适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的制作方法

本发明属于机械设计技术领域，涉及到振动模拟，具体涉及一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器。

背景技术：

高速履带车辆具有地面适应能力强的特点，广泛应用于国防领域。高速履带车辆行走系统的减振性能是高速履带车辆越野性、舒适性以及上部安装平台稳定性的重要保障。适应高速履带车辆道路模拟的振动模拟激振器通过对高速履带车辆负重轮施加垂直力，在测试实验室中测得与原始路况下几乎完全相同的作动器的位移数据，能够极大地消除或减少测试之前隐藏的缺陷，为优化设计高速履带车辆提供数据支撑，提高可靠性，并减少车辆运行过程中的故障率。

现有作动器的研究主要集中在伺服油缸，主要为如何实现高频响应、如何承载侧向力和如何实现防止扭转相关。申请号为“201910844226.2”的中国发明专利公开了一种用于常导磁浮车辆间隙传感器的高低温及振动试验台，它采用伺服油缸实现了常导磁浮车辆间隙传感器的小位移高频振动环境模拟；申请号为“201811601101.9”的中国发明专利公开了一种土工模型试验装置，提出了一种采用伺服油缸实现横向小位移振动环境模拟的装置。申请号为“201910416673.8”的中国发明专利公开了一种伺服油缸活塞的防转方法，它通过在伺服油缸防尘装置、伺服油缸缸套和伺服油缸缸体之间设置防转杆体实现活塞转动的限制。

高速履带车辆车重高达30多吨，在其负重轮连接平衡肘的作用下，作动器承受很大负载力，现有技术中存在的主要问题如下：采用的静压支撑要么需要配单一油源，要么供油压力不可调，适应能力差；高速履带车辆使用道路环境恶劣，需要进行模拟的激振器能进行宽频大位移的振动模拟，现有减振器已能实现高频模拟，但在宽频大位移方面无法满足需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器，实现了激振器的低摩擦宽频大位移振动模拟，适应能力强，响应快，调节方便，满足实验室测试要求。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器，包括尾座、油蓄能器、缸体、端盖、压盖、承台；所述尾座位于下方，用于提供基座和支撑；所述缸体位于尾座的上方，缸体的两端连接有端盖，缸体的正面安装有阀块和插装式背压阀，缸体的内部安装有一体化活塞杆；所述阀块的上部安装有电液伺服阀和插装式减压阀，阀块的下方安装有油蓄能器；所述一体化活塞杆的上部连接有压盖，压盖的上部与承台连接。

优选地，所述缸体的内部设有a口连接孔、b口连接孔、第二轴承内流孔和第二缓冲内流孔；所述阀块内设有a口流道、b口流道、第三轴承内流孔、第四轴承内流孔、p口流道、t口流道、第三缓冲内流孔、第四缓冲内流孔和p口过渡孔，阀块的左侧连接有高压油接头和泄油口接头，右侧安装有回油口接头。

优选地，所述阀块下方的左右两侧各装有一个油蓄能器。

优选地，所述一体化活塞杆采用活塞和活塞杆一体、双对称出杆的结构，内部中空；一体化活塞杆的活塞部分上设有缓冲台肩、平衡槽和圆柱形凹坑；一体化活塞杆的上部通过螺纹连接压盖，压盖的上部通过螺纹与承台连接；承台内部设有定位槽，压盖一侧安装有加速度计；所述一体化活塞杆的上部内孔通过螺栓连接有位移连杆固定座，一体化活塞杆的下部通过螺纹连接有防扭导向套。

优选地，所述防扭导向套对称设有两处导向凸台，与尾座的导向槽间隙配合；尾座的上部通过螺栓连接下部端盖，尾座的底部螺纹孔连接有锁紧螺母；锁紧螺母内部放置有楔形定位块；楔形定位块与楔形半卡接触；楔形半卡通过螺栓连接在锁紧螺母上，并压紧开槽弹性体，开槽弹性体抱紧位移传感阀体完成位移传感器固定。

优选地，所述位移传感阀体的内部安装有铁芯，所述铁芯与位移连杆通过螺纹连接，所述位移连杆通过螺纹连接在位移连杆固定座上。

优选地，所述端盖包括轴承储油槽、缓冲储油槽、缓冲凹腔、第一轴承内流孔和第一缓冲内流孔，通过三道密封实现两个储油槽分离。

优选地，所述一体化活塞杆与端盖的连接部分设置有供油压力可调的静压支撑，活塞部分采用间隙密封。

进一步地，所述间隙在45-55μm。

优选地，所述尾座通过螺栓固定在地面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)能实现激振器的低摩擦宽频大位移振动模拟，位移±150mm，激振力达到200kn，激振频率0.1-50hz可调。

(2)集成插装减压阀调节一体化内置静压轴承的供油压力时作动器承受侧向力，适应能力更强。

(3)活塞中空且采用设置织构的间隙密封，摩擦力更小，响应更快。

(4)活塞尾部设置三角槽与油缸端盖形成节流缓冲，后串联一插装式背压阀，缓冲能力更强。

(5)位移传感器分置油缸两头安装，解决了大位移传感测量所需安装空间问题，传感器体通过楔形半卡环抱紧开槽弹性体抱紧固定，传感器体位置调节方便。

(6)充分利用活塞杆端螺纹，在活塞杆端安装一防扭导向套，导向套内部与活塞杆定位同心，外部设置导向台与支撑底座导向槽间隙配合，在维持活塞加工成本、不增加安装空间基础上，限制了活塞转动。

附图说明

图1是本发明所提供的一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的结构示意图。

图2是本发明所提供的一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的a-a剖视图。

图3是本发明所提供的一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的b-b剖视图。

图4是本发明所提供的一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的c-c剖视图。

图5是本发明所提供的一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的d-d局部剖视图。

图6是图3中的e局部放大图。

图7是图3中的f局部放大图。

图8是活塞的局部放大图。

附图标记说明：1、尾座；2、油蓄能器；3、阀块；4、高压油接头；5、泄油口接头；6、插装式减压阀；7、电液伺服阀；8、回油口接头；9、插装式背压阀；10、缸体；11、端盖；12、一体化活塞杆；13、压盖；14、加速度计；15、承台；16、位移连杆固定座；17、位移连杆；18、静压支撑；19、位移传感阀体；20、铁芯；21、防扭导向套；22、锁紧螺母；23、楔形定位块；24、楔形半卡；25、开槽弹性体；101、a口连接孔；102、b口连接孔；103、第二轴承内流孔；104、第二缓冲内流孔110、轴承储油槽；111、缓冲储油槽；112、缓冲凹腔；113、第一轴承内流孔；114、第一缓冲内流孔；120、缓冲台肩；121、平衡槽；122、圆柱形凹坑；301、a口流道；302、b口流道；303、第三轴承内流孔；304、第四轴承内流孔；305、p口流道；306、t口流道；307、第三缓冲内流孔；308、第四缓冲内流孔；309、p口过渡孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器，包括尾座1、油蓄能器2、缸体10、端盖11、压盖13、承台15；所述尾座1位于下方，用于提供基座和支撑；所述缸体10位于尾座1的上方，缸体10的两端连接有端盖11，缸体10的正面安装有阀块3和插装式背压阀9，缸体10的内部安装有一体化活塞杆12；所述阀块3的上部安装有电液伺服阀7和插装式减压阀6，阀块3的下方安装有油蓄能器2；所述一体化活塞杆12的上部连接有压盖13，压盖13的上部与承台15连接。

具体地，如图2-图5所示，所述缸体10的内部设有a口连接孔101、b口连接孔102、第二轴承内流孔103和第二缓冲内流孔104；所述阀块3内设有a口流道301、b口流道302、第三轴承内流孔303、第四轴承内流孔304、p口流道305、t口流道306、第三缓冲内流孔307、第四缓冲内流孔308和p口过渡孔309，阀块3的左侧连接有高压油接头4和泄油口接头5，右侧安装有回油口接头8。

所述阀块3下方的左右两侧各装有一个油蓄能器2。

具体地，所述一体化活塞杆12采用活塞和活塞杆一体、双对称出杆的结构，内部中空；一体化活塞杆12的活塞部分上设有缓冲台肩120、平衡槽121和圆柱形凹坑122，如图8所示；一体化活塞杆12的上部通过螺纹连接压盖13，压盖13的上部通过螺纹与承台15连接；承台15内部设有定位槽，压盖13一侧安装有加速度计14；所述一体化活塞杆12的上部内孔通过螺栓连接有位移连杆固定座16，一体化活塞杆12的下部通过螺纹连接有防扭导向套21。

具体地，如图6和图7所示，所述防扭导向套21对称设有两处导向凸台，与尾座1的导向槽间隙配合；尾座1的上部通过螺栓连接下部端盖11，尾座1的底部螺纹孔连接有锁紧螺母22；锁紧螺母22内部放置有楔形定位块23；楔形定位块23与楔形半卡24接触；楔形半卡24通过螺栓连接在锁紧螺母22上，并压紧开槽弹性体25，开槽弹性体25抱紧位移传感阀体19完成位移传感器固定。

所述位移传感阀体19的内部安装有铁芯20，所述铁芯20与位移连杆17通过螺纹连接，所述位移连杆17通过螺纹连接在位移连杆固定座16上。

所述端盖11包括轴承储油槽110、缓冲储油槽111、缓冲凹腔112、第一轴承内流孔113和第一缓冲内流孔114，通过三道密封实现两个储油槽分离。

所述一体化活塞杆12与端盖11的连接部分设置有供油压力可调的静压支撑18，活塞部分采用间隙密封。

所述间隙在45-55μm。

所述尾座1通过螺栓固定在地面。

实施例

一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器，包括尾座1、油蓄能器2、缸体10、端盖11、压盖13、承台15，具体结构如下：

缸体10内部设有a口连接孔101、b口连接孔102、第二轴承内流孔103、第二缓冲内流孔104；缸体10两端连接有端盖11，正面安装有阀块3和两个插装式背压阀9，内部安装有一体化活塞杆12。

阀块3内设有a口流道301、b口流道302、第三轴承内流孔303、第四轴承内流孔304、p口流道305、t口流道306、第三缓冲内流孔307、第四缓冲内流孔308和p口过渡孔309；阀块3的上部安装有电液伺服阀7和插装式减压阀6，左面连接有高压油接头4和泄油口接头5，右面装有回油口接头8，下面的左右两侧各装有一个油蓄能器2。

一体化活塞杆12采用活塞和活塞杆一体、双对称出杆的结构，内部中空，其活塞部分上设有缓冲台肩120、平衡槽121和圆柱形凹坑122。一体化活塞杆12上部通过螺纹连接有压盖13，压盖13通过螺纹与承台15连接，承台15内部设置有定位槽，压盖13里安装有加速度计14；一体化活塞杆12的上部内孔通过螺栓连接有位移连杆固定座16，下部通过螺纹连接有防扭导向套21。

防扭导向套21对称设有两处导向凸台，与尾座1的导向槽间隙配合。尾座1的上部通过螺栓连接下部端盖11，其底部螺纹孔连接有锁紧螺母22。锁紧螺母22内部放置有楔形定位块23；楔形定位块23与楔形半卡24接触。楔形半卡24通过螺栓连接在锁紧螺母22上，并压紧开槽弹性体25，开槽弹性体25抱紧位移传感阀体19完成位移传感器固定。位移传感阀体19内部安装有铁芯20，铁芯20与位移连杆17通过螺纹连接，位移连杆17通过螺纹连接在位移连杆固定座16上。

为保证静压支撑的支撑和大负载缓冲的实现，端盖11设置有轴承储油槽110和缓冲储油槽111，通过三道密封实现两个储油槽分离。

一种适应高速履带车辆道路模拟的宽频大位移振动模拟激振器的主要功能如下：

低摩擦和大侧向力承载：一体化活塞杆12与端盖11连接部分设置供油压力可调的静压支撑18，活塞部分采用间隙密封，间隙在45-55um，同时活塞上设有圆柱凹坑122(凹坑直径为1-1.1倍密封间隙，深度为1倍凹坑直径)，使活塞运动时在活塞部分更易形成动压油膜降低摩擦，同时增大侧向承载能力。静压支撑工作原理如下：高压油从高压油接头4进入阀块3，经过p口流道305进入插装式减压阀6的a口，插装式减压阀6的b口与第四轴承内流孔304连通。高压油进过调压后经第四轴承内流孔304和第三轴承内流孔303，进入缸体10的第二轴承内流孔103，再通过端盖11的第一轴承内流孔113进入端盖11与一体化活塞杆12的密封腔，形成静压支撑18。

大负载缓冲：利用活塞端部缓冲台肩与端盖缓冲腔的节流和插装式背压阀，通过背压可调的节流缓冲增大缓冲力，满足大负载加载要求。一体化活塞杆12的活塞部分两端设置有缓冲台肩120(其上设置有多道三角槽)，运动到行程终点时，若缓冲区压力未达到插装式背压阀时形成一液压弹垫缓冲，若压力超过调定值，缓冲台肩120与端盖11的缓冲凹腔112形成阀口节流，背压阀的使用增大了缓冲力。油液从缓冲凹腔112经过第一缓冲内流口114进入缓冲储油槽111，并与插装式背压阀9的p口连通。油液流出插装式背压阀9的t口，然后流入缸体10的第二缓冲内流口104，并流经阀块3的第三缓冲内流孔307和第四缓冲内流孔308，流入泄油口接头5。

防扭：防扭导向套21对称设有两处导向凸台，与尾座1的导向槽间隙配合。尾座1的上部通过螺栓连接下部端盖11，其底部螺纹孔连接有锁紧螺母22。锁紧螺母22内部放置有楔形定位块23。楔形定位块23与楔形半卡24接触。楔形半卡24通过螺栓连接在锁紧螺母22上，并压紧开槽弹性体25，开槽弹性体25抱紧位移传感阀体19完成位移传感器固定。

位移传感安装：锁紧螺母22通过螺纹与尾座1连接；锁紧螺母22内部放置有楔形定位块23。楔形定位块23与楔形半卡24接触。楔形半卡24通过螺栓连接在锁紧螺母22上，并压紧开槽弹性体25，开槽弹性体25抱紧位移传感阀体19完成位移传感器固定。位移传感阀体19内部安装有铁芯20，铁芯20与位移连杆17通过螺纹连接，位移连杆17通过螺纹连接在位移连杆固定座16。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。