一、產(chǎn)品概述
1.設(shè)備簡介
單自由度液壓抗震模擬振動臺在垂直方向布有作動缸。主要用于模擬抗震仿真試驗。該系統(tǒng)推力大,能準(zhǔn)確模擬再現(xiàn)地震的振動環(huán)境,從而可以評價產(chǎn)品的抗震性能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,滿足用戶所要求的性能指標(biāo),可按照客戶的需求,安裝在地基上,或安裝于可移動的質(zhì)量塊上。
根據(jù)一定的理論試驗檢測及測定方法,對整車施加在真實有效的工況下的載荷進(jìn)行試驗測定,并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和分析處理,得到對應(yīng)的載荷頻譜;有效進(jìn)行試驗時,對此載荷頻譜通過該設(shè)備進(jìn)行正常試驗,測定試驗結(jié)果與實際工況下承受的真實有效載荷結(jié)果相一直。
該試驗裝置隸屬于地震抗震模擬振動試系統(tǒng),目的是能夠快速有效檢測出產(chǎn)品在地震中的抗震效果在振動環(huán)境中所表現(xiàn)出來的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)。
該試驗設(shè)備可提供0-15000kg的加載力,并能夠?qū)崿F(xiàn)加載力的PID閉環(huán)控制;
單軸振動頻率可調(diào)范圍1~60Hz,可在電腦上自行設(shè)定;
可獨立控制,包括目標(biāo)零點控制和定位;
單作用最-大位移±120mm,控制精度1mm;
荷載最-大載重15000kg;
本試驗臺屬于非標(biāo)專項設(shè)備,該技術(shù)方案詳細(xì)介紹了設(shè)備的工藝設(shè)計參照標(biāo)準(zhǔn)、主要性能參數(shù)指標(biāo)、控制原理及零部件組成等內(nèi)容,能夠讓客戶更好的了解本設(shè)備,并與其他產(chǎn)品進(jìn)行比較,以便更好地選擇符合技術(shù)要求和檢測標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。
二、主要技術(shù)指標(biāo):
作動缸數(shù)量:1套 系統(tǒng)具備可擴展動作缸能力,預(yù)留基礎(chǔ)、相關(guān)接口等
在前期設(shè)計時就要預(yù)留好后續(xù)需要擴充必要功能基礎(chǔ),需要加大液壓站、油源、加壓泵多預(yù)留出通道、軟件要提前預(yù)留出控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)也需要加大預(yù)留出需要的冷卻量、還有地基和T型槽貼地板等都需要預(yù)留出位置和余量。
振動臺臺面參考尺寸:長3000mm寬3000mm
最-大荷載重量:≥15000kg
抗傾覆力矩:300kNm
臺面支撞型式:THK精密滾動直線導(dǎo)軌支撐
作動器推力:±250kN
作動器行程:±120mm
最-高工作頻率:≥50HZ
活塞最-大速度:≥lm/s
最-大加速度:≥1.2g
伺服閥:Moog公司進(jìn)口同服閥
控制波形:正弦波、三角波、地震波 、隨即波
三、方案概述:
3.1技術(shù)方案概述:
WS-ZD-FB286VT01型單自由度液壓抗震模擬振動臺采用多通道電液伺服協(xié)調(diào)控制技術(shù),適用于對商用車輛、工程機械的整車系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、耐久性、結(jié)構(gòu)安全性、行駛平順性等的試驗研究。同時亦適用于對車架、車身骨架、車軸、車橋等主要承載部件進(jìn)行受力、振動特性和可靠性、疲勞耐久性等動靜態(tài)性能試驗研究。通過試驗臺有效模擬車輛在實際作業(yè)中的各種實際工況、道路行駛模擬,測定車輛在各種工況下性能。方案集多通道電液伺服自動控制、協(xié)調(diào)加載、道路模擬、自動測量及數(shù)據(jù)處理為一體,以好的控制系統(tǒng)、控制技術(shù)為平臺,由試驗機制造廠商直接策劃并負(fù)責(zé)技術(shù)的組織實施,具有專業(yè)性好、可靠性高、技術(shù)、易于升級等特點。
試驗臺主要由主機(含泵站,四套垂直方向直線伺服作動器,承載平臺、試驗附具等)、控制系統(tǒng)、液壓模塊四部分組成。多通道系統(tǒng)控制原理框圖如圖1所示,每個通道控制框圖如圖2所示,試驗機結(jié)構(gòu)附圖見圖3.
3.2工作原理:垂直方向伺服直線作動器 (200kN、二套)安裝在前段上,通過托盤對被測試件施加載荷。垂直方向作動器(250kN)安裝在后端,通過托盤對試件施加載荷。作動器垂直安裝在平臺上。一臺分油模塊用于將泵站輸出的液壓油分為四路路,驅(qū)動各通道作動器工作,并具有穩(wěn)壓和過濾功能。全數(shù)字四通道協(xié)調(diào)加載伺服控制器和相關(guān)試驗軟件用于控制試驗過程及輸出試驗結(jié)果及報表。
3.2.1、主機:主機為平臺上固定垂直作動器方式,工作空間可調(diào)整。四套作動器通過底部法蘭剛性安裝在主機工作臺面上,工作臺面加工有T形槽,方便不同規(guī)格試件安裝,作動器上部放置托盤,。工作臺為鑄造平臺,通過地腳螺栓固定在地基上,保證整個試驗臺穩(wěn)固可靠。
3.2.2、作動器:伺服直線作動器是加載系統(tǒng)的核心部件,系統(tǒng)通過作動器對被測試件施加試驗力。本系統(tǒng)共有200kN作動器二套(垂向)、250kN作動器一套(垂直)組成。
伺服直線作動器由作動器本體、伺服閥塊組、三維無間隙關(guān)節(jié)支座、流體連接件等部分組成。作動器內(nèi)置LVDT位移傳感器用于測量試驗位移,負(fù)荷傳感器采用美國世銓公司試驗機專用動態(tài)高精度負(fù)荷傳感器。伺服閥采用英國STAR公司試驗機專用高響應(yīng)二級伺服閥。單元化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計的伺服直線作動器具有低阻尼、高響應(yīng)、高壽命、大間隙的特點,設(shè)計理念與國際試驗機公司同類作動器設(shè)計理念等同。作動器的密封元件全部采用進(jìn)口德國作動器專用高速密封元件。作動器活塞桿的支撐打破傳統(tǒng)設(shè)計,采用非金屬支撐、大間隙設(shè)計,具有高速不燒結(jié)自潤滑的特點。伺服直線作動器振幅極限位置設(shè)計液壓緩沖區(qū),避免運行失控對作動器產(chǎn)生損傷。結(jié)構(gòu)特點:
a) 作動器與試樣連接采用消隙裝置,力值自動定心,減小側(cè)向力,降低高頻試驗時的沖擊,改善試驗波形。伺服直線作動器兩端采用三維無間隙關(guān)節(jié)支座,最-大限度的減少來自被試件側(cè)向力對作動器的損傷,關(guān)節(jié)支座結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計,拆除后可以進(jìn)行前后法蘭連接,關(guān)節(jié)支座軸承間隙磨損后可調(diào)整,保證試驗系統(tǒng)運轉(zhuǎn)靈活。結(jié)構(gòu)類似美國MTS公司249 Swivel Base。
b) 結(jié)構(gòu)型式:參照國際動態(tài)試驗機公司的伺服直線作動器結(jié)構(gòu)特點,采用對稱四通伺服閥控對稱作動器原理設(shè)計,雙出桿、雙作用。
c) 單元化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計的伺服直線作動器具有低阻尼、高響應(yīng)、高壽命、大間隙設(shè)計的特點,設(shè)計理念與MTS公司Series 244 Linear Actuators 等同。
伺服直線作動器外置國產(chǎn)試驗機專用高響應(yīng)兩級電液伺伺服閥。伺服直線作動器活塞桿的支撐打破傳統(tǒng)設(shè)計,采用非金屬支撐、大間隙設(shè)計、高抗側(cè)向力,具有高速
a) 不燒結(jié)自潤滑的特點。多級柔支撐組合導(dǎo)向機構(gòu),起動壓力小于0.3MPa,無爬行現(xiàn)象。
b) 組合密封,高壓密封,低壓密封及間隙回管,油缸總成作到無滲漏油。組合密封結(jié)構(gòu)具有良好的互換性,方便維修。
c) 位移傳感器采用美國Schaevitz公司LVDT(線性可變差動變壓器位移傳感器),特點:具有無摩擦運動和真正的無限分辨率。精度高,可靠性高,位移傳感器內(nèi)置于活塞桿內(nèi),運動靈活不受外來干擾。
d) 作動器活塞采用整體式活塞,特殊熱處理工藝,活塞桿簡采用超精加工,表面鍍鉻拋光達(dá)Rα0.4u,保證作動器高可靠性。
e) 伺服直線作動器振幅極限位置設(shè)計液壓緩沖區(qū),避免運行失控產(chǎn)生損傷。
3.2.3、分油模塊:用于將泵站液壓油分配給四套作動器。模塊通道數(shù)量:4;最-大流量400L/min,模塊配置過濾精度3u高壓濾油器、蓄能器等元件,進(jìn)一步提高各伺服控制通道之間的協(xié)調(diào)能力并保證各通道的獨立安全可靠工作。
試驗臺使用原有恒壓伺服泵站,因此試驗臺試驗過程中過載保護、試驗次數(shù)設(shè)定停止保護、試樣破壞停機保護、緊急停止保護等多種保護功能通過分油模塊完成。
3.2.4.參考標(biāo)準(zhǔn)
一般符合客戶定制標(biāo)準(zhǔn),實驗設(shè)備的供貨和服務(wù)符合相應(yīng)行業(yè)的規(guī)定,或符合同等的安全要求。
ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)
IEC (國際電工學(xué)會)
GB (中華人民共和國國標(biāo))
客戶標(biāo)準(zhǔn):客戶定制(電液伺服振動試驗);
四、適用范圍及其他參考標(biāo)準(zhǔn);
1、GB 50868-2013 建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)
2、GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范
3、JGJ 8-2016 建筑變形測量規(guī)范
4、EN 10305-4 精密鋼管交貨技術(shù)條件第四部分液壓氣動系統(tǒng)用冷拉無縫鋼管
5、DIN 2391 精密無縫鋼管交貨技術(shù)條件
6、DIN 4150 Structural vibration
7、DIN 876/III planed / milled
8、DIN EN ISO 3740:2001 Acoustics. Determination of sound power levels of noise sources. Guidelines for the use of basic standards
9、ISO 2631 Mechanical vibration and shock -- Evaluation of human exposure to whole-body vibration
10、IEC 61010-1 測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備的安全要求
11、IEC 60364-1 低壓電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)
12、GB/T 786.1-2009 液壓傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖
一部分:用于常規(guī)用途和圖形處理的圖形符號
13、GB/T 3766-2001 液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件
14、GB 5226.1-2008 機械電氣安全 機械電氣設(shè)備
一部分:通用技術(shù)條件
15、GB/T 7935-2005 液壓元件通用技術(shù)條件
16、GB 11118.1-2011 液壓油
17、GB/T 14039-2002 液壓傳動 油液 固體顆粒污染等級代號
18、GB 19517-2009 國家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范
19、GB/Z 19848-2005 液壓元件從制造到安裝達(dá)到和控制清潔度的指南
20、GB/T 20421-2006 液壓馬達(dá)特性的測定
21、GB/T 23253-2009 液壓傳動 電控液壓泵 性能試驗方法