小型细胞振动试验台动态特性分析与试验

针对现有振动试验台无法进行单独的振幅、激振频率的精准调节问题,研制了一种小型的细胞振动试验平台,通过改变执行机构的原动件运动学尺寸调整振幅,通过对电机变频调速调整激振频率。基于二状态模型,建立曲柄和连杆铰链含间隙的执行机构的动力学方程,应用数值解法求解,得到曲柄转速和运动副间隙对滑块动态特性的影响规律,并基于分析结果确定铰链处的配合公差。进行了振动台位移误差试验,试验结果与分析结论相一致。     

一种受电弓动态特性试验台的研制

传统的受电弓动态特性试验系统工作频率不高,振动频率往往低于20 Hz。为了在更宽的频率范围内进行受电弓的动态特性试验,搭建了受电弓振动试验台,利用电液式激振方法模拟正弦振动环境。首先阐述了试验台的总体方案、组成以及工作原理,并设计了双闭环控制结构,最后为了测试系统的性能,进行了一系列的正弦定频、扫频试验。现场测试结果表明系统激振频率最高可达25 Hz,振幅可达8 mm,可以精确模拟弓网高频振动,对受电弓疲劳寿命及性能进行准确评估,为受电弓动态特性和结构参数优化研究提供了试验依据。     

新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

管网液压激振系统动态仿真与试验研究

针对传统的平面二维振动筛参振质量大、湿分性能较差及工作效率较低等问题,提出了一种能够使管网产生可控的多点激振和多自由度振动的新型液压激振方法。开发了基于管网激振的液压激振测试系统;建立了基于AMESim的仿真模型;研究了溢流阀设定压力、转阀换向频率对激振压力及激振油缸活塞杆振幅的影响;采用位移传感器、信号调理器及数据采集卡对液压激振系统进行了振动测试,并对振动信号进行了滤波处理。研究结果表明:激振压力随系统压力的增大而增大,随转阀换向频率的增大而减小;活塞杆振幅随系统压力的升高而升高,随换向频率的增大而减小;试验测试振动曲线与仿真曲线较好吻合,揭示了液压激振系统转阀换向频率、系统压力与油缸振幅之间的耦合关系,表明该液压激振参数的可控性,以及使管网产生可控的多点激振和多自由度振动的可行性;基于AMESim的管网液压激振系统模型能真实反映系统的动态特性,可为液压激振系统的设计与分析提供一种新途径。     

基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析

针对振动摩擦焊接机在焊接过程中频率范围设定较困难的问题,对振动摩擦焊接机中电磁振动系统进行了研究,对有阻尼受迫振动系统的外激振力频率和固有频率之间的关系进行了归纳,提出了一种基于Matlab的电磁振动系统建模与仿真分析方法。建立了电磁振动系统的简化模型,基于Matlab分析了电磁振动系统的模型,利用振动摩擦焊接试验台,对所建立的电磁振动系统的振动频率、振幅以及电压之间关系进行了试验。研究结果表明:该电磁振动系统在共振点附近的振动能量最大,振幅最大约0.3 mm,对应的频率约227 Hz,为振动摩擦焊接机的频率设定提供了依据。     

液压激振试验台系统设计研究

以一个用于汽车车厢振动试验的激振试验台为例,简要介绍了液压式激振试验台的工作原理和特点;给出了试验台液压系统、控制系统的设计方法和具体设计参数;根据分析与测试结果对试验台的换向冲击问题提出了简单可行的解决方案     

某油箱的耐久性试验箱体破裂原因分析及箱体结构的改进

针对某燃油箱在振动耐久性试验中油箱共振引起下箱体的振幅过大和底部破裂的问题,对该油箱进行扫频激振试验分析,发现有半箱水时会降低油箱的阻尼振动频率。利用有限元软件Hypermesh对该油箱模型进行模态分析得到该油箱的固有频率并与扫频激振试验结果对比。提出了三种下箱体底部结构的设计方案来改变该油箱的固有频率,并对结构改进后的油箱进行扫频激振试验。结果表明,改进后的油箱的固有频率有所提高。     

基于钻头-岩石碰撞的激振冲击系统的非线性动力学研究

为了提升旋转冲击钻井过程中轴向冲击的辅助破岩效果,设计了一套用于测试钻头与岩石之间激振碰撞的试验装置,通过对钻头的激振频率、激振振幅和施加的静态压力3项可控参数的调节,研究了该激振冲击系统的动力学行为演化规律,且试验测试结果与数值模拟结果具有很好的一致性。通过进一步的分岔分析和相平面分析发现,由于激振冲击系统具有典型的接触非线性结构,其动态响应也呈现出复杂的非线性特征,钻头在与岩石发生激振碰撞后,主要保持单周期的振动状态,但随着控制参数的变化,钻头与岩石之间在一个激励周期内的碰撞次数会不断改变;此外,钻头的振动状态还会经由倍周期分岔转变为双周期振动,但最终又会经由逆倍周期分岔或者折叠分岔重新回到单周期振动状态。由于钻头的振动状态直接决定了其轴向冲击力的大小,因而会影响其破岩效率;因此,为了获得破岩效率最高的一周期一次碰撞的钻头振动状态,应该采用较高的激振频率和振幅,但应该避免较高的静态压力,因为它将触发钻头的颤振,反而降低其破岩效率。     

基于振动激励的楔块拆分方法研究

楔形结构常被用于鱼雷、潜航器、导弹等重要产品,其安装与拆分多依赖人工进行。楔形结构经过长时间的存放或使用后可能产生拆分困难现象,其原因包括楔块的接触表面易出现损伤、被连接件发生形变等。针对楔形连接结构的拆分过程,文中提出了一种基于振动激励的楔块拆分方法。建立了楔块在振动激励下的响应模型,并采用有限元分析方法与样机试验验证了该响应模型,发现了激振频率、激振幅值对所需拆分力的影响规律。有限元分析与实验结果均表明,在拆分力中增加振动成分可以显著地降低拆分所需的驱动力,降低的幅值与振动激励的振幅和频率有关。对于某个确定的楔形连接结构,特定的振幅与激振频率可以显著降低拆分驱动力。     

电液高频疲劳试验机的控制系统

由于电液高频疲劳试验机采用传统的电液伺服阀难以达到较高的激振频率,为了解决这个问题,采用一种特殊结构的2D激振阀来控制液压缸,从而提高电液高频疲劳试验机的激振频率。该2D激振阀具有双运动自由度,控制阀芯旋转可实现激振频率控制,控制阀芯轴向运动可实现激振幅值控制。由于2D激振阀的转阀特性,无法引入一个偏置信号实现对激振中心平衡位置的偏置控制,因此在对称液压缸上并联一个数字伺服阀,通过改变数字伺服阀的开口大小和方向就可以实现激振器振动中心位置的偏置。基于激振频率与激振幅值控制原理设计了一种采用DSP控制的控制器,该控制器能控制电液高频疲劳试验机的激振频率与激振幅值。同时,实验室已有的控制器能控制并联的数字伺服阀开口大小,从而达到偏置控制的目的。基于电液高频疲劳试验机的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明:该电液高频疲劳试验机的控制系统可实现高达2500 Hz的激振频率,谐振频率为980 Hz,在该频率可进行高频率、大载荷的疲劳实验。