[发明专利]电液伺服激振装置

说明书

本发明涉及一种电液伺服激振装置，它包括控制装置，例如计算机、模拟控制器，由它们控制的伺服阀及由伺服阀控制的以压力流体介质为动力源的激振器，激振器主要由活塞轴、活塞套（缸体）组成。

迄今为止最常用的机械偏心式激振器具有结构简单，造价低的优点，但它的精度低，只能产生正弦波的激振力，频带窄、体积和自重较大，安装需要的空间较大，使其应用范围受到很大限制，尤其是它无法满足对试件实施多点激振以获得纯模态时对激振器提出的要求，因多个机械偏心式激振器实现同步调整十分困难。

通用的电磁式激振器虽然精度高控制方便，但其低频特性不好，当低频出力要求大时外型尺寸及重量均非常大且效率低，因此很少用于原型试件及地震工程。

为克服上述缺点近年发展了电液伺服激振器，这种激振器以压力流体介质为动力源，通过伺服阀对激振器进行控制，低频特性好，可实现任意波形的激振，特别是能满足多点激振对各激振器进行控制的要求。

已知的一个这种类型的激振装置见于1979年11届海底勘探技术年会论文“深水平台的强迫振动试验”一文中。该激振装置如图1所示由液压伺服激振器、伺服控制器和控制装置组成。激振器的一端由活塞轴通过测力元件与悬吊的大质量块固定连接，大质量块使用柔性金属链悬吊，激振器的另一端由缸体与平台台面上的支架根部铰接，缸体与活塞轴之间设置有位移传感器，位移传感器的输出讯号与伺服阀的输入讯号相比较，实现对激振器的控制。激振器工作时以悬吊的大质量块作为反力支点通过缸体将质量块运动时的惯性力传递给试件。质量块的运动可以是正弦的，也可以是任意波形的，因此试件可获得相应的激振力。

另一种方案如图2所示，该装置的组成和结构原理与图1所示装置基本相同，只是作为反力支点的大质量块由悬吊式改为滚动式。该试件为一水坝。

上述的已知电液伺服激振器虽然在某些方面可以弥补机械偏心式激振器和电磁式激振器的不足，但它在使用时必须依赖反力墙或相当于反力墙的大质量块作为支点，因此试验所要求的辅助装置十分庞大，这尤其在多点激振的情况下，使试验工作复杂化而且耗资大，在某些无法安装质量块的情况下甚至不能应用。

本发明的目的是提供一种新型的电液伺服激振装置，它能克服机械偏心激振器和电磁式激振器的缺点，具有低频特性好、出力大、可输出任意波形的激振力的特点，而且与现有的电液伺服激振器相比，它不需要反力墙，因此附加设备少安装方便。

达到上述目的的本发明电液伺服激振装置的特点为：

激振器中活塞套在活塞轴上，它们之间设置了两个工作腔，活塞轴固定于与试验对象相连的箱体上，而活塞套相对于活塞轴是可以移动的。

活塞轴在其一端或两端通过力传感器安装于箱体上，由此测出试件所得到的激振力大小、频率和波形。为保证力传感器在工作过程始终处于受力状态安装时施以一定的预紧力。

为减小振动时对伺服阀的调节精度造成的影响，安装时使伺服阀阀芯轴线与垂直于活塞轴的平面之夹角在-45～+45度的范围内。

为了使箱体能够全部密封以利于在水下作业，伺服阀可装在箱体内的活塞轴上。

为了使结构紧凑，通往工作腔的油路设置在活塞轴中。

所述控制装置是根据工作时测得的各种信号，经过处理、比较后对伺服阀进行控制的，为此在活塞套上安装了加速度、速度和位移传感器或仅安装其中之一种或两种。同样，在箱体上也安装了加速度、速度和位移传感器，或仅安装其中一种或两种。为了补偿温度对系统带来的影响，还安装了温度传感器。这些传感器的输出信号均输给控制装置。

为保证活塞套可靠地沿轴向运动，设置了导向装置，它可以是导板，导板通过弹簧支承于箱体上，活塞套通过钢球在导板上滑动。它也可以是一根导杆，活塞套通过线轴承与导杆相配合并在其上滑动。

为保证安全起见，还设置了机械保护装置，如限制活塞套最大位移的行程开关、缓冲垫、缓冲油垫等。

为减少活塞轴和活塞套之间的摩擦力并提高寿命，在活塞轴上的配合面处采用喷涂尼龙件。

为便于运输还设置了吊挂螺钉。

下面借助由图3和图4所说明的两个实施例对本发明作进一步的说明。