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        液壓系統(tǒng)振動位移傳感器的設(shè)計*

        2018-11-06 12:54:28蔡彥單長吉杜國芳楊海濤
        物理通報 2018年11期
        關(guān)鍵詞:振動系統(tǒng)

        蔡彥 單長吉 杜國芳 楊海濤

        (昭通學(xué)院物理與信息工程學(xué)院 云南 昭通 657000)

        1 引言

        液壓系統(tǒng)中的壓力沖擊和振動通過液壓管路傳遞,如聲波樣輻射到周圍環(huán)境,發(fā)出噪音并污染環(huán)境.在振動的情況下,導(dǎo)致測量的壓力和流速等存在較大誤差,當(dāng)振幅較大時,檢測部件還可能被損壞或其工作壽命受到影響.此外,當(dāng)振動的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時,系統(tǒng)會產(chǎn)生共振,不僅會導(dǎo)致系統(tǒng)中元件的疲勞,還會導(dǎo)致噪聲輻射的急劇增加,以至于導(dǎo)致元件的損壞,降低系統(tǒng)的效能,影響執(zhí)行部件的精度,并降低了液壓機(jī)構(gòu)的使用壽命.因此,必須充分重視振動和噪聲對系統(tǒng)的影響.

        為了更好地衰減振動及噪聲,本文將基于液壓系統(tǒng)的的特點,設(shè)計一套測定液壓系統(tǒng)振動幅度的位移傳感器,為下一步構(gòu)建自適應(yīng)液壓系統(tǒng)減振消音器打下基礎(chǔ).

        2 位移傳感器的設(shè)計與工作機(jī)理

        為了實現(xiàn)位移的精確測定,將此裝置裝備在液壓系統(tǒng)的泵上,或其他振動較強(qiáng)的部位.設(shè)計的位移傳感器的核心部件有壓力傳感器及其顯示器、有輕質(zhì)彈簧.其中,彈簧一端固定于振動部位外殼上,另一端與壓力傳感器相連接,彈簧的使用是為了防止直接使用壓力傳感器導(dǎo)致的壓力過載.壓力傳感器固定在支架上,并通過信號線與顯示器相連接,支架底座固定在液壓系統(tǒng)相對穩(wěn)定的主支架上,如圖1所示.

        圖1 位移傳感器設(shè)計圖

        虛線框中各部件為對外不可見,只有壓力傳感器顯示器對外可見,以便于觀察.

        液壓系統(tǒng)工作中,泵振動連帶管路、油箱振動或共振時,亦或是空氣進(jìn)入液壓缸引起振動時,此位移傳感器開始工作.振動發(fā)生時,彈簧即開始伸縮,彈簧的伸縮量就是振動部位的振幅Δx.選取的彈簧的勁度系數(shù)κ較小,由胡克定律可知,彈簧將壓力F傳遞給壓力傳感器,壓力傳感器將力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘朓傳輸至顯示器,通過記錄顯示器的電信號數(shù)值即可反演出振幅Δx.

        整個位移傳感器系統(tǒng)中,壓力傳感器是關(guān)鍵部件.本系統(tǒng)中,精度要求高,并且為便于輸出電信號至顯示器,選擇壓電壓力傳感器.

        為了能精確測定振幅,安裝前需要對壓力傳感器輸入與輸出量的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定,以便讓傳感器工作在線性范圍內(nèi).標(biāo)定方法為靜態(tài)標(biāo)定,在彈簧的彈性限度內(nèi),給定多個不同的壓力值,獲得一系列壓力傳感器的輸出電信號,并形成一條壓力F與電信號I的靜態(tài)標(biāo)定曲線,標(biāo)定曲線的直線段就是其有效工作范圍,通過一系列的標(biāo)定還可以得到壓力傳感器的遲滯、重復(fù)性、精度等靜態(tài)指標(biāo),完成標(biāo)定后,即可進(jìn)行振幅的測量.

        圖1所示的位移傳感器除了可以用來測定液壓系統(tǒng)振動位移,還可以用于其他機(jī)械系統(tǒng)中,測定機(jī)械振動的幅度.

        3 總結(jié)

        結(jié)合液壓系統(tǒng)的特點,以液壓系統(tǒng)振動部位的振幅為研究對象,當(dāng)液壓系統(tǒng)里的振幅發(fā)生改變時,液壓系統(tǒng)位移傳感器在有效工作范圍內(nèi)能夠即時匹配相應(yīng)的振幅,達(dá)到最佳的測量效果.如果液壓系統(tǒng)特性分析顯示,該傳感器能夠及時匹配振幅及振動頻率的變化,且系統(tǒng)響應(yīng)時間及系統(tǒng)穩(wěn)定性均符合設(shè)計要求,將具有實際的應(yīng)用價值.

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