基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (24): 146-152.

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基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

王鹤, 龚国芳, 周鸿彬, 廖湘平, 王伟

浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州 310027

收稿日期:2014-12-26 修回日期:2015-08-27 出版日期:2015-12-15 发布日期:2015-12-15
通讯作者: 龚国芳，男，1963年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为电液控制技术。 E-mail：gfgong@zju.edu.cn
作者简介:王鹤，男，1986年出生，博士研究生。主要研究方向为电液激振技术与新型液压元件。 E-mail：89172163@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(51275499)、国家重点基础研究发展计划(973计划，2013CB035404)和国家自然科学基金创新研究群体科学基金(51221004)资助项目。

Research on Vibration Waveform of Electro-hydraulic Exciter with Rotary Valve Based on Different Valve Port Shapes

WANG He, GONG Guofang, ZHOU Hongbin, LIAO Xiangping, WANG Wei

The State Key Lab of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Hangzhou 310027

Received:2014-12-26 Revised:2015-08-27 Online:2015-12-15 Published:2015-12-15

摘要/Abstract

摘要： 为了给阀芯旋转式电液激振器的阀口形状设计提供依据，设计三角形阀口、半圆形阀口以及矩形阀口的阀芯旋转式四通换向阀，分别对三种不同阀口建立对应的过流面积模型。在分析该电液激振器工作原理的基础之上，建立数学模型，对该电液激振器在三种不同阀口形状下的振动波形进行理论数值仿真和试验验证研究。研究结果表明：矩形阀口的过流面积呈线性变化，三角形阀口和半圆形阀口的过流面积呈非线性变化；在三种不同阀口形状中，矩形阀口的过流面积峰值最大，半圆形阀口的过流面积峰值最小；采用矩形阀口可以在供油压力一定的情况下获得振幅最大的振动波形，但同时加速度波动最大；采用半圆形阀口可以在振幅一定的情况下获得加速度波动最小的振动波形，但需要提供最大的供油压力。

关键词: 电液激振器, 阀口形状, 加速度, 振动波形, 振幅

Abstract: In order to provide the reference for design of valve port shape of electro-hydraulic exciter with rotary valve, rotary valves with triangle valve port, half round valve port and rectangular valve port are designed, and flow area model of three different valve port shapes is established. Based on analysis of the work principle of the electro-hydraulic exciter, mathematical model of the exciter is established, and vibration waveforms of the electro-hydraulic exciter are numerically simulated and experimentally validated. The results indicate that the flow area of rectangular valve port is linear and the flow area of triangle valve port and half round valve port is non-linear. Among the three different valve port shapes, the flow area peak of rectangular valve port is highest and the flow area peak of half round valve port is lowest. The vibration waveform with highest amplitude can be obtained by using rectangular valve port under the condition of the same oil pressure, but the acceleration fluctuation is largest at the same time. The vibration waveform with smallest acceleration fluctuation can be obtained by using half round valve port under the condition of the same amplitude, but the highest oil pressure must be supplied.

Key words: acceleration, amplitude, electro-hydraulic exciter, valve port shape, vibration waveform

王鹤, 龚国芳, 周鸿彬, 廖湘平, 王伟. 基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(24): 146-152.

WANG He, GONG Guofang, ZHOU Hongbin, LIAO Xiangping, WANG Wei. Research on Vibration Waveform of Electro-hydraulic Exciter with Rotary Valve Based on Different Valve Port Shapes[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(24): 146-152.

参考文献

[1] 阮健，李胜，裴翔，等. 2D阀控电液激振器[J]. 机械工程学报，2009，45(11)：125-132. RUAN Jian，LI Sheng，PEI Xiang，et al. Electro-hydraulic exciter with 2D valve[J]. Journal of Mechanical Engineering，2009，45(11)：125-132.
[2] 刘毅，龚国芳，闵超庆，等. 新型捣固装置的结构建模与仿真[J]. 浙江大学学报，2011，45(11)：1941-1947. LIU Yi，GONG Guofang，MIN Chaoqing，et al. Structure modeling and simulation of new type of tamping device[J]. Journal of Zhejiang University，2011，45(11)：1941-1947.
[3] REN Y，RUAN J，JIA W A. Output waveform analysis of an electro-hydraulic vibrator controlled by the multiple valves[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2014，27(1)：186-197.
[4] 阮健，裴翔，李胜. 2D 电液数字换向阀[J]. 机械工程学报，2000，36(3)：86-89.RUAN Jian，PEI Xiang，LI Sheng. 2D digital directional control valve[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2000，36(3)：86-89.
[5] LIU Y，GONG G F，YANG H Y，et al. Mechanism of electro-hydraulic exciter for new tamping device[J]. Journal of Central South University，2014，21(2)：511-520.
[6] 贾文昂，阮健，李胜，等. 电液四轴高频疲劳强度试验系统研究[J]. 兵工学报，2010，31(6)：770-775.JIA Wenang，RUAN Jian，LI Sheng，et al. Electro-hydraulic high frequency fatigue test system[J]. Acta Armamentarii，2010，31(6)：770-775.
[7] 刘毅，龚国芳，闵超庆. 捣固机械激振技术现状与展望[J]. 机械工程学报，2013，49(16)：138-145.LIU Yi，GONG Guofang，MIN Chaoqing. Present status and prospect of tamping device exciting technology[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(16)：138-145.
[8] RUAN J，BURTON R T. An electrohydraulic vibration exciter using a two-dimensional valve[J]. Journal of Systems and Control Engineering，2009，223(2)：135-147.
[9] REN Y，RUAN J，YI J Y. Analysis on the excited waveforms of an electro-hydraulic vibration exciter using a two dimensional valve[J]. Noise and Vibration Worldwide，2010，41(10)：59-64.
[10] 李伟荣，阮健，任燕. 2D阀控差动缸式电液激振器振动波形研究[J]. 农业机械学报，2013，44(10)：266-271.LI Weirong，RUAN Jian，REN Yan. Vibration waveform research on electro-hydraulic exciter of differential cylinder controlled by 2D valve[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44(10)：266-271.
[11] 韩冬，龚国芳，刘毅，等. 基于不同阀芯结构的新型电液激振器[J]. 浙江大学学报，2014，48(5)：757-763.HAN Dong，GONG Guofang，LIU Yi，et al. New electro-hydraulic exciter based on different spools[J]. Journal of Zhejiang University，2014，48(5)：757-763.
[12] 韩冬，龚国芳，刘毅，等. 激振技术波形饱和度研究[J]. 农业机械学报，2014，45(2)：334-339.HAN Dong，GONG Guofang，LIU Yi，et al. Waveform saturation of electro-hydraulic excitation technology[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2014，45(2)：334-339.
[13] HAN D，GONG G F，YANG H Y，et al. Waveforms analysis and optimization of new electro-hydraulic excitation technology[J]. Journal of Central South University，2014，21(8)：3098-3106.
[14] 龚国芳，刘毅，闵超庆，等. 用于液压激振器的阀芯旋转式四通换向阀：中国，201010100305.1[P]. 2010-01-09.GONG Guofang，LIU Yi，MIN Chaoqing，et al. A new spin valve for electrohydraulic exciter：China，201010100305.1[P]. 2010-01-09.
[15] 龚国芳，闵超庆，刘毅，等. 微行程双作用液压缸：中国，201110229855.8 [P]. 2011-08-11. GONG Guofang，MIN Chaoqing，LIU Yi，et al. Micro-displacement double functioned oscillation cylinder：China，201110229855.8 [P]. 2011-08-11.
[16] 龚国芳，刘毅，闵超庆，等. 一种捣固装置的液压激振系统：中国，201010520147.5 [P]. 2010-10-26. GONG Guofang，LIU Yi，MIN Chaoqing，et al. A new electro-hydraulic exciter：China，201010520147.5[P]. 2010-10-26.

基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

Research on Vibration Waveform of Electro-hydraulic Exciter with Rotary Valve Based on Different Valve Port Shapes

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[1]	冯青松, 杨舟, 郭文杰. 基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制[J]. 机械工程学报, 2024, 60(3): 155-169.
[2]	方续东, 邓武彬, 吴祖堂, 李进, 吴晨, 前田龙太郎, 田边, 赵立波, 林启敬, 张仲恺, 韩香广, 蒋庄德. 基于惯性传感器的呼吸测量技术综述[J]. 机械工程学报, 2024, 60(20): 1-23.
[3]	杨亮亮, 来孝楠, 何西旺, 李鹏, 郭正刚, 宋学官. 面向飞机机翼数字孪生的在线加速度积分方法[J]. 机械工程学报, 2024, 60(2): 342-355.
[4]	李鸿濠, 卢志荣, 王晓明, 谭述君, 周文雅. 基于加速度表征目标函数的主动反射器最优动态变形控制[J]. 机械工程学报, 2024, 60(19): 32-39.
[5]	解婉茹, 刘金朝, 赵钢, 孙丽霞, 肖炳环, 张茂轩. 低频周期性晃车时频特性分析及快速诊断方法[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 318-326.
[6]	吴养民, 任尊松, 李俊杰, 杨广雪, 董磊, 陈晓峰. 地铁构架垂向载荷与振动加速度特征关系研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(14): 252-262.
[7]	原浩, 赵希梅. 一种双轴直驱平台新型同步渐近跟踪控制设计[J]. 机械工程学报, 2023, 59(5): 271-279.
[8]	张园, 徐念伟, 鲍岩, 董志刚, 韩松, 郭东明, 康仁科. 轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌及粗糙度预测[J]. 机械工程学报, 2023, 59(5): 307-316.
[9]	冯俊鑫, 赵振宙, 江瑞芳, 孟令玉, 陈明, 许波峰. 振荡参数对涡流发生器抑制风力机翼型动态失速影响研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(2): 251-258.
[10]	肖原, 胡斌, 沈功田, 陈涛, 刘书娟, 张勇, 陈卫卫. 游乐设施乘员加速度对安全性和舒适性影响分析及其设计方法研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(2): 281-290.
[11]	刘正勇, LIN Htein, 刘繄, 钟永康, 谭华耀. 特种微结构光纤振动传感器及其铁路监测应用[J]. 机械工程学报, 2022, 58(8): 63-70.
[12]	曲永志, 王泽超, 周祖德. 动应变与加速度在机械系统动力学描述中的关联与比较[J]. 机械工程学报, 2022, 58(8): 79-87.
[13]	尤晶晶, 王林康, 刘云平, 李成刚, 吴洪涛. 基于并联机构的六维加速度传感器的反向动力学[J]. 机械工程学报, 2022, 58(6): 10-25.
[14]	范大莽, 关广丰, 熊伟, 王海涛. 考虑伺服阀零偏补偿的电液振动台随机振动模型参考滑模控制策略[J]. 机械工程学报, 2022, 58(13): 119-128.
[15]	殷森, 鲍岩, 潘延安, 董志刚, 金洙吉, 康仁科. 具有多级放大功能的超声椭圆振动切削装置的设计[J]. 机械工程学报, 2022, 58(11): 260-268.