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摘要：液壓激振器是礦用振動篩液壓系統中最關鍵的元件，在分析液壓激振器工作原理和壓力變化規律的基礎上開發設計了一種液壓脈沖系統，并通過實驗測試得到了液壓脈沖系統中液壓缸有桿腔壓力和無桿腔壓力的波動規律，證明了壓力波動呈周期性變化趨勢，其波動頻率受激振器激振頻率的獨立控制，各管路壓力波的產生是系統流量波動和水錘耦合作用的結果。液壓激振最大振幅隨液壓系統壓力的增加而增加，當液壓系統壓力超過6MPa以后最大振幅增加的不是很明顯。
關鍵詞：液壓脈沖系統；激振器；壓力波動；實驗測試
1液壓脈沖系統工作原理
液壓脈沖系統是振動篩產生振動的根源，通過調節液壓系統壓力的變化來轉化成液壓缸的振動，從而達到振動篩工作的目的，液壓脈沖系統的工作原理如圖1所示。液壓脈沖系統主要是依靠一個旋轉式激振器的周向運動實現的，由信號電機驅動，而信號電機由變頻器控制。激振器的進油口在軸心處，四周設置4個均勻的油液出口，出去的壓力油液直接與液壓缸的無桿腔連接，驅動液壓缸運動。激振器每旋轉1周便會產生4次液壓變化，即液壓脈沖，液壓缸便在此作用下產生不斷的往復運動的振動效果。液壓泵站輸出的高壓油液通過高壓管路進入振動油缸的無桿腔，同時也進入旋轉閥腔;電機帶動旋轉閥芯旋轉，當閥芯轉到相應位置時，無桿腔與回油管路導通，在高壓油液的作用下，活塞向下運動，反之亦然，這便形成了1組振動。激振器的振動幅度可以通過調節液壓系統壓力大小來控制；振動頻率可以通過調節電機的轉速來控制。
2壓力變化規律的理論分析
液壓脈沖系統激振器全開口通流狀態下的2種工作狀態的液流情況如圖2所示。當活塞向上運動時，上下腔連通，系統不回液；當活塞向下運動時，系統回液，兩腔斷開。激振器在1個工作周期內，激振液壓缸系統有2次進液、2次回液；有桿腔液體在連接管道內流入和流出液腔2種狀態下交替，無桿腔液體在流入液腔和從液腔回液2種狀態下交替；對于液壓缸活塞的運動出現2個周期的往復運動。結合激振系統在工作期間發生的液流變化，以分段方式測試活塞振動特性。其中，處于液壓缸活塞往上移動的過程中，振動質體也保持同樣的運動方向，此時來自液壓缸有桿腔的液體經過各通道到達無桿腔中。
3實驗研究
（1）實驗系統。本文設計開發的液壓脈沖系統產生的振動主要是為了提高振動篩分能力。以BJQ300-BJW700型礦用液壓振動篩為例進行研究，實驗以振動篩為實驗載體，激波式液壓系統為激振源，搭建液壓振動篩系統。液壓振動篩以液壓缸作為振動篩的激振器，液壓缸的活塞桿與篩箱剛性聯接，2個液壓缸對稱安裝在篩箱兩側的重心位置。液壓振動篩的液壓原理如圖3所示。振動篩的篩體參振質量440kg，彈簧剛度116kN/m。測點1測試的是液壓缸有桿腔壓力變化；測點2測試的是液壓缸無桿腔壓力變化。
（2）實驗結果及分析。溢流閥調定壓力4MPa、變頻器設定頻率為30Hz時系統液壓缸兩液腔（測點1和測點2）壓力的時域波形圖如圖4所示。1.液壓缸有桿腔壓力2.液壓缸無桿腔壓力振幅對振動篩分能力影響很大，不同液壓系統壓力下最大的振幅變化情況如圖5所示。由圖5可知，液壓系統中液壓缸有桿腔壓力和無桿腔壓力隨液壓系統壓力的增加呈現增加的變化規律，這符合液壓系統的基本規律。當液壓系統壓力超過6MPa以后最大振幅增加的不是很明顯，所以考慮到液壓系統的負擔和成本問題，控制液壓系統壓力在6MPa是比較合理的。應用AMESim軟件仿真得到充液管路出口的壓力曲線，如圖6所示。可以根據壓力參數來反饋液壓作用效果，通過分析波動曲線可知制動過程受到多種復雜因素的影響。延長充液管路后，會減小波動程度，這是由于波動性在更長管路上的衰減會不斷增加而導致的。對不同入口壓力（1~5MPa）下的瞬時液壓控制系統充液管路壓力波動特性進行測定，并對出口壓力的峰值進行輸出整理，得到不同充液管路直徑下的壓力峰值，如表1所示。由表1可知，壓力變化的程度隨著管徑尺寸的減小而呈現越來越劇烈的變化趨勢，充液管路出口的壓力損失隨著管徑尺寸的減小而減小。隨著入口壓力的增加，充液管路出口的峰值也發生增加，這符合液壓系統的基本控制規律。
4結語
在分析液壓激振器工作原理和壓力變化規律的基礎上開發設計了一種液壓脈沖系統，并通過實驗測試得到了液壓脈沖系統中液壓缸有桿腔壓力和無桿腔壓力的波動規律，證明了壓力波動呈周期性變化趨勢，其波動頻率受激振器激振頻率的獨立控制，隨液壓系統壓力的增加呈現增加的變化規律，當液壓系統壓力超過6MPa以后最大振幅增加的不是很明顯。
作者:溫祿淳 單位:煤科集團沈陽研究院有限公司檢測分院 煤礦安全技術國家重點實驗室
