力反馈电液伺服阀振动分析

1、一种力反馈电液伺服阀的振动分析回演节晓孔Cj沔GR双喷嘴挡板式力反馈电液流量伺服阀工作原理：通过电一机械转换元件控制挡板弯曲，使得挡板两端喷嘴处的油压发生变化，从而使阀芯两端的油液压力不同产生压差，使阀芯移动阀口打开，阀芯移动时又带动反馈杆发生弯曲去阻止挡板的弯曲降低两喷嘴出的压差，当挡板与反馈杆的变形达到平衡时阀芯保持一定的开度不再移动。此阀在工作过程中具有三种振动形式：阀芯的冲击振动、阀芯的颤振、阀体整体振动。阀芯的冲击振动，造成这种冲击振动的主要原因时液压油的回油冲击，因为当液压阀工作时，随着阀芯的运动，常使压力差很大的两个油路连接，此时高压油将会瞬间冲进低压油区，从而产生液压油的回油冲

2、击，造成液压阀芯的振动。此振动相当于单自由度系统的自由振动中有阻尼振动系统，振动的系统模型如图：图中F为瞬时冲击力。由牛顿定律有mx=-（c1，c2）x-（k1，k2）x令c=GGk=k"k2所以(1)这就是有粘性阻尼的振动系统的自由振动微分方程。为求解，设st、.x=e其中s为特定常数,带入(1)式得(s2,s,*)est=0mm可见式(2)满足式(1)，亦即式(2)是式(1)的解，只要有2ck-s，s，=0mm这个代数方程称为方程(1)的特征方程，有两个根s1,s2,为:cIfc.2k福-',2m、于是微分方程(1)的通解为x=B1e*tB2es2t(3)(4)(5)式中

3、，B1和B2为任意常数，决定于运动的初始条件。当S,&相等时的阻尼系数值，称为临界阻尼系数。记为Cc即:cc=2mJ*=2m】n=2/km(6)(7)引入阻尼比则特征方程的根变为s1,2=(_匚±J匚21)con对解式(5)的性质有；<1,；=1,；:>1的三种请况，它们分别是小阻尼情况、临界阻尼情况、大阻尼情况。通过阀的样本知匚=0.7可知此处为小阻尼情况小阻尼情况(即'<1)此时特征方程的根§,2=-知±j硕-匚2斜解式(5)为x=广刨(8落+B2e%k知)令S=小_匚2斜0通常称为有阻尼自由振动的圆频率。设在t=0时，有x=

4、x0,x=x0,A=B1+B2,A2=i(B1+B2),A=Asin?,；%=Acos甲则方程的解可化简为：x=Aentsin(dt:)设在t=0时，有x=Xo,X=x：,则代入解式上式及导数得：x=Aetdcos(odt+)一匚斜sindt+8)】在t=0时有：,x0=Asin中，x=A(缶dcos中一匚®nsin平)或x0=Acos平-'d,tan'g)x+Wx0解得：A=x2-d土Ae乌t之内,将A与平代入化简后的解式即得系统对于初始条件x0与x0的响应。由解式可见，系统振动已不再是等幅的简谐振动，而是振幅被限制在曲线随时间不断衰减。阀芯的颤振，为了提高伺服阀的灵敏度而叠加在伺服阀输入信号中的一种高频幅值信号，这样可以使伺服阀处于一个高频低幅值的振动状态，以消除摩擦及运动之间的游隙；同时由于高速振动，阀口不易堵塞。此振动过程相当于，但自由度系统的强迫振动中的对简谐激励的相应，系统模型为：此处的F为简谐激励F=F0sint这一系统的运动微分方程为mxcxkx=F0sint这个但自由度强迫振动的微分方程的全部解包括两部分，一是通解x1,二是特解,即:x=x1x2阀整体的振动，伺服阀通过螺栓连接在系统中，其在工作时受到来自系统内部及系