自整定式液压震动波能量吸收装置的研究与开发.pdf

第 1 0期 2 0 1 2年 l 0月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y D e s i g nMa n u f a c t u r e 1 2 5 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 2 1 0 0 1 2 5 0 2 自整定式液压震动波能量吸收装置的研 究与开发 木 席建中韩成春 徐州工程学院 信电学院， 徐州 2 2 1 1 1 1 Re s e ar c h a n d De v e l o p me n t o f t h e Se l f - Tu n i n g Hy dr a u l i c Sh o c k W a v e En er g y Ab s or p t i o n Eq u i p me n t XI J i a n - z h o n g ， HAN C h e n g - c h u n D e p a r t me n t o t 。 I n f o r ma t i o n a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， X u z h o u I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， X u z h o u 2 2 1 1 1 1 ， C h i n a 【 摘 要】 研制开发在核心技术上具有 自 主知识产权的自整定式液压震动波能量吸收装置，利用 对油缸活塞的结构设计和液压油路控制增加液体流动的行程 ， 通过液体流动阻尼和压力降， 以此吸收 振动能量 ， 达到减震的 目的。从 而实现机械设备、 特别是以振动方式工作的机械设备， 例如振动压路机、 振动挖掘机等工作点之外的机件、 主机等进行减震、 消震。该能量吸收装置结构简单， 吸收震动源效果 好， 将复杂不断变化的震动能使用独立机构吸收 ， 并巧妙的利用波的传递特性 自调整抵 消， 避免了震动 能对震 源的冲击。 关键词 自整定式 ； 震动波能量吸收 ； 消震及减震 【 Ab s t r a c t 】R e s e a r c h i n g a n d d e v e l o p i n g t h e c o r e t e c h n o l o g y w i t h i n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y r i g h t s o f t h e h y d r a u l i c s h o c k w a v e s f r o m t h e s e lf - t u n i n g e n e r g y a b s o r p t i o n e q u i p m e n t , m a k i n g u s e o f t h e s t r u c t u r e d e s i g n of h y d r a u l i c c y l i n d e r p i s t o n a n d c o n t r o l of t h e flo w o f flu i d i n c r e a s e t r i p o f h y d r a u l i c o i l ， t h r o u g h t h e l i q u i d o d a mpi n g a n d t h e pr e s s u r e d r o p，t o ab s o r b s vi b r a t i o n e n e r gy ,a nd t o a c h i e v e t h e pu r - p o s e o fs h o c k ． S o a s t o r e a l i z e t h e me c h ani c al e q u i p m e n t ， e s p e c i a l l y t h e m e c h ani c a l e q u i p me n t w o r k i n g w i t h v i br a t i o n mo d e． s u c h vi br ato r y r o l l e r 。 v i br ati o n e x c a v ato r s whi c h da mpi n g a nd ab s o r bi n g s h o c k u s i n g 一 c h i n e p a r t s o u t s i d e of w o r k i n g p o i n t s ． T h i s e n e r gy abs o r p t i o n e q u i p me n t i s s i m p l e i n s t r u c t u r e ． g o o d i n 一 s o r p t i o n of s h o c k s o u r c e ， u s i n g i n d e p e n d e n t a g e n c i e s t o a b s o r b c o m p l e x c h ang i n g v i b r ati o n ， and t h e c l e v e r u s e of w a v e t r a n s mi s s i o n c h a r a c t e r i s t i c s of s e lf - t u n i n g o f f s e t a v o i d s t h e i m p a c t v i b r ati o n al e n e r g y t o v i b r a - t i o n s o u r c e ． Ke y W o r d s S e l f - Tu n i n g ； S h o c k W a v e En e r g y Ab s o r p t i o n； Awa y S h o c k a n d S h o c k Ab s o r p t i o n 中图分类号 T H1 6 ； T H1 3 7 ； T P 2 7 1 文献标识码 A 1引言 自整定式液压震动波能量吸收装置，利用对油缸活塞的结 构设计和液压油路控制增加液体流动的行程， 通过液体流动阻尼 和所形成的压力降， 以此吸收振动能量， 通过油缸自身的结构自 整定震动的波形， 达到减震的目的。减震装置有着广泛的使用场 合。 例如 工程机械 、 建筑机械、 机床设备等， 在工作区域之外非执 行部件通常需要减震、 消震， 特别是以振动方式_ r 作的机械设备， 例如 振动压路机 、 振动钎 、 破碎 机 、 冲击钻床和本课题组正在研 究开发的“ 高效节能液控振动挖掘机” 。 以振动方式丁作的机械设 备， 可以成倍提高工作效率， 这已经被现实证明， 例如用手电钻钻 墙孔和利用冲击钻钻墙孔。振动挖掘和非振动挖掘方式相比。 早 在 1 9 9 4年吉林某大学一些科研人员利用装载机模型，在砂堆上 进行了机械方式的铲刃振动实验。 经研究发现， 在相同时间内， 采 用振荡方式可以增加 l 倍以上的插入深度， 且振动时的全部功耗 仅占无振动时功耗的4 8 ％。 2 0 0 5 年某大学与山河智能合作， 也做 过液压挖掘机的土壤振动掘削实验。 其结果表明， 采用正弦波振 荡掘削使挖掘阻力降低 7 0 ％左右 ， 功率损耗降低到 8 0 ％左右。 以振动方式工作的机械设备既提高了工作效率又节约了能源消 耗 。但是振动产生的噪音会造成对环境的污染。 设计研制开发在核心技术上具有 自主知识产权的自整定式 液压震动波能量吸收装置 ， 利用其结构设计和液压油路控制增 加液体流动的行程 ，通过液体流动阻尼和压力降吸收振动能量 ， 从而实现机械设备、 特别是以振动方式工作的机械设备工作点之 外非执行件的机件、 主机等需要进行减震 、 消震。 2基本结构 目前比较先进的液力减震器，其原理是当震动源做往复相 对运动时， 活塞在减震器的缸筒内往复移动 ， 通过流量阀一压缩 阀和膨胀阀补偿阀吸收、 释放震动能。由于油液吸收震动能以 及高速通过空隙时， 会产生震动波作用在活塞上传递给震源， 与 震源相抵触就会影响减震效果。 自整定式液压震动波能量吸收装置， 如图 1 所示。包括阻尼 壳体 l 、 调整滑块 2 、 压差平衡器 3 、 端盖 4 、 预压调整片5 、 单向阀 ★ 来稿 日 期 2 0 1 1 - 1 2 2 6 ★基金项目 徐州市科技局T业科技计划项目 K B 1 0 B 0 2 0 1 2 6 席建中等 自整定式液压震动波能量吸收装置的研究与开发 第 1 O期 1 1 、 震波接收孔 1 a 、 液阻通道 1 b 、 回油路 4 a 、 液阻螺旋槽 1 c 、 压降 通道 2 a 、 稳流室2 b组成。调节滑块 2位于阻尼壳体 1内腔并与 内腔壁动配合密封，调节滑块 2一侧与压差平衡器 3 一端连接， 压差平衡器 3 另一端与中心有回油孔的端盖 4连接， 端盖 4 和阻 尼壳体 1间有预压调整片 5 ， 预压调整片 5 位于阻尼壳体 1 和压 盖 4之间， 液阻通道 1 b内有单向阀 1 1 。 图 1自整定式液压震动波能量吸收装置结构 阻尼壳体 1中间有内腔， 在阻尼壳体的一侧有液阻通道 1 b ， 截面中心有震波接收孔 1 a ， 震波接收孔 l a 与阻尼壳体中间的内 腔相联通， 内腔侧壁上有液阻螺旋槽 1 c ， 液阻螺旋槽 1 c 与液阻 通道 1 b 联通 。 调整滑块 2为圆柱体。 在圆柱体中心有稳流室 2 b ， 该稳流室 为一轴向的盲孔， 圆柱体侧面有压降通道 2 a ， 压降通道 2 a为径 向孔， 该压降通道与稳流室 2 b 联通。 此外压差平衡器 3 是变力弹簧或记忆弹片。预压调整片 5 是 刚性或弹性垫片。 3工作过程 由图 1 可知震动源的震动能通过震波接收孔进入阻尼壳体 内腔， 油压 J p l 和震动波同时作用在调节滑块S 的端面上； 同时震 动源的震动能进人液阻通道， 液阻螺旋槽对震动源的震动能阻尼 降压， 将能量转换成热能释放， 并通过压降通道进入稳流室稳流， 经稳流后的震动源的震动能进入回油腔产生油压 尸 2 作用于 s 上； 在油压 P l 作用下调节滑块右移， 油液流经螺旋槽数量增多阻 损增加 ， 压差平衡器被压缩反向推力增加 ； 振动波产生的瞬间振 幅峰值迅速下降。当压差平衡器的推力与油压 P 2 产生的推力的 和大于油压 P l 产生的推力时， 调节滑块向左运动； 随着震动源的 震动能、 油液流经液阻螺旋槽逐渐减少， 油压 P 2 增大， 调节滑块 ．s 。 、 Js 受力平衡， 同时施加于调整滑块两侧的振幅相互抵消， 避免 了对震动源的冲击； 震动波处于负峰值时滑块重复上述步骤自动 消除， 达到新的平衡。 使用时可以成对使用一正向、 一反向安装， 减震效果更佳 。 自整定前、 后震动波形的变化， 如图 2 所示。 具体的工作原理如下 1 外界的振动压力信号 ， 分为两路 一路通过 1 的 1 孔 进入 2的S 。 端， 根据 S 。 的有效面积测定出振动力的大小； 另一路 压力信号 尸 lz 及流量 p。 同时进入 1的 l b 一 2 a 一 2 b s 腔， 压力由P l 降至 ， 根据 S 的有效面积计算出液体流经S ． 到 S 全过程共消 耗多少能量及抵消到多少振动力 。完成 了振动力消耗的接收 、 测 定、 计算过程。 2 通过 2 对 S 。 、 S 的比较， 其差值与 3再平衡处理最终确 定 2 在这一时刻的最佳位置， 达到由液压阻力完全消除振动力的 目的， 保护各类系统平稳状态。 现有技术中由于每个阀孔径是恒定的， 对震动能适应慢， 油 液受活塞冲击和阻尼、 卸荷时， 产生的震动波大， 且在油液内窜 动， 并直接作用在震源上， 影响减震效果， 本实用新型将复杂不断 变化的震动能使用独立机构吸收， 并巧妙的利用波的传递特性 自 调整抵消 ， 避免 了震动能对震源的冲击。 户 震 动波0 P 整定前 0 P 整定后 0 I ‘ ／ ／＼ V ＼ ／ l V 入人 入 t | 。 V ⋯、 √～ 图 2 自整定前后震动波形的变化 4结论 设计 的创新点为 振动所产生的活塞移动挤压油液通过液 阻螺旋通道， 形成液体阻尼和压力降， 以此吸收振动能量， 达到减 震 的目的。 优点 1 自整定功能及时吸收振动能 ， 减少 了往复振 动次数 ， 减 震及时、 效果好。 2 震 荡波 被调节滑块抵 消 ， 避免了对震 动源的干扰 ， 减震 精度高。 作为应用实例， 组研制开发的“ 高效节能液控振动挖掘机口 在主机、 组合式安装连接面、 挖斗和大臂处的连杆等需要减震的 关键部位装上自整定式液压震动波能量吸收装置， 用以消除振动 挖掘时在工作区域所产生的振动对挖掘机主体的影响。 研制开发在核心技术上具有自主知识产权的 “ 自整定式液 压震动波能量吸收装置” ， 在机械设备中具有广阔的市场空问， 在 市场竞争中其科技含量， 减震效果， 都将使“ 自整定式液压震动波 能量吸收装置” 在市场竞争中处于优势地位， 预期具有显著的社 会经济效益， 其产业化前景十分广阔。 参考文献 [ 1 ] 殷涌光， 李俊明， 王国强． 二维振动铲装的试验研究[ J ] ．农业机械学报， 1 9 9 4 ， 2 5 2 1 8 2 3 ． 第 l O期 2 0 1 2年 l 0月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa n u f a c t u r e l 2 7 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 2 1 0 0 1 2 7 0 3 基 于 Mi n i t a b 验证卫星整流罩型架 I G P S 数据偏 差的方法 邓海平杨建 国 陈晓川 东华大学 机械工程学院 ， 上海 2 0 1 6 2 0 Th e Va l i d a t i o n Me t h o d o f I GPS Da t a Pr e c i s i on f o r Sa t e l l i t e Ad a p t i v e F i x t u r e B a s e d o n Mi n i t a b DE NG Ha i p i n g ， YANG J i a n - g u o， CHE N Xi a o - c h u a n C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， D o n g h u a U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 6 2 0 ， C h i n a ” 斤 十 十 一 十 十 一 十 十 斤 ， 卜 一 4 ’ 、 ● ＼ ”’ 十 斤 十 、￡ 十 1Jl 、t ’ J H b ● 、 ■ L 十 十 、 ■ 、 ● ’ q、 ● 、 ’ L 一 【 摘要】自 适应调整型架是基于I G P S 在线测量实现的多规格快速响应的智能化夹具， 用于制造 卫星整流罩， 以保护卫星免受大气层热、 电子干扰等 因素影响， 是一个对精度和装配性要求很 高的大型 航空航天设备 。提 出了基于 Mi n i t a b协方差验证型架 自适应调整精度的方法， 引进 了协方差对 I G P S测 量数据分析 ， 消除了协变量对响应的影响 ， 从而根本性确定 了I G P S工作的可靠性， 奠定 了I G P S测量的 基础。提 出了利用协方差验证 自适应调整数据偏差的方法， 并在实际工程中得到了应用。 关键词 Mi n it a b ； 方差分析； 自适应i 调整精度 【 A b s t r a c t 】 A d a p t i v e - f r ame i s a n i n t e l l ig e n t fi x t u r e b a s e d o n q u i c k r e s p o n s e t o th e I G P S m e asu r e m e n t o n l i n e s y s t e m， a n d i s u s e d t o manu f a c t u r e s a t e l l i t e f a i r i n g t o s t o p s at e l l i t e s f r o m t h e atm o s p h e r e h e at， e l e c t r i c a l i n t e d e f e n c e a n d o t h e r f a c t o r s ． I t i s a e r o s p ace e q u i p m e n t t h at a s k s f o r h i g h p r e c i s i o n and ass e mb l y ． T h e me t h o d i s p o i n t e d o u t t h at b a s i n g o n t h e f a c t t h at u s i n g Mi n i t a b c o v a r i anc e t o t e x t t h e acc u r acy o f a d a p t i v e p r o o f - o f - f r a me ， t h e c o v a r i a n c e ana l y s i s f o r I G P S me a s u r e me n t d at a i s i n t r o d u c e d ， a n d t h e e f f e c t , ofc o v a r i at e s o n t h e r e s p o n s e i s e l i mi n a t e d ， t h e r e b y i t d e t e r mi n e s t h e r e l i a b i l i t y ofI G P S w o r k f u n d a me n t al- l y ， l a y s t h e-厂 o u n d ati o n f o r t h e I G P S m e a s u r e m e n t s ． The use of adapt i v e d at a v ali d at i o n c o v a r i a n c e met h o d bi as i s i nt r o d u c e d， an d t h e me t h o d h a s b e e n i npr a c t i c al e n g i n e e r i n g ap pl i c ati o ns ． Ke y Wo r d s Mi n i t a b ； V a r i a n c e A n a l y s i s ； A d a p t i v e ； Ad j u s t me n t P r e c i s i o n 中图分类号 T H1 6 ； V 2 2 3 ． 6 文献标识码 A l l 石 随着航空事业的快速发展， 对大型装备的制造提出了更高的要 求。 大型装备制造中的测量技术呈现出越来越重要的地位和作用， 尤 其是大空间精密测量方面，但是测量的精度和响应时间一直是影响 测量系统使用的重要因素。 依托上海市科委科技攻关项目， 是基于光电扫描式 l n d o o r G P S I G P S 的在线自适应调整系统， 提出了利用 Mi n i t a b协方差来验证 数据处理过程中产生偏差的分析方法。 ★来稿 日期 2 0 1 1 - 1 2 0 3 图 1卫星整流罩 自适应型架调整系统 [ 2 ] 朱建新， 郭鑫， 邹湘伏．岩土振动掘削技术研究现状及其发展趋势 [ J ] ． 工程机械 。 2 0 0 6 ， 3 7 1 3 3 3 8 ． [ 3 ] 朱建新． 液压挖掘机振动掘削机理及其过程优化建模与智能控制策略 研究[ D ] ． 长沙 中南大学， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 韩成春， 自 整定式液压震动波能量吸收装置 中国， Z L 2 0 1 1 2 0 1 4 2 6 1 4 ．5 [ P ] ， 2 0 1 1 ． [ 5 ] 席建中， 范庆益， 韩成春， 等． 自整定式液压震动波能量吸收的方法与 装置 中国， 2 0 1 1 1 0 1 1 7 1 3 3 ． 3 [ P ] ， 2 0 1 1 ． [ 6 ] 黄为勇， 韩成春， 席建中． 一种液压减震器 中国， Z L 2 0 1 1 2 0 1 4 2 6 2 4 ．9 [ P ] ， 2 0 1 1 ． [ 7 ] 席建中， 韩成春 ， 范庆益．液控振动挖掘机挖力 的控制方法及专用伺服 阀 中国， 2 0 1 1 1 0 0 3 1 0 4 1 ．3 [ P ] ， 2 0 1 1 ． [ 8 ] 韩成春， 范庆益， 席建中． H型偏零开口液脉冲控制伺服阀 中国， z L - 2 0 1 1 2 O 0 3 0 1 7 8 ． 2 ， l P J ， 2 0 1 1 ． [ 9 ] 韩成春， 郝心耀， 席建中， 等． 振动式铲斗 中国， 2 0 1 1 1 0 1 1 7 1 2 0 ． 6 [ P ] ， 2 O1 1 ．