单轴高频电液振动台谐振现象的机理分析研究
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ｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ａｎｄ ｕｓｅ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｅｌＮｏ ｖａｌｖｅ ｔｏ ａａｊｕｓｔ ｔｈｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｏｄ ｃｈａｍｂｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ
ｃｙｌｉｎｄｅｒ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｉｌｌ ｂｅ ｃｈａｎｇｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍ ａｋｅ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｃａｎ ｗ ｏｒｋ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ；ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ；ｅｎｅｒｇｙ—ｃｏｎｓｅｒ ｖ ａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ—ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ；２Ｄ ｖａｌｖｅ
它在 液 压 系统 中起 着 能量 传 递 、系 统润 滑 、防腐 、防锈 、 冷却等作用 。在油液进入液压缸后 ，一方 面推动活塞 杆轴 向 运 动 ，另 一方 而 存 活 塞运 动 的过 程 中被 逐 渐 压 缩 ，形成一个动态的“液压弹簧”，具有和普通 弹簧相类 似的弹力 。动态 “液压 弹簧”的刚度与其所受载荷成正 比 ，也 就 是说 与 活 塞 杆 的位 置 成 比例 。 除此 之 外 ，“液 压弹簧”还有粘性阻尼器 的作用 ，降低 了负载压差所引 起 的 泄漏 量 。高频 单 轴 电液 振 动 台 的结 构 简化 成 如 图 １所 示 ，单 轴 高频 电液 振动 台在 周期 性外 界 激励 的作 用 下做 往 复运 动 。
（Ｋｅｖ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅ＆Ｍ ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ＆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １ ００ １ ４，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ，ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆ ｌｕｉｄ ｔｈｅｏｒｙ ｉｓ ｎｏｔ ｍ ｕｃｈ ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｅｒｅ ｃｌｏｓｅｄ．Ａ ｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｇｌｅ—ａｘｉｓ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｉｎ— ｃｉｐｌｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｌｏａｄｓ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｏｐｅｎｉｎｇｓ ｏｆ ２Ｄ ｖａｌｖｅ ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｗ ａｖｅ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｇｌｅ—ａｘｉｓ ｅｌｅｃ—
Ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ－－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｉｎｇｌｅ－－ａｘｉｓ Ｅｌｅｃｔｒｏ－－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ’Ｓ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ
ＦＥＮＧ Ｚｈａｎｇ－ｊｕｎ，ＲＵＡＮＪｉａｎ，ＪＩＮ Ｄｉｎｇ－ｃａｎ，ＫＯＮＧ Ｃｈｅｎ－ｊｉｎｇ，ＤＭ Ｏ Ｈｕｉ－ｊｕｎ
摘 要 ：关 于液压系统 的谐 振现象 ，传统流体 理论介绍 的不多 ，仅仅 提 ¨ｊ 机 械系统 的同有频 率和液压 系统 的 作频率相接 近时会发 生谐振 现象 。针对单轴 高频 电液振动 台出现的谐振 现象 ，运用 能量守恒原 理对其产生 的谐振 现象进行 了理论 分析 ，并 在 ２Ｄ激 振 阀不 同惯性 负载以及不 同轴 向开 口作刚下 ，对单轴高频 电液振动 台输 ｊ“的谐振波形进行 Ｊ 仿真研究 。并利 Ｈｊ数字伺服 阀调节 液 缸无杆 腔 的容 积 ，实现液压 系统固有频率 的改变 ，从而使得 电液振动 台能够 正常 作在不 同的谐振频率 点。 关键词 ：电液振动 台 ；谐振现象 ；能量守恒 ；高频 ；２Ｄ激振文章编号 ：１００８—０８ｌ３（２０１６）０４—００２０—０４
液 压 气 动 与 密 封 ／２０１ ６年 第 ０４期
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００８－０８１３．２０１６．０４．００６
单轴 高频 电液振 动 台谐振 现象 的机 理分析研 究
丰章俊 ，阮 健 ，金丁灿 ，孔晨菁 ，刁 慧君
（浙江Ｔ业大学 特种装备制造与先进加Ｔ技术教育部重点实验室 ，浙江 杭州 ３１００１４）
Ｕ 日ＩＪ鬲
众 所周 知 ，谐 振 是 程 技 术 领域 常 见 的物 理现 象 ， 如 机 床 加 一唧 寸的 抖 动 …。 机 械 系统 所 受 外 界 激励 的 频率与该系统的某阶同有频率相接近时 ，系统振 幅会 显著增大 即发生谐振现象Ｉ ，常 见的外界激励有直接作 用 的交 变 力 、支 承 或地 基 的 振 动 与旋 转 件 的 不 平 衡 惯 性 力等 ，共振 时 的 激励 频 率称 为共 振频 率 ，近似 等 于 机 械 系统 的 同有频 率 。在 液压 系统 中 ，虽 然 其 与机 械 系 统 的谐 振 现 象表 象 相 同 ，但 机理 却 有很 大 的差 异 ，原 在 于 构 成 机 械谐 振 的 元 素 皆为 独 立 个 体 ， 且 各 元 素 之 问 的关联 性较 弱 －。
ｃｙｌｉｎｄｅｒ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｉｌｌ ｂｅ ｃｈａｎｇｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍ ａｋｅ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｃａｎ ｗ ｏｒｋ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ；ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ；ｅｎｅｒｇｙ—ｃｏｎｓｅｒ ｖ ａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ—ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ；２Ｄ ｖａｌｖｅ
它在 液 压 系统 中起 着 能量 传 递 、系 统润 滑 、防腐 、防锈 、 冷却等作用 。在油液进入液压缸后 ，一方 面推动活塞 杆轴 向 运 动 ，另 一方 而 存 活 塞运 动 的过 程 中被 逐 渐 压 缩 ，形成一个动态的“液压弹簧”，具有和普通 弹簧相类 似的弹力 。动态 “液压 弹簧”的刚度与其所受载荷成正 比 ，也 就 是说 与 活 塞 杆 的位 置 成 比例 。 除此 之 外 ，“液 压弹簧”还有粘性阻尼器 的作用 ，降低 了负载压差所引 起 的 泄漏 量 。高频 单 轴 电液 振 动 台 的结 构 简化 成 如 图 １所 示 ，单 轴 高频 电液 振动 台在 周期 性外 界 激励 的作 用 下做 往 复运 动 。
（Ｋｅｖ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅ＆Ｍ ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ＆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １ ００ １ ４，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ，ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆ ｌｕｉｄ ｔｈｅｏｒｙ ｉｓ ｎｏｔ ｍ ｕｃｈ ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｅｒｅ ｃｌｏｓｅｄ．Ａ ｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｇｌｅ—ａｘｉｓ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｉｎ— ｃｉｐｌｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｌｏａｄｓ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｏｐｅｎｉｎｇｓ ｏｆ ２Ｄ ｖａｌｖｅ ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｗ ａｖｅ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｇｌｅ—ａｘｉｓ ｅｌｅｃ—
Ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ－－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｉｎｇｌｅ－－ａｘｉｓ Ｅｌｅｃｔｒｏ－－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ’Ｓ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｈｅｎｏｍ ｅｎｏｎ
ＦＥＮＧ Ｚｈａｎｇ－ｊｕｎ，ＲＵＡＮＪｉａｎ，ＪＩＮ Ｄｉｎｇ－ｃａｎ，ＫＯＮＧ Ｃｈｅｎ－ｊｉｎｇ，ＤＭ Ｏ Ｈｕｉ－ｊｕｎ
摘 要 ：关 于液压系统 的谐 振现象 ，传统流体 理论介绍 的不多 ，仅仅 提 ¨ｊ 机 械系统 的同有频 率和液压 系统 的 作频率相接 近时会发 生谐振 现象 。针对单轴 高频 电液振动 台出现的谐振 现象 ，运用 能量守恒原 理对其产生 的谐振 现象进行 了理论 分析 ，并 在 ２Ｄ激 振 阀不 同惯性 负载以及不 同轴 向开 口作刚下 ，对单轴高频 电液振动 台输 ｊ“的谐振波形进行 Ｊ 仿真研究 。并利 Ｈｊ数字伺服 阀调节 液 缸无杆 腔 的容 积 ，实现液压 系统固有频率 的改变 ，从而使得 电液振动 台能够 正常 作在不 同的谐振频率 点。 关键词 ：电液振动 台 ；谐振现象 ；能量守恒 ；高频 ；２Ｄ激振文章编号 ：１００８—０８ｌ３（２０１６）０４—００２０—０４
液 压 气 动 与 密 封 ／２０１ ６年 第 ０４期
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００８－０８１３．２０１６．０４．００６
单轴 高频 电液振 动 台谐振 现象 的机 理分析研 究
丰章俊 ，阮 健 ，金丁灿 ，孔晨菁 ，刁 慧君
（浙江Ｔ业大学 特种装备制造与先进加Ｔ技术教育部重点实验室 ，浙江 杭州 ３１００１４）
Ｕ 日ＩＪ鬲
众 所周 知 ，谐 振 是 程 技 术 领域 常 见 的物 理现 象 ， 如 机 床 加 一唧 寸的 抖 动 …。 机 械 系统 所 受 外 界 激励 的 频率与该系统的某阶同有频率相接近时 ，系统振 幅会 显著增大 即发生谐振现象Ｉ ，常 见的外界激励有直接作 用 的交 变 力 、支 承 或地 基 的 振 动 与旋 转 件 的 不 平 衡 惯 性 力等 ，共振 时 的 激励 频 率称 为共 振频 率 ，近似 等 于 机 械 系统 的 同有频 率 。在 液压 系统 中 ，虽 然 其 与机 械 系 统 的谐 振 现 象表 象 相 同 ，但 机理 却 有很 大 的差 异 ，原 在 于 构 成 机 械谐 振 的 元 素 皆为 独 立 个 体 ， 且 各 元 素 之 问 的关联 性较 弱 －。