CN107367366B - 一种多自由度电液振动台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多自由度电液振动台。振动台包括机械部分和液压系统部分。机械部分包括四个竖直振动装置和四个水平振动装置。四个竖直振动装置对称设置在车体的端部,每端两个。两个水平振动装置设置在车体的一个端部,另外两个水平振动装置设置在车体的一个侧面。液压系统部分包括动力源液压系统、四个竖直振动液压系统和四个水平振动液压系统。动力源液压系统与竖直、水平振动液压系统相连,竖直振动液压系统与竖直液压缸相连,水平振动系统与水平液压缸相连。动力源液压系统带动竖直和水平振动液压系统独立工作,使对应液压缸产生激振,通过与机械部分联合作用,实现车体的竖直、水平和倾斜振动。本发明结构紧凑,且更加便于控制。
Description
技术领域
本发明属于机械领域,特别是一种能实现竖直、水平、倾斜多种工况的多自由度电液振动台。
背景技术
振动对机电产品的影响不可忽略,进行振动试验异常重要,但因代价过为昂贵,真实环境下的振动试验并不可行,通过振动台模拟振动环境来对设备的可靠性及动强度进行鉴定,现已作为一种有效的手段。电液式振动台因体积小、出力大、精度高、响应迅速的优点,在市场上被广泛的运用,但是对控制的要求极高。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种多自由度的电液振动台,更加便于控制,且能够很好的完成竖直、水平、倾斜等多种工况的模拟。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种多自由度电液振动台,包括机械部分和液压系统部分,机械部分包括四个竖直振动装置和四个水平振动装置。四个竖直振动装置对称设置在车体的端部,每端两个。两个水平振动装置设置在车体的一个端部,另外两个水平振动装置设置在车体的一个侧面。液压系统部分包括动力源液压系统、四个竖直振动液压系统和四个水平振动液压系统。动力源液压系统同时与竖直、水平振动液压系统相连,竖直振动液压系统与对应的竖直液压缸相连,水平振动系统与对应的水平液压缸相连。
每个竖直振动装置均包括相互连接的竖直缸连接装置、竖直液压缸和底座,竖直缸连接装置与车体固连,底座通过螺栓固定在地面上。每个水平振动装置均包括相互连接的水平缸连接装置和水平液压缸,每个水平缸的两端各设置有一个水平缸连接装置,一个与车体固连,另一个与墙体固连。
所述竖直缸连接装置包括第一回形块、第一轴套、第一销轴、第二回形块、第二回形块下部、六角螺钉和第二轴套,其中第一回形块通过螺栓固定在车体上,第二回形块通过第一销轴与第一回形块转动连接,第一销轴与第一回形块通过螺钉固连,第二回形块孔内设有第一轴套,第一轴套直径大于第一销轴直径。第二回形块的中部设置竖直缸缸筒,竖直缸缸筒与第二回形块通过第二销轴连接并相对转动,其转动轴线与销轴的轴线相垂直,同样的,在第二回形块孔内设有第二轴套,第二轴套直径大于第二销轴直径。第二销轴与竖直缸缸筒焊接成一个整体。
所述水平缸连接装置包括耳板、滚动轴承、铰接接头、第三销轴、第四销轴;其中耳板与车体通过螺栓固定连接,耳板与铰接接头通过第四销轴相互铰接,第四销轴的外周嵌有滚动轴承,铰接接头的另一端为铰接接头耳板,铰接接头耳板与水平油缸耳环通过第三销轴铰接,第三销轴的外周同样嵌有滚动轴承。
所述动力源液压系统主要包括电机、液压泵、压力油过滤器、单向阀、电磁溢流阀、电磁换向阀、压力表。电机驱动液压泵,液压泵出油口与压力油过滤器进油口相连,压力油过滤器出油口与单向阀的进油口相连,单向阀的出油口同时与压力表、电磁溢流阀和电磁换向阀的进油口相连。液压油回油到油箱的管路上也安装有压力油过滤器。
所述竖直振动液压系统主要包括补油箱、压力传感器、溢流阀、叠加式液控单向阀、蓄能器和伺服阀。伺服阀的控制级进油口与电磁换向阀的B口相连,伺服阀的控制级回油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀的工作进油口P口和蓄能器相连,伺服阀A口和B口分别与叠加式液控单向阀两个进油口相连,T口接回油箱,叠加式液控单向阀的一个出油口同时与竖直缸无杆腔、压力传感器和溢流阀相连,另一个出油口与竖直缸有杆腔相连。补油箱与竖直缸无杆腔相连。
所述水平振动系统主要包括压力传感器、蓄能器、伺服阀。同样的,伺服阀的控制级进油口与电磁换向阀的B口相连,控制级出油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀的工作进油口P和蓄能器相连,伺服阀A口同时与水平缸无杆腔和压力传感器相连,伺服阀B口同时与水平缸有杆腔和压力传感器相连。
为保证第二销轴能够正确的安装到第二回形块孔内,将第二回形块做为上下分离结构,上部与下部通过螺钉固定连接。
所述动力源液压系统包括两种油路,控制伺服阀工作的控制级油路和驱动液压缸的主油路。四个竖直缸所在的四个控制级油路由两个电机提供液压油,四个水平缸所在的控制级油路由另外两个电机提供液压油。
本发明与现有技术相比,具有以下显著优点:(1)本发明更加便于控制,特别是在车体处于倾斜振动时,只需插入铁块限制掉两个随动缸竖直连接装置的旋转自由度,使整个机构自由度为1,就能够简单的实现指定的运动;(2)本发明能够模拟包括竖直、水平、倾斜振动在内的多种工况;(3)液压系统具有自锁功能,即使碰到突然断电情况,振动台依然能够保持原位。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明多自由度电液振动台的整体结构三维图。
图2是本发明多自由度电液振动台竖直缸连接装置的二维三视图,其中图(a)为主视图,图(b)为俯视图,图(c)为左视图。
图3是本发明多自由度电液振动台水平缸连接装置的结构三维图。
图4是本发明多自由度电液振动台倾斜一定角度时的简单示意图。
图5是本发明多自由度电液振动台液压系统图。
图6是本发明多自由度电液振动台动力源液压系统图。
图7是本发明多自由度电液振动台竖直振动液压系统图。
图8时本发明多自由度电液振动台水平振动液压系统图。
具体实施方式
结合附图,本发明的一种多自由度电液振动台,包括机械部分和液压系统部分,机械部分包括四个竖直振动装置和四个水平振动装置,四个竖直振动装置对称设置在车体的端部,每端两个,两个水平振动装置设置在车体的一个端部,另外两个水平振动装置设置在车体的一个侧面;
液压系统部分包括动力源液压系统、四个竖直振动液压系统和四个水平振动液压系统;动力源液压系统同时与竖直、水平振动液压系统相连,竖直振动液压系统与对应的竖直液压缸相连,水平振动系统与对应的水平液压缸相连;
每个竖直振动装置均包括相互连接的竖直缸连接装置4、竖直液压缸6和底座5,竖直缸连接装置4与车体1固连,底座5通过螺栓固定在地面上;每个水平振动装置均包括相互连接的水平缸连接装置2和水平液压缸3,每个水平缸3的两端各设置有一个水平缸连接装置2,一个与车体1固连,另一个与墙体固连。
所述竖直缸连接装置4包括第一回形块8、第一轴套9、第一销轴10、第二回形块11、第二回形块下部12、六角螺钉13和第二轴套14,其中第一回形块8通过螺栓固定在车体上,第二回形块11通过第一销轴10与第一回形块8转动连接,第一销轴10与第一回形块8通过螺钉固连,第二回形块11孔内设有第一轴套9,第一销轴10位于第一轴套9内,第二回形块11的中部设置竖直缸缸筒7,竖直缸缸筒7与第二回形块11通过第二销轴连接并相对转动,其转动轴线与第一销轴10的轴线相垂直,第二回形块11孔内设有第二轴套14。
所述水平缸连接装置2包括耳板15、滚动轴承16、铰接接头17、第三销轴18、第四销轴20;其中耳板15与车体通过螺栓固定连接,耳板15与铰接接头17通过第四销轴20相互铰接,第四销轴20的外周嵌有滚动轴承16,铰接接头17的另一端为铰接接头耳板,铰接接头耳板与水平油缸耳环19通过第三销轴18铰接,第三销轴18的外周同样嵌有滚动轴承。
所述第二销轴与缸筒7为一个整体。
所述第二回形块11为上下分离结构,上部与下部12通过螺钉13固定连接。
所述第一轴套9直径大于第一销轴10直径,第二轴套14直径大于第二销轴直径。
所述动力源液压系统包括电机24、液压泵25、压力油过滤器23、单向阀22、电磁溢流阀26、电磁换向阀27、压力表21;电机24驱动液压泵25,液压泵25出油口与压力油过滤器23进油口相连,压力油过滤器23出油口与单向阀22的进油口相连,单向阀22的出油口同时与压力表21、电磁溢流阀26和电磁换向阀27的进油口相连,液压油回油到油箱的管路上也安装有压力油过滤器;
所述竖直振动液压系统包括补油箱28、压力传感器29、溢流阀30、叠加式液控单向阀31、蓄能器33和伺服阀32;伺服阀32的控制级进油口与电磁换向阀27的B口相连,伺服阀32的控制级回油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀32的工作进油口P口和蓄能器33相连,伺服阀32的A口和B口分别与叠加式液控单向阀31两个进油口相连,伺服阀32的T口接回油箱,叠加式液控单向阀31的一个出油口同时与竖直缸无杆腔、压力传感器29和溢流阀30相连,另一个出油口与竖直缸有杆腔和溢流阀30相连,补油箱28与竖直缸无杆腔相连;
所述水平振动系统包括压力传感器34、蓄能器35、伺服阀36,伺服阀36的控制级进油口与电磁换向阀27的B口相连,控制级出油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀36的工作进油口P和蓄能器35相连,伺服阀36的A口同时与水平缸无杆腔和压力传感器34相连,伺服阀36的B口同时与水平缸有杆腔和压力传感器34相连。
本发明提出的一种多自由度电液振动台结构紧凑,且更加便于控制,能够很好的完成竖直、水平、倾斜等多种工况的模拟。
下面结合附图对各系统的具体动作进行说明。
竖直振动液压系统:控制级油路提供液压油作用于伺服阀32,推动伺服阀主阀芯,当Y得电时,伺服阀32工作在右位,从主油路进入的液压油经过叠加式液控单向阀31进入竖直缸无杆腔,竖直缸推动车体向上运动,此时叠加式液控单向阀31可反向导通,竖直缸有杆腔液压油经过叠加式液控单向阀31进入无杆腔。同理,当X得电时,伺服阀32工作在左位,液压油经过叠加式液控单向阀31进入有杆腔,车体向下运动,无杆腔的液压油同样通过叠加式液控单向阀31进入有杆腔。当突然断电时,伺服阀32不再工作,叠加式液控单向阀31不再有液压油流过,此时该阀31内的两个单向阀不再允许反向导通,竖直缸有杆腔和无杆腔液压油不再串联,竖直缸保持原位。补油箱28的设置可避免因振动频率太快而导致竖直缸腔体内供油不及时,蓄能器33则起到了保压和减少系统在启动和变换换向时液压油对阀产生冲击的作用。压力表21和压力传感器29则可以实时的检测试验过程中压力的大小。
水平振动液压系统:控制级油路提供液压油作用于伺服阀36,推动伺服阀主阀芯运动,当伺服阀36X得电时,伺服阀36工作在左位,有杆腔进油,Y得电时伺服阀36工作在右位,无杆腔进油,因为水平缸不用考虑断电时车体突然下落的情形,所以不需要安装叠加式液控单向阀。
本发明机械装置具体工作原理为:
该振动台需要在不同角度,且不同方向上振动,假设车体长度方向为X方向,宽度方向为Y方向,结合图2,通过与竖直缸缸筒7做成一体的第二销轴的作用,车体1可以实现绕X轴的转动。通过销轴10,车体1可以实现绕Y轴的转动。结合图4,机构自由度为2,当要求倾斜振动时,若只是驱动右边的液压缸,左边的液压缸保持随动,并不能实现指定的运动,在振动时只需要在第一回形块8与第二回形块11之间或第二回形块11与竖直缸缸筒7之间插入铁块来限制住左边竖直连接装置4的旋转自由度,使整个机构的自由度为1即可。在振动方向发生改变时,只需要拔出铁块,再插入对应的随动竖直缸连接装置中,节省时间。
在车体1水平振动时,四个竖直液压缸6保持随动,当长度方向的两个水平缸驱动时,宽度方向的两个水平缸有一个沿Y方向的位移,同理,当宽度方向的两个水平缸驱动时,长度方向的两个水平缸有一个沿X方向的位移,于此同时,虽然车体1水平振动时振幅不大,但是车体仍会有轻微的俯仰,每个水平缸的两端各有一个水平缸连接装置,除了提供沿X、沿Y的平动自由度,还提供了绕X、绕Y的转动自由度,从而使得水平振动得以实现。
本发明更加便于控制,特别是在车体处于倾斜振动时,只需插入铁块限制掉两个随动缸竖直连接装置的旋转自由度,使整个机构自由度为1,就能够简单的实现指定的运动。
Claims (6)
1.一种多自由度电液振动台,其特征在于,包括机械部分和液压系统部分,机械部分包括四个竖直振动装置和四个水平振动装置,四个竖直振动装置对称设置在车体的端部,每端两个,两个水平振动装置设置在车体的一个端部,另外两个水平振动装置设置在车体的一个侧面;
液压系统部分包括动力源液压系统、四个竖直振动液压系统和四个水平振动液压系统;动力源液压系统同时与竖直、水平振动液压系统相连,竖直振动液压系统与对应的竖直液压缸相连,水平振动系统与对应的水平液压缸相连;
每个竖直振动装置均包括相互连接的竖直液压缸连接装置(4)、竖直液压缸(6)和底座(5),竖直液压缸连接装置(4)与车体(1)固连,底座(5)通过螺栓固定在地面上;每个水平振动装置均包括相互连接的水平液压缸连接装置(2)和水平液压缸(3),每个水平液压缸(3)的两端各设置有一个水平液压缸连接装置(2),一个与车体(1)固连,另一个与墙体固连;
所述竖直液压缸连接装置(4)包括第一回形块(8)、第一轴套(9)、第一销轴(10)、第二回形块(11)、第二回形块下部(12)、六角螺钉(13)和第二轴套(14),其中第一回形块(8)通过螺栓固定在车体上,第二回形块(11)通过第一销轴(10)与第一回形块(8)转动连接,第一销轴(10)与第一回形块(8)通过螺钉固连,第二回形块(11)孔内设有第一轴套(9),第一销轴(10)位于第一轴套(9)内,第二回形块(11)的中部设置竖直液压缸缸筒(7),竖直液压缸缸筒(7)与第二回形块(11)通过第二销轴连接并相对转动,其转动轴线与第一销轴(10)的轴线相垂直,第二回形块(11)孔内设有第二轴套(14)。
2.根据权利要求1所述的多自由度电液振动台,其特征在于,所述水平液压缸连接装置(2)包括耳板(15)、滚动轴承(16)、铰接接头(17)、第三销轴(18)、第四销轴(20);其中耳板(15)与车体通过螺栓固定连接,耳板(15)与铰接接头(17)通过第四销轴(20)相互铰接,第四销轴(20)的外周嵌有滚动轴承(16),铰接接头(17)的另一端为铰接接头耳板,铰接接头耳板与水平液压缸耳环(19)通过第三销轴(18)铰接,第三销轴(18)的外周同样嵌有滚动轴承。
3.根据权利要求1所述的多自由度电液振动台,其特征在于,第二销轴与竖直液压缸缸筒(7)为一个整体。
4.根据权利要求1所述的多自由度电液振动台,其特征在于,第二回形块(11)为上下分离结构,第二回形块上部与第二回形块下部(12)通过螺钉(13)固定连接。
5.根据权利要求1所述的多自由度电液振动台,其特征在于,第一轴套(9)直径大于第一销轴(10)直径,第二轴套(14)直径大于第二销轴直径。
6.根据权利要求1所述的多自由度电液振动台,其特征在于,动力源液压系统包括电机(24)、液压泵(25)、压力油过滤器(23)、单向阀(22)、电磁溢流阀(26)、电磁换向阀(27)、压力表(21);电机(24)驱动液压泵(25),液压泵(25)出油口与压力油过滤器(23)进油口相连,压力油过滤器(23)出油口与单向阀(22)的进油口相连,单向阀(22)的出油口同时与压力表(21)、电磁溢流阀(26)和电磁换向阀(27)的进油口相连,液压油回油到油箱的管路上也安装有压力油过滤器;
所述竖直振动液压系统包括补油箱(28)、压力传感器(29)、溢流阀(30)、叠加式液控单向阀(31)、蓄能器(33)和伺服阀(32);伺服阀(32)的控制级进油口与电磁换向阀(27)的B口相连,伺服阀(32)的控制级回油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀(32)的工作进油口P口和蓄能器(33)相连,伺服阀(32)的A口和B口分别与叠加式液控单向阀(31)两个进油口相连,伺服阀(32)的T口接回油箱,叠加式液控单向阀(31)的一个出油口同时与竖直液压缸无杆腔、压力传感器(29)和溢流阀(30)相连,另一个出油口与竖直液压缸有杆腔和溢流阀(30)相连,补油箱(28)与竖直液压缸无杆腔相连;
所述水平振动系统包括压力传感器(34)、蓄能器(35)、伺服阀(36),伺服阀(36)的控制级进油口与电磁换向阀(27)的B口相连,控制级出油口接回油箱,主油路的出油口同时与伺服阀(36)的工作进油口P和蓄能器(35)相连,伺服阀(36)的A口同时与水平液压缸无杆腔和压力传感器(34)相连,伺服阀(36)的B口同时与水平液压缸有杆腔和压力传感器(34)相连。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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