗(yàn)算 額定壓力 PN應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全 ? ?21D DDPN s ?? ? ( MPa ) (33) 或 11 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ? ?441221 DDDDPN s??? ? ( MPa ) (34) 同時(shí) 額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生，即 ? ? rLPPN ?? ( MPa ) (35) 此外，尚需驗(yàn)算缸筒徑向變形 △ D 應(yīng)處在允許范圍內(nèi) ???????? ????? vDD DDEDPD r 221 221 ( m ) (36) 變形量 △ D 不應(yīng)超過密封圈允許范圍 最后，還應(yīng)驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 PE DDP bE ?? ( MPa ) (37) 也可用費(fèi)帕爾 (FAUPEL)公式 DDP bbE 1lg)2( ??? ?? ( MPa ) (38) 計(jì)算的 P