抗震阻尼器试验台的设计
抗震阻尼器试验台的设计
抗震阻 尼器试验 台的设 计
刘 银水， 树平， 泉 曹 朱玉
（ 中科 技 大 学机械 科 学与 工程 学 院 ， 北 武汉 ４ ０ ７ ） 华 湖 ３ ０ ４
摘 要 ： 计 了 一 种 最 大 输 出 动 态 力 为 １０ ０ｋ 的 液 压 阻 尼 器 试 验 台 ， 其 关 键 技 术 问 题 ， 从 节 能 角 度 对 设 ０ Ｎ 对 如
油 源 的 设 计 、 验 台 主 机 及 其 液 压 夹 紧 的 设 计 等 进 行 了 分 析 并 提 出 了 相 应 的解 决 措 施 ， 类 似试 验 台 的设 计 试 对 具 有 一 定 的参 考 价值 ． 验 结 果 表 明 ， 试 验 台 的 油 源 满 足 了动 静 态 两 种 试 验 工 况 的要 求 ， 决 了动 态 特 性试 试 该 解 验 时 的 大 流 量 冲击 问题 ； 时 台 架 的 刚 度 满 足 了设 计 指 标 的要 求 ． 同
维普资讯
第 ２ 卷 第 ４期 ９
２０ ０ ７年 Ｏ ７月 武汉工程大学
学
报
Ｖ ｏ ．２ Ｎ ｏ １ ９ ．４
Ｊ Ｗ ｕ ａ Ｉｓ． ． ｈ ｎ ｎｔ
Ｔｅ ｈ ｃ ．
Ｊ１ ２ ０ ｕ． ０７
文 章 编 号 ：０ ４ ７ ６ ２ ０ ）４— ０ ０ ４ １０ —４ ３ （０ ７ ０ ０ ７ —０
１２ ．
试验 ： 给试 验 台输 入 不 同频 率 和
振 幅的正 弦 信号 ， 出 阻尼 器 的动 态响应 特性 ． 得
半 正 弦 波 冲 击 试 验 ： 试 验 台输 入 一 个半 周 给 期 的正 弦信 号 ， 出阻尼 器 的 瞬态输 出力 及位 移． 得 试验 台的主 要性 能 指标 如 下 ： 冲击 振 动方 向 ： 水平 双 向 最 大 静态 负载 ：±１１ ０ｋ ０ Ｎ 最 大 动态 负载 ： ２Ｈｚ时 ±１０ ０ｋ ０ Ｎ
隔震装置阻尼机构的参数设计与振动台试验
隔震装置阻尼机构的参数设计与振动台试验作者：***来源：《振动工程学报》2024年第01期摘要為了改善浮放物体隔震装置中阻尼力的施加方式，研制出一款阻尼机构。
对其构造和工作机理进行阐述，推导出了它的力学特征表达式，并验证了分析模型的准确性。
结合某文物隔震装置的目标性能，利用数值方法对阻尼机构的参数进行设计，并对比振动台试验。
结果表明：该阻尼机构结构简单，性能稳定；经阻尼参数优化后的隔震装置在满足位移限值的情况下达到了设定的隔震目标；试验与数值分析结果相吻合，证明了阻尼机构参数设计的正确性，同时也检验了隔震装置的安装和运行质量。
其中，试验与数值分析结果的吻合程度，尤其是位移时程曲线的吻合程度，可为浮放物体隔震装置的方案对比和质量评估提供思路。
关键词隔震装置; 阻尼机构; 数值分析; 振动台试验; 丝杠; 浮放物体引言以浮放方式放置于基础平台上的物体，如文物、艺术品、仪器设备等容易在地震作用下造成损坏［1‑4］。
近些年来，随着隔震技术的发展以及保护理念的提升，国内外学者针对浮放物体的防震保护相继开展了大量研究［5‑8］，并研发出了许多类型的被动式隔震装置［9‑11］。
这些装置可看作是利用零部件的相互配合形成的独立且完整的机械系统，承载力一般较小，具有造价低、易维护等优点。
不过，它们大多采用摩擦力作为阻尼力，运动过程中摩擦力基本为恒定值，以后若变换用途，阻尼参数也不易调整；由于浮放物体的质量较轻，如何精确控制各零部件之间的耗能，在加工和组装过程中具有较大的难度，因而许多对阻尼特性的描述都含糊不清且同规格装置的性能也存在差异。
而传统直线型阻尼器限于自身长度，在中小型隔震装置中很难全程施加阻尼力，且易漏油、难更换；若采用皮带（或绳索）与阻尼器的搭配方式，输出的阻尼力又不够稳定。
现实中，除了安全可靠，往往希望阻尼机构既能够根据需求设定相应的阻尼值，后期又可便捷的调整。
为此，本文发明了一款阻尼机构［12］，使之能够较好地应用于浮放物体的隔震装置中。
浅析液压阻尼器试验台液压系统的设计
电液伺服控制试验台作为测试材料、构件乃至整机性能的设备，因输出功率大、动态响应快等特点而在航空航天、车辆、船舶、建筑、机械等领域广泛应用。
阻尼器综合性能试验台是一种典型的电液伺服控制系统，其研制涉及到机械制造、材料、自动控制、计算机、材料热处理、流体力学、材料力学等多门学科。
同普通的电液伺服万能材料试验机相比，阻尼器的性能试验具有显著的不同：①频率范围宽，其频率范围从0．004～ 33 Hz；②速度范围宽，对阻尼器的低速阻尼进行试验时，其速度不能超过2 mm／s，而在动态试验时，其速度最高可以达到628 mm／s，试验台需要的瞬时流量大。
本文结合所研制的1000 kN的液压阻尼器试验台，从节能角度对其液压源进行了设计，并着重解决了系统的液压冲击等问题。
该液压系统的瞬时最大流量达到1704 L／min。
试验证明，该油源完全满足试验台的功能要求。
2 液压系统的功能要求本文所研制的液压阻尼器试验台包括液压源、主机及测控系统等。
主机如图1所示，主要组成部分包括首支座l、前支座3、导向柱4、直线导轨6、夹紧液压缸7和作动器2、平台8、可移动横梁9等。
首支座、前支座将作动器固定并安装在在平台8上。
横梁可以沿导向柱滑动，从而根据需要调节试验空间。
当试验台工作时，可移动横梁在夹紧液压缸的压力作用下产生一定的变形，从而使得横梁与导向柱产生接触，此时，横梁与导向柱间的接触摩擦力就是试验台的夹紧力。
根据试验台的性能要求，该试验台应该承受的最大静态载荷大小为1000 kN。
1．首支座2．作动器及阀块3．前支座4．导向柱5．三角支座6．直线导轨7．夹紧液压缸8．平台9．可移动横梁lO．耳座11．推拉缸图1 试验台主机液压系统完成的主要功能有：(1)驱动作动器2工作，输出力和位移；(2)驱动夹紧缸7产生夹紧力，使得横梁、导向柱等形成一个刚性框架；(3)压力油进入推拉缸11驱动可移动横梁9运动，从而调节试验空间。
3 液压系统设计阻尼器试验台的液压系统原理如图2所示，主要组成部分如下。
液压阻尼器试验台结构设计
液压阻尼器试验台结构设计4.1 试验台架设计试验台架是系统进行试验的平台。
系统产生的拉压力能达到100T之巨，所以设计采用了封闭式的承力框架结构。
在其一端装有“液压激振器”，在另一端安装长度不同的长度调节加长杆来完成位置调整，这样目的是为了能够对不同规格的液压阻尼器进行测试。
如下图4.1所示：图4.1 液压阻尼器试验台架试验台架主要由安装平台29、右支撑立板37、左滑动板5、右滑动4、左支撑立板11、液压激振器17、位移传感器18、拉压（力）传感器34、长度调节杆、液压阀块C33等组成。
4.1.1 计算设计左、右支撑立板根据试验台的测试要求，1-33Hz 范围内，要对液压阻尼器进行不同载荷的试验，所以其它承受的是交变应力。
为了方便设计,首先应该假设一静态数值来估取其值。
(1)计算左右支撑立板尺寸由所选激振器液压缸的尺寸以及考虑到试验台所测试的液压阻尼器的尺寸初步假定立板的侧面为A ＝l ×h ＝1600×950＝1.52×106mm 2。
选取左右支撑立板的材料为45钢调质，其材料性能为：630≥b σ；400≥s σ；%14≥s δ。
查机械设计手册得45钢的基本许用应力［σ］＝329MPa 。
根据下列公式（其中W 为抗弯截面系数）当高为h 宽为b 的矩形，则6212223bh h bh h I W z === 代入数据算得左右支撑立板的厚度为b ≥0.0086m ，取b =120mm 。
底部凸缘部分的宽度b 1=90mm ，其厚h 0=60。
(2)左、右支撑板与座连接设计支撑板与底座采用双头螺柱连接，根据受载分布区域，选用8个双头螺柱，并使他们沿中心线对称布置，这样能够确保连接时受力比较均匀。
由于螺柱主要承受轴向载荷，故按其静强度设计，再对其疲劳强度和挤压及剪切强度条件做精确校核。
由于螺柱材料是塑性的，可根据第四强度理论可以算出螺栓在预紧状态下的应力为：σσστσσ3.1)5.0(332222≈+=+=ca故螺栓危险截面的拉伸强度条件为：[]σπσ≤=21043.1d F ca []σσ≤=W M max max式中，F 0—为螺栓所受的预紧力，单位为N ；d 1—螺栓危险截面的直径，mm ；［σ］— 螺栓材料许用应力，MPa 。
(毕业设计)减震器活塞杆液压式耐久实验台设计说明书
本科生毕业设计（论文）摘要本设计着重以减振器活塞杆的测试为例，介绍了减振器活塞杆横向疲劳实验台的功用及其组成。
利用液压站和液压缸的组合，实现作用给活塞杆一定条件的脉动循环稳定变应力测试其横向疲劳强度。
本说明书在已知测试条件的基础上，分析如何实现实验台所需功能，对减振器活塞杆横向疲劳实验台进行了功能设计和结构设计。
实验台由液压站、液压缸、台架、夹具体以及传感器组成。
通过简单、典型的液压传动机构以及传感器的应用，使实验台能够对大多数减振器活塞杆的疲劳强度进行测试，进而满足实验台要求。
关键词：实验台；减振器；疲劳强度；活塞杆本科生毕业设计（论文）AbstractThis thesis focused on the piston rod test of shock absorbers,and introduced the corresponding functions and compostition of the piston rod test of shock absotbers a design at acrosswise fatigue testbed for piston rod at shocke ing the hydraulic pressure station and hydraulic cylinder and winch mechanism,the tests of crosswise fatigue strength of the piston rod of the sample shock absorbers were peformed by inputting harmony excitations.The statement in the known test conditions,based on the given testing conditions,the designs of function and structure of the target testbed were carried out in this thesis.The testbed consists of the hydraulic pressure station, hydraulic cylinder,the scaffolding,the jig body as well as the force sensor.Through some simple,typical fluid drive mechanism and the sensor application,the purpose of piston rod fatigue strength test for shock absorbers can be obtained in this thesis，and then meet the test requirements.Key words：Test-bed; Shock Absorber; Fatigue strength; Piston rod目录第一章绪论 (5)1.1题目简介 (5)1.2题目主要内容 ............................................................... 错误！未定义书签。
装有“双功能”软钢阻尼器框架结构振动台试验与分析
消能减震技术作为一门迅速发展起来的新技术通 过在建筑结构 的适当部 位设置消 能器以增 加结构阻 尼 , 从而减小结构在风和 地震作用下的反应 。 近年来 的研究成果已经证明该技术是有效 、 实用的 , 我国现行 《建筑抗震设计规范 》 已将隔震和消能减震设计作为 重要内容专门设置一个章节 , 并提出 : “适应我国经济 发展的需要 , 有条件的利用隔震和消能减震来减轻建 筑结构的地震灾害是完全可能的 ”, 这预示着消能减震 设计广泛应用的时代即将到来 。 消能减震技术的关键 在于消能器的研制 , 简单 、经济 、消能能力强 、 性能稳定 的消能装置是保证消能减震技术能够迅速推广使用的 主要因素 。 消能器主要分为 两大类 : 位移相关型和速 度相关型 。 位移相关型包括摩擦消能器和金属屈服消 能器等 ; 速度相关型消能器包括粘滞消能器和粘弹性 消能器等 。 金属屈服消能器 作为其中的一种 , 以其经 济性 、实 用 性得 到 工 程界 的 广泛 认 可 。 如 Wh i t t a k e r 等 和 T s a i 等 分别研究了 X 型软钢板和三角形软钢 [ 4] 板耗能器的特性 , 欧进萍等 提出了组合钢板耗能器 , 邢书涛等
图 1 钢框架模型 F i g . 1T w o s t o r e y b a r et e s t s t r u c t u r e 图 2 装有 “双 功能 ” 软钢阻尼器框架 F i g .2 T w o s t o r e yt e s t s t r u c t u r e w i t hme t a l l i cd a m p e r s
第 8 期 李 钢 等 :装有 “双功能 ”软钢阻尼器框架结构振 动台试验与分析
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图 3( a ) 单圆孔型软钢阻尼器模型 F i g . 3( a )S i n g l er o u n d -h o l eme t a l l i cd a mp e r
振动台试验用横向钢阻尼装置设计与测试
振动台试验用横向钢阻尼装置设计与测试张银喜;郝红肖;孔令俊;何俊;陈彦北;曹志峰【摘要】In order to verify the seismic isolation performance of the transverse steel damper device( TSDD) in the actual bridge system,finite element simulation analysis technology was used to design small steel damper device for shaking table test. In combination with existing experimental condition,the performance of equipment was tested, while the method of attachment in shaking table test was studied. The results show that the plastic deformation of the V-shaped frame damping element can evenly distribute over its arcuate segment,the equivalent plastic strain at first time to reach the maximum displacement meets the recommended value for service life. The hysteresis curves obtained in the test are full,stable,and the yield strength is in good agreement with the requirements. After the test, there is no fracture occurred in the V-shape damping element. Because in some test,the adhesive layer between the test equipment and the auxiliary tool has fractured,the welded connection is suggested in shaking table test.%为验证横向钢阻尼装置在实际桥梁体系中的减隔震性能,利用有限元仿真分析技术设计了可供振动台试验使用的小尺寸横向钢阻尼试验装置,并结合现有试验条件对所设计的试验装置的性能进行了测试,同时对振动台试验中试验装置与工装的连接方式进行了研究.结果表明,V形架阻尼元件的塑性变形能够较为均匀地分布于其弧形段,初次达到最大位移时的等效塑性应变值满足使用寿命要求的建议值;试验所得滞回曲线饱满、稳定,屈服力符合设计要求,试验后V形架阻尼元件未发生断裂.由于部分试验中试验装置与工装间的胶层发生断裂,建议在振动台试验中采用焊接.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P31-33)【关键词】减隔震;横向钢阻尼装置;模型试验;振动台;数值仿真【作者】张银喜;郝红肖;孔令俊;何俊;陈彦北;曹志峰【作者单位】株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007【正文语种】中文【中图分类】U443.5近年来，随着桥梁减隔震技术取得较大发展，弹塑性钢阻尼器在桥梁减隔震中的应用日益广泛，已形成了多种成熟的钢阻尼支座产品［1-3］。
【精品】试验台的设计设计
1绪论前言阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。
利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
1.1课题背景及研究意义汽车阻尼器即减震器，是汽车悬架系统中的一个尤其重要阻尼元件，它的主要作用就是缓和车辆的振动，提高乘客乘坐的舒适性，降低车体给予各部分的动应力，近一步的来提高整车的寿命以及安全性，减震器性能的优劣直接影响到车辆的性能。
因此，在车辆运行过程中，必须保证减震器能够保持可靠和稳定的性能。
设计生产高质量的减震器是提高车辆技术性能的重要的内容。
然而，设计生产高质量的减震器需要性能完善、先进的试验设备作保证。
目前，（阻尼器）减震器试验台按照其作用形成分为机械式、液压式、交流伺服式和其他形式。
减震器试验台主要应用于汽车悬架筒式见证其的台架性能试验。
其特点：(1)减振器的示功试验，绘制示功图;(2)减振器的速度特性试验，绘制速度特性曲线;(3)减振器内摩擦阻力测定，绘制摩擦力—位移曲线;(4)减振器的温度特性试验，绘制温度特性曲线;(5)减振器的耐久性试验;国内在减震器的检测方面比较落后，第一个主要的原因就是国内相应的试验设备不能够满足试验性能的要求以及能实现但是昂贵的试验器材的费用很昂贵，因此制约着我国在减震器以及在减震器试验台性能的提升。
现在的试验台，都是以测试示功图以及滞回曲线为主用的目的，我国国内的试验台大多是开环、机械式、液压伺服等形式。
这些形式的试验台存在着许多不合理的地方。
并且在这方面的技术还不是成熟，主要的功能只是局限于测试示功图，不能快速而且准确地对减震器（阻尼器）的各个性能进行检测，存在着众多的不足之处。
据统计现在汽车减震器（阻尼器）大部分都是筒式液阻减震器，其阻尼力主要通过油液流经空隙的节流作用产生。
汽车悬架系统一般是由弹性元件（弹簧）、阻尼元件（减震器）、导向传力装置三大部分组成。
由此可见，减震器（阻尼器）是悬架系统的重要组成部分。
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文章编号:1004-4736(2007)04-0070-04抗震阻尼器试验台的设计刘银水,曹树平,朱玉泉(华中科技大学机械科学与工程学院,湖北武汉430074)摘 要:设计了一种最大输出动态力为1000kN 的液压阻尼器试验台,对其关键技术问题,如从节能角度对油源的设计、试验台主机及其液压夹紧的设计等进行了分析并提出了相应的解决措施,对类似试验台的设计具有一定的参考价值.试验结果表明,该试验台的油源满足了动静态两种试验工况的要求,解决了动态特性试验时的大流量冲击问题;同时台架的刚度满足了设计指标的要求.关键词:抗震阻尼器;试验台;液压系统中图分类号:T H 137 文献标识码:A收稿日期:2007-05-11基金项目:国家自然科学基金资助项目(50405031)作者简介:刘银水(1973-),男,江西九江人,副教授,博士.研究方向:水压传动基础技术及其工程应用研究、电液控制工程.0 引 言液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置,主要适用于核电厂、火电厂、化工厂、钢铁厂等的管道及设备,用于控制冲击性的流体振动(如主汽门快速关闭、安全阀排放、水锤、破管等冲击激扰)和地震激扰的管系振动.液压阻尼器在与防冲击振动设备连接之前,必须对其性能进行考核,以保证将性能合格的产品用到设备上,做到万无一失,为此需要研究相应的试验台.该试验台是一个典型的电液伺服控制系统,为了适应阻尼器试验的特殊工况,需要解决一系列关键技术问题[1,2].结合所研制的1000kN 的液压阻尼器冲击振动试验台,对这些问题进行了分析,并提出了相应的解决方案.1 试验台架功能和组成液压阻尼器在静态时,不会阻碍正常的热膨胀,当遇到超出限定速度的突然运动时,震动吸收器立刻锁住,形成刚性连结件.因此其性能包括静态和动态特性,相应地,试验台也需要完成这两种功能[3,4].1.1 静态试验低速阻力试验:阻尼器以2～6m m /s 的低速运动,测量此时的运动阻力.锁死速度试验:试验台在力控制状态下,输入一个力的方波信号,获取力达到稳定值时的速度即为锁死速度.1.2 动态试验正弦波振动试验:给试验台输入不同频率和振幅的正弦信号,得出阻尼器的动态响应特性.半正弦波冲击试验:给试验台输入一个半周期的正弦信号,得出阻尼器的瞬态输出力及位移.试验台的主要性能指标如下:冲击振动方向:水平双向最大静态负载:±1100kN最大动态负载:2Hz 时±1000kN 15Hz 时±700kN 振幅f =1Hz X 0=100mm f =15Hz X 0=6mm 工作频率范围:0.01～33Hz 试验台的静态精度小于1%.试验台的基本组成包括液压动力源、冲击试验台架、计算机测试控制系统、电气控制系统等.2 液压系统试验台的液压系统如图1所示.该油源主要满足三方面的需求:(1)进入到夹紧缸29,对横梁进行夹紧;(2)进入到推拉缸28,推动横梁运动;(3)进入到伺服缸24,完成规定的动作.根据试验台静态力的要求,选择系统工作压力为25M Pa ,取作动器活塞杆d =180mm ,活塞D =300mm ,得有效面积A =452.16cm 2.根据试验台性能指标可计算得到动态时最大流量为1704L /min,低速阻力试验时,其速度为0～6mm /s ,负载所需的流量为16.3L /min .针对此工况,需要解决下列第29卷第4期 武 汉 工 程 大 学 学 报 V ol.29 No.42007年07月 J . W uhan Inst. Tech. Jul . 2007问题.图1 试验台的液压系统原理图Fig .1 Sch ema tic diag ram of hydra ulic system 2.1 效率问题由于阻尼器的振动冲击试验和疲劳试验不同,其在试验过程中的冲击振动时间一般都很短,一般在5s 之内.根据动态试验时所需要的最大流量来配制流量显然是没有必要.基于这样的考虑,油源配置两个排量为80m L /r,额定转速为1500r /min 的恒压轴向柱塞变量泵,其余流量则由蓄能器来供给.按照f =1Hz 、X 0=100m m 时的流量要求来选择蓄能器,此时所需要的最大流量为q m =1704L /min(28.4L /s),采用蓄能器后的平均流量q e =(2/π)q m 为1091L /min (18.2L /s ),考虑到容积效率,泵源能供给的流量V P 为216L /min (3.6L /s),则单位时间内需要补充的流量体积为V A =V m -V P =18.2- 3.6=14.6L,选用气囊式折合型蓄能器.如维持5s 时间,经计算可得蓄能器的容积为1183L .选择12个蓄能器,每个蓄能器的容积为100L .泵和蓄能器一起供油,可以满足峰值流量要求.2.2 动静态试验问题试验台在动静态两种试验工况时的需要流量差别很大.根据动态试验时的要求,选取1000L /min (阀压降为7M Pa 时)的喷嘴挡板式三级流量伺服阀20为动态试验伺服阀.对于静态试验来说此阀显然过大,因此,另外配制一个30L /min (阀压降为7M Pa 时)的流量伺服阀21为静态试验伺服阀,该阀为喷嘴挡板式二级伺服阀.两阀在不同工况时通过球阀隔断.2.3 系统冲击问题系统在动态试验的过程中,从蓄能器和泵源获得的峰值流量为1704L /min,如果按此指标来设计整个系统,显然不经济也没有必要.但如果仅仅按照油泵输出的流量来选择管道、过滤器、冷却器等,则峰值流量将会对系统产生冲击和破坏.为此,在系统的回油路增设了蓄能器组.蓄能器组的最高工作压力为回油路管道和元件能耐受的最高压力.设冷却器进油管通径为50mm,油流速度按2m /s 计算,则5s 时间内通过的流量为19.6L,作动器在5s 时间内排出的最大流量为V =1704×0.64/60×5=90.88L 则需要蓄能器的有效容积为ΔV =90.88-19.6=71.28L选用气囊式折合型蓄能器.出口的压力不超过0.63M Pa,即蓄能器的最高工作压力为P 1=0.63M Pa,最低工作压力为油液回油过程中克服管道、冷却器、过滤器等需要的压力,其中过滤器的阻力为最主要的部分,取P 3=0.35M Pa ,则蓄能器充气压力为p 1=(0.8～0.85)P 3=0.28×106Pa 蓄能器的总容积为V 0=ΔV (P 2P 1)1V (P 2P 3)1V =71.28×(0.63×1060.28×106)11.4(0.63×1060.35×106)11.4-1= 243.8L选取三个容积为100L 的蓄能器可以满足要求.这样可以避免回油管路中流量过大而造成的对低压元器件的破坏.3 主机设计3.1 主机的组成主机用来安装阻尼器试件并进行试验,其结构原理如图2所示.主机为水平结构,主要组成部分包括前支座1、后支座11、移动横梁7、导向柱5、夹紧缸6和作动器2等组成.试验过程中,阻尼器安装在连接法兰9和10之间,前支座、后支座、横梁、导向柱、组成一个刚性框架,阻尼器的受力相当于框架的内力,两个导向柱及横梁和前支座、后支座是主要的承力部件,因此变形量易于控制,对平台和地基的要求低.阻尼器的自重由作动器承担.位移由磁致式位移传感器测量,内置于作动器活塞;负荷传感器8为轮辐式传感器,安装在阻尼器和横梁之间;作动器由伺服阀3控制.伺服阀及其阀块安装在作动器上,以尽可能减少阀口与71第4期刘银水,等:抗震阻尼器试验台的设计作动器间的连接距离,提高频响.图2 试验台主机结构原理图Fig.2 Sch ema tic diag ram of the main machine主机的设计要保证其足够的刚度,从而有利于测试精度的提高.同时,主机的固有频率要避开系统工作频率,以免引起共振.这些都是一般主机设计需要注意的问题.在主机中,前支座、后支座将作动器固定,横梁可以沿导向柱滑动,从而根据需要调节试验空间.在调整到位置后,靠液压夹紧装置将横梁与导向柱固定.同一般丝杠螺母固定方式相比,液压夹紧方式的空间调节要方便得多,同时导向柱为两根光柱,在安装时无需加预紧力来消除螺纹间隙.为了使得液压夹紧可靠,而且又不因选择过高的工作压力和过大的夹紧缸而浪费资源,液压夹紧装置的合理设计非常关键.3.2 夹紧机构的设计横梁与导向柱的夹紧过程如图3所示,图3(a )为初始状态,假设导向柱正好在孔的中心.当横梁受到夹紧力P 的作用后,横梁产生悬臂梁变形,最先变形的是横梁最薄弱的位置,即沿孔的中心纵向截面处.夹紧的第一步是横梁和导向柱两点接触,如图3(b )所示.图3 夹紧过程示意图Fig .3 Schematic diag ram o f th e clamp process由于导向柱的一端基本处于自由状态,在夹紧力的进一步作用下,立柱被推向右端,最终近似为图3(c )所示的三点夹持状态.此时导向柱的受力状况如图3(d )所示.横梁受到的力与图3(d )所示的力方向相反.选取夹紧缸的直径为D 1=180mm ,活塞杆的直径为d 1=70mm ,每侧三个夹紧缸,每个夹紧缸产生的夹紧力为0.46×106N,则两根导向柱产生的夹紧力为∑F f=2F f = 2.22×106N=2220kN取摩擦系数为0.1,则横梁与导向柱之间的摩擦力为222kN,可以满足1000kN 试验力的要求(安全数为 2.22).3.3 主机不同负载下变形量的测量为了验证主机整体的刚性以及夹紧机构的可靠性,在试验台调试的过程中,对横梁在夹紧状态下,受不同大小力时的变形量进行了测量.测量点和施力方向如图4所示,图4中B 点为横梁中点.试验时,A 点和C 点为横梁左右夹紧缸所在位置.供给夹紧缸的油源压力为21M Pa ,力F 由伺服油缸通过阻尼器联接法兰施加.不同测点的变形量如表1所示.测量结果表明,机架应具有足够的刚度和强度,在不同负载下机架变形量均小于0.15mm 不超过设计指标要求的0.3mm .图4 台架受力变形量测点示意图Fig .4 Schematic diag ram of the place of v ariousm easuring point表1 台架变形量检测结果Table 1 Defo rmation of the test rig when loadedF /kN 测点的变形量/mm A B C 6500.0700.0850.0708000.1120.1250.1159000.1150.1280.11810000.1280.1500.1304 结 语抗震液压阻尼器动静态性能试验台的研制涉及到机电液等多学科的知识,结构比较复杂,造价也很昂贵.国内现有的阻尼器试验台架均是从国外进口.图5为本文研制的试验台照片.72武汉工程大学学报第29卷图5 试验台架照片Fig.5 Photo o f the test rig 试验结果表明,该试验台的油源、台架及整体性能满足了设计指标要求.该试验台针对动静态两种性能试验分别采用大、小伺服阀控制,参数覆盖范围广,可以满足1000N 以下阻尼器的型式试验和出产试验要求.其主要性能达到了同类进口试验台的水平.参考文献:[1] 杨可森,席中慧.PW S-1000型电液伺服动静万能试验机的机-气-液夹紧装置设计[J ].机床与液压,2002,(3):201-202.[2] 骆涵秀.试验机的电液控制系统[M ].北京:机械工业出版社,1991.[3] 王钧功.液压阻尼器研究[J ].液压气动与密封,1998,(1):15-21.[4] Liu Yinshui ,Lei Shixiong ,Xu Junfeng et al .Aco mpr ehensiv e test rig fo r hydraulic dam per [A ].Pro ceeding sofISF P '2007:5thInterna tional Sympo sium o n Fluid Pow erT ransmissio n andCo ntrol [C ].Beidaihe :Interna tionalAcademicPublishers L td,2007.230-233.Design of the test rig for anti -vibration damperLIU Yin -shui ,CAO Shu -ping ,ZHU Yu -quan(Scho ol of M echanical Science a nd Engineering ,Huazho ng U niver s ity of Science and Techno log y,W uha n 430074,China)Abstract:In this paper ,som e key problems in the dev elopment of the test rig for anti -vibration damper w ith 1000kN output force ,such as the desig n of hydraulic pow er unit from the view point of energy -saving ,the desig n of hydraulic clam p of main machine are introduced and co rresponding countermeasures are brough t forw ard.All these researches hav e reference value to the developm ent of similar test rig.Test results show that the hydraulic pow er unit meets the requirem ents of the dynamic and static w orking status and solv es the system impact due to large flow w hen dy namic test is com pleted.At the same time,the rigidity of the force-bearing fram e m eets the design specifica tions.Key words :anti-vibration damper;test rig;hydraulic system本文编辑:陈晓苹73第4期刘银水,等:抗震阻尼器试验台的设计。