專利名稱：基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動(dòng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器。
背景技術(shù)：
材料和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性與其力學(xué)性能相關(guān)，因此振動(dòng)試驗(yàn)成為現(xiàn)代工業(yè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)試驗(yàn)，并逐漸成為產(chǎn)品研發(fā)的重要手段，被廣泛應(yīng)用于許多重要的工程領(lǐng)域，如汽車和行走機(jī)械的道路模擬試驗(yàn)，大型設(shè)備的基頻測(cè)試，工程材料、水壩及高層建筑的抗振疲勞試驗(yàn)
坐寸ο激振的方式目前主要有機(jī)械式、電動(dòng)式和電液式三種類型,其中機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于機(jī)械結(jié)構(gòu)所限，存在上限頻率較低、波形失真較大及有機(jī)械雜波等缺點(diǎn)；電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)具有波形失真小、工作頻率范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但由于受磁飽和的限制不易獲得大激振力，此外設(shè)備機(jī)構(gòu)復(fù)雜、振動(dòng)位移有限和需要輔助冷卻裝置；電液激振器與前兩者相比具有無(wú)極調(diào)幅、調(diào)頻，輸出作用力大，系統(tǒng)簡(jiǎn)化且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)良的性價(jià)比使其成為激振設(shè)備發(fā)展熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于重載、大功率等場(chǎng)合。如圖1所示，現(xiàn)有的電液激振器主要由雙桿液壓缸7、被激振體8、三位四通電磁閥32、油泵33和油缸34組成，被激振體8與雙桿液壓缸7的活塞桿相連，三位四通電磁閥32分別與雙桿液壓缸7的兩個(gè)油腔、油泵33和油缸34相連，油缸34中充滿液壓油，工作時(shí)通過(guò)油泵33將液壓油通過(guò)三位四通電磁閥32泵入雙桿液壓缸7 —端油腔內(nèi)，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，活塞帶動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，被激振體8受到激振作用，通過(guò)對(duì)三位四通電磁閥32輸入激振信號(hào)控制油路變化，從而實(shí)現(xiàn)活塞輸出不同激勵(lì)，基于此原理工作的電液激振器的激振頻率受困于三位四通電磁閥32和油泵33的限制往往不高，一般激振頻率在80Hz左右，因此，改善電液激振器性能的關(guān)鍵在于如何提聞其激振頻率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有電液激振器存在的激振頻率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器。本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，包括與被激振體通過(guò)活塞桿相連的雙桿液壓缸；還包括與所述雙桿液壓缸的左油腔和右油腔分別相連的兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥；與所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連的磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵，所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵包括油缸和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，所述油缸和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器通過(guò)彈性膜片分隔開(kāi)并通過(guò)外殼封裝成為一體；設(shè)置在所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵上的開(kāi)口方向不同的兩個(gè)單向閥，所述兩個(gè)單向閥均與所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連；設(shè)置在一個(gè)開(kāi)口向里的單向閥和一個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥之間的蓄能器。所述兩個(gè)單向閥包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的開(kāi)口向外的第一單向閥和開(kāi)口向里的第二單向閥。所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥包括結(jié)構(gòu)相同的第一換向閥和第二換向閥，所述第一換向閥與所述左油腔相連，所述第二換向閥與所述右油腔相連。所述第一換向閥包括上殼體；安裝在所述上殼體內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電極、壓電陶瓷疊片和輸出桿，所述驅(qū)動(dòng)電極一端伸出上殼體內(nèi)部，另一端與所述壓電陶瓷疊片相連，所述壓電陶瓷疊片與所述輸出桿相連；與所述上殼體通過(guò)杠桿相連的下殼體；安裝在所述下殼體內(nèi)部的壓縮彈簧、閥針和活動(dòng)軸，所述活動(dòng)軸通過(guò)所述壓縮彈簧固定在下殼體的內(nèi)部，所述活動(dòng)軸可沿軸向移動(dòng)，所述閥針套裝并固定在所述活動(dòng)軸上；所述輸出桿與所述杠桿上端相連；所述杠桿下端與所述活動(dòng)軸相連。所述下殼體下端靠近所述閥針的位置留有左油口、中油口和右油口，所述中油口始終處于充油狀態(tài)。所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器包括安裝在所述外殼內(nèi)部中心的磁致伸縮棒體；套裝在所述磁致伸縮棒體外部的勵(lì)磁線圈；與所述磁致伸縮棒體上端固定相連的頂蓋；與所述外殼的內(nèi)部突起結(jié)構(gòu)固定相連的壓緊彈簧，所述壓緊彈簧與所述頂蓋固定相連，所述壓緊彈簧始終處于壓縮狀態(tài)。所述雙桿液壓缸為市售液壓雙桿液壓缸。所述蓄能器為市售液壓用蓄能器。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器通過(guò)使用磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油泵驅(qū)動(dòng)油路，并使用兩個(gè)高頻壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三位四通電磁閥，使雙桿液壓缸輸出超高頻激勵(lì)，可以到達(dá)幾百赫茲，提高了激振器的激振頻率和油路的循環(huán)頻率，本發(fā)明結(jié)構(gòu)更緊湊，主要應(yīng)用于振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域。


圖1為現(xiàn)有的電液激振器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器的油路連接示意圖；圖3為本發(fā)明的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器的油路連接示意圖；圖4為磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵，2、第一單向閥，3、第二單向閥，4、蓄能器，5、第一換向閥，6、第二換向閥，7、雙桿液壓缸，8、被激振體，9、外殼，10、勵(lì)磁線圈，11、磁致伸縮棒體，12、壓緊彈簧，13、頂蓋，14、彈性膜片，15、油缸，16、上殼體，17、壓縮彈簧，18、驅(qū)動(dòng)電極，19、壓電陶瓷疊片，20、輸出桿，21、杠桿，22、閥針，23、活動(dòng)軸，24、下殼體，25、左油口，26、中油口，27、右油口，28、活塞桿，29、活塞，30、左油腔，31、右油腔，32、三位四通電磁閥，33、油泵，34、油缸。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2或圖3所示，本發(fā)明的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，主要由磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵1、單向閥、蓄能器4、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥、雙桿液壓缸7和被激振體8組成，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵I提供液壓油，它與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥通過(guò)油管相連，單向閥安裝在磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵I上，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥與雙桿液壓缸7通過(guò)油管相連，被激振體8與雙桿液壓缸7相連。單向閥主要由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同但開(kāi)口方向不同的第一單向閥2和第二單向閥3組成，第一單向閥2的開(kāi)口向外，第二單向閥3的開(kāi)口向里，第一單向閥2和第二單向閥3只允許液壓油沿一個(gè)方向流動(dòng)。如圖4所示，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵I主要由外殼9、油缸15和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器組成，油缸15與磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器通過(guò)外殼9封裝成為一體，其中，油缸15設(shè)置在磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的上端，并通過(guò)彈性膜片14將油缸15和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器分隔開(kāi)；外殼9上端安裝有第一單向閥2和第二單向閥3，兩個(gè)單向閥均與油缸15相通；油缸15中充滿液壓油；磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器主要由勵(lì)磁線圈10、磁致伸縮棒體11、壓緊彈簧12和頂蓋13組成，勵(lì)磁線圈10套裝在磁致伸縮棒體11外部，磁致伸縮棒體11下端安裝在外殼9上，頂蓋13下端與磁致伸縮棒體11上端固定相連，壓緊彈簧12 —端和外殼9的內(nèi)部突起結(jié)構(gòu)固定相連，另一端與頂蓋13固定相連，壓緊彈簧12始終處于壓縮狀態(tài)，即頂蓋13始終被壓緊彈簧12壓緊，彈性膜片14中心安裝在頂蓋13上端，其邊緣安裝在外殼9上，彈性膜片14是具有高彈性的薄片，它在軸向可以有一定變形量，磁致伸縮棒體11在磁場(chǎng)的作用下可以沿長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)和縮短，當(dāng)勵(lì)磁線圈10通電產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，磁致伸縮棒體11會(huì)伸長(zhǎng)，彈性膜片14頂起，油缸15中的液壓油從第一單向閥2流出；當(dāng)勵(lì)磁線圈10斷電無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，磁致伸縮棒體11會(huì)縮短，彈性膜片14落下，液壓油從第二單向閥3回流進(jìn)入油缸15中。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥主要由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一換向閥5和第二換向閥6組成，如圖5所示，第一換向閥5和第二換向閥6均由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和閥體組成，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器主要由上殼體16、驅(qū)動(dòng)電極18、壓電陶瓷疊片19和輸出桿20組成，閥體主要由壓縮彈簧17、閥針22、活動(dòng)軸23和下殼體24組成，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和閥體通過(guò)杠桿21相連，壓電陶瓷疊片19 一端安裝在上殼體16上,另一端與杠桿21 —端相連,杠桿21另一端與活動(dòng)軸23相連，活動(dòng)軸23通過(guò)壓縮彈簧17固定在閥體的空腔中，活動(dòng)軸23可以在閥體內(nèi)沿軸向移動(dòng)，閥針22套裝并固定在活動(dòng)軸23上，閥針22可隨著活動(dòng)軸23在閥體內(nèi)移動(dòng)，閥針22與下殼體24之間封閉的空腔作為油腔，下殼體24的下端留有三個(gè)油口，包括左油口 25、中油口 26和右油口 27，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極18不通電時(shí)，壓電陶瓷疊片19不伸長(zhǎng)，閥針22將左油口 25堵住，中油口 26和右油口 27連通；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極18通電時(shí)，壓電陶瓷疊片19伸長(zhǎng)，推動(dòng)輸出桿20向右運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿21也向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)活動(dòng)軸23向左壓緊壓縮彈簧17，閥針22也隨之向左移動(dòng)，由此將壓電陶瓷疊片19的伸長(zhǎng)傳遞給閥針22，閥針22運(yùn)動(dòng)將右油口 27堵住，左油口 25打開(kāi)，左油口 25和中油口 26連通，由于壓電陶瓷疊片19的反應(yīng)十分迅速，因此壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥可以實(shí)現(xiàn)超高頻的油路切換。 雙桿液壓缸7主要由兩個(gè)活塞桿28和活塞29組成，被激振體8與活塞桿28相連，活塞29將雙桿液壓缸7分隔成兩個(gè)油腔，包括左油腔30和右油腔31，第一單向閥2通過(guò)第一換向閥5與雙桿液壓缸7的左油腔30連通，左油腔30與第一換向閥5的中油口 26相連，第二單向閥3先通過(guò)蓄能器4再通過(guò)第二換向閥6與雙桿液壓缸7的右油腔31連通，右油腔31與第二換向閥6的中油口 26相連；當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥換向后，第一單向閥2會(huì)通過(guò)第二換向閥6與右油腔31連通，而第二單向閥3則先通過(guò)蓄能器4再通過(guò)第一換向閥5與左油腔30連通。本實(shí)施方式中的雙桿液壓缸7為市售液壓雙桿液壓缸。本實(shí)施方式中的蓄能器4為市售液壓用蓄能器，蓄能器4主要作用是防止油路出現(xiàn)氣泡，并保證油路安全，調(diào)整油路壓力。磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)液壓油在油路流動(dòng)；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥實(shí)現(xiàn)油路高頻切換，兩者配合實(shí)現(xiàn)活塞29的高頻輸出。本發(fā)明的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器有兩種工作狀態(tài)，不同工作狀態(tài)通過(guò)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥改變油路的連接，如圖2所示，為本發(fā)明的電液激振器的第一種工作狀態(tài)，油缸15中的液壓油流出通過(guò)第一單向閥2、第一換向閥5和左油腔30連通，回流油路從右油腔31通過(guò)第二換向閥6、蓄能器4、第二單向閥3和油缸15連通，當(dāng)磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器伸長(zhǎng)時(shí)，擠壓油缸15使液壓油從第一單向閥2流出，沿油路通過(guò)第一換向閥5流入雙桿液壓缸7的左油腔30，推動(dòng)活塞桿28沿圖2中箭頭G方向運(yùn)動(dòng)，活塞桿28推動(dòng)被激振體8，使被激振體8受到激勵(lì)作用，活塞桿28的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)第二換向閥6的液壓油流入蓄能器4，當(dāng)磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器縮短時(shí)，油缸15體積擴(kuò)大，蓄能器4中液壓油從第二單向閥3流入油缸15，整個(gè)過(guò)程通過(guò)磁致伸縮驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)活塞桿28運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥換向時(shí)使油路發(fā)生改變，如圖3所示，為本發(fā)明的電液激振器的第二種工作狀態(tài)，油缸15中液壓油流出通過(guò)第一單向閥2、第一換向閥5和右油腔31連通；回流油路從左油腔30出發(fā)通過(guò)第二換向閥6、蓄能器4、第二單向閥3和油缸15連通；此時(shí)磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的伸縮使活塞桿28沿圖3中箭頭H方向運(yùn)動(dòng)，因此壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥的切換導(dǎo)致活塞桿28伸縮運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)被激振體8激勵(lì)。
權(quán)利要求
1.基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，包括: 與被激振體(8)通過(guò)活塞桿(28)相連的雙桿液壓缸(7)； 其特征在于，還包括: 與所述雙桿液壓缸(7)的左油腔(30)和右油腔(31)分別相連的兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥； 與所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連的磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵(I )，所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵(I)包括油缸(15 )和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，所述油缸(15 )和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器通過(guò)彈性膜片(14)分隔開(kāi)并通過(guò)外殼(9)封裝成為一體； 設(shè)置在所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵(I)上的開(kāi)口方向不同的兩個(gè)單向閥，所述兩個(gè)單向閥均與所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連； 設(shè)置在一個(gè)開(kāi)口向里的單向閥和一個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥之間的蓄能器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述兩個(gè)單向閥包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的開(kāi)口向外的第一單向閥(2)和開(kāi)口向里的第二單向閥(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥包括結(jié)構(gòu)相同的第一換向閥(5)和第二換向閥(6)，所述第一換向閥(5)與所述左油腔(30)相連，所述第二換向閥(6)與所述右油腔(31)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述第一換向閥(5)包括:上殼體(16)； 安裝在所述上殼體(16)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電極(18)、壓電陶瓷疊片(19)和輸出桿(20)，所述驅(qū)動(dòng)電極(18) —端伸出上殼體(16)內(nèi)部，另一端與所述壓電陶瓷疊片(19)相連，所述壓電陶瓷疊片(19)與所述輸出桿(20)相連； 與所述上殼體(16)通過(guò)杠桿(21)相連的下殼體(24); 安裝在所述下殼體(24)內(nèi)部的壓縮彈簧(17)、閥針(22)和活動(dòng)軸(23)，所述活動(dòng)軸(23)通過(guò)所述壓縮彈簧(17)固定在下殼體(24)的內(nèi)部，所述活動(dòng)軸(23)可沿軸向移動(dòng)，所述閥針(22 )套裝并固定在所述活動(dòng)軸(23 )上； 所述輸出桿(20)與所述杠桿(21)上端相連；所述杠桿(21)下端與所述活動(dòng)軸(23)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述下殼體(24)下端靠近所述閥針(22)的位置留有左油口(25)、中油口(26)和右油口(27)，所述中油口(26)始終處于充油狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器包括: 安裝在所述外殼(9)內(nèi)部中心的磁致伸縮棒體(11)； 套裝在所述磁致伸縮棒體(11)外部的勵(lì)磁線圈(10)； 與所述磁致伸縮棒體(11)上端固定相連的頂蓋(13)； 與所述外殼(9)的內(nèi)部突起結(jié)構(gòu)固定相連的壓緊彈簧(12)，所述壓緊彈簧(12)與所述頂蓋(13)固定相連，所述壓緊彈簧(12)始終處于壓縮狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述雙桿液壓缸(7)為市售液壓雙桿液壓缸。
8.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，其特征在于， 所述蓄能器(4)為市售液壓用蓄能器。
全文摘要
基于磁致伸縮驅(qū)動(dòng)電液激振器，解決了現(xiàn)有電液激振器存在的激振頻率低的問(wèn)題，該電液激振器包括與被激振體通過(guò)活塞桿相連的雙桿液壓缸；與雙桿液壓缸的左油腔和右油腔分別相連的兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥；與兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連的磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵包括油缸和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，油缸和磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器通過(guò)彈性膜片分隔開(kāi)并通過(guò)外殼封裝成為一體；設(shè)置在磁致伸縮驅(qū)動(dòng)泵上的開(kāi)口方向不同的兩個(gè)單向閥，兩個(gè)單向閥均與兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥相連；設(shè)置在一個(gè)開(kāi)口向里的單向閥和一個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)兩位三通換向閥之間的蓄能器。本發(fā)明通過(guò)磁致伸縮和壓電陶瓷能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)高頻激勵(lì)輸出。
文檔編號(hào)F15B21/12GK103075395SQ201310037249
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者李劍鋒, 徐振邦, 王建立 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所