摘要：液压激振器是矿用振动筛液压系统中最关键的元件，在分析液压激振器工作原理和压力变化规律的基础上开发设计了一种液压脉冲系统，并通过实验测试得到了液压脉冲系统中液压缸有杆腔压力和无杆腔压力的波动规律，证明了压力波动呈周期性变化趋势，其波动频率受激振器激振频率的独立控制，各管路压力波的产生是系统流量波动和水锤耦合作用的结果。液压激振最大振幅随液压系统压力的增加而增加，当液压系统压力超过6MPa以后最大振幅增加的不是很明显。
关键词：液压脉冲系统；激振器；压力波动；实验测试
1液压脉冲系统工作原理
液压脉冲系统是振动筛产生振动的根源，通过调节液压系统压力的变化来转化成液压缸的振动，从而达到振动筛工作的目的，液压脉冲系统的工作原理如图1所示。液压脉冲系统主要是依靠一个旋转式激振器的周向运动实现的，由信号电机驱动，而信号电机由变频器控制。激振器的进油口在轴心处，四周设置4个均匀的油液出口，出去的压力油液直接与液压缸的无杆腔连接，驱动液压缸运动。激振器每旋转1周便会产生4次液压变化，即液压脉冲，液压缸便在此作用下产生不断的往复运动的振动效果。液压泵站输出的高压油液通过高压管路进入振动油缸的无杆腔，同时也进入旋转阀腔;电机带动旋转阀芯旋转，当阀芯转到相应位置时，无杆腔与回油管路导通，在高压油液的作用下，活塞向下运动，反之亦然，这便形成了1组振动。激振器的振动幅度可以通过调节液压系统压力大小来控制；振动频率可以通过调节电机的转速来控制。
2压力变化规律的理论分析
液压脉冲系统激振器全开口通流状态下的2种工作状态的液流情况如图2所示。当活塞向上运动时，上下腔连通，系统不回液；当活塞向下运动时，系统回液，两腔断开。激振器在1个工作周期内，激振液压缸系统有2次进液、2次回液；有杆腔液体在连接管道内流入和流出液腔2种状态下交替，无杆腔液体在流入液腔和从液腔回液2种状态下交替；对于液压缸活塞的运动出现2个周期的往复运动。结合激振系统在工作期间发生的液流变化，以分段方式测试活塞振动特性。其中，处于液压缸活塞往上移动的过程中，振动质体也保持同样的运动方向，此时来自液压缸有杆腔的液体经过各通道到达无杆腔中。
3实验研究
（1）实验系统。本文设计开发的液压脉冲系统产生的振动主要是为了提高振动筛分能力。以BJQ300-BJW700型矿用液压振动筛为例进行研究，实验以振动筛为实验载体，激波式液压系统为激振源，搭建液压振动筛系统。液压振动筛以液压缸作为振动筛的激振器，液压缸的活塞杆与筛箱刚性联接，2个液压缸对称安装在筛箱两侧的重心位置。液压振动筛的液压原理如图3所示。振动筛的筛体参振质量440kg，弹簧刚度116kN/m。测点1测试的是液压缸有杆腔压力变化；测点2测试的是液压缸无杆腔压力变化。
（2）实验结果及分析。溢流阀调定压力4MPa、变频器设定频率为30Hz时系统液压缸两液腔（测点1和测点2）压力的时域波形图如图4所示。1.液压缸有杆腔压力2.液压缸无杆腔压力振幅对振动筛分能力影响很大，不同液压系统压力下最大的振幅变化情况如图5所示。由图5可知，液压系统中液压缸有杆腔压力和无杆腔压力随液压系统压力的增加呈现增加的变化规律，这符合液压系统的基本规律。当液压系统压力超过6MPa以后最大振幅增加的不是很明显，所以考虑到液压系统的负担和成本问题，控制液压系统压力在6MPa是比较合理的。应用AMESim软件仿真得到充液管路出口的压力曲线，如图6所示。可以根据压力参数来反馈液压作用效果，通过分析波动曲线可知制动过程受到多种复杂因素的影响。延长充液管路后，会减小波动程度，这是由于波动性在更长管路上的衰减会不断增加而导致的。对不同入口压力（1~5MPa）下的瞬时液压控制系统充液管路压力波动特性进行测定，并对出口压力的峰值进行输出整理，得到不同充液管路直径下的压力峰值，如表1所示。由表1可知，压力变化的程度随着管径尺寸的减小而呈现越来越剧烈的变化趋势，充液管路出口的压力损失随着管径尺寸的减小而减小。随着入口压力的增加，充液管路出口的峰值也发生增加，这符合液压系统的基本控制规律。
4结语
在分析液压激振器工作原理和压力变化规律的基础上开发设计了一种液压脉冲系统，并通过实验测试得到了液压脉冲系统中液压缸有杆腔压力和无杆腔压力的波动规律，证明了压力波动呈周期性变化趋势，其波动频率受激振器激振频率的独立控制，随液压系统压力的增加呈现增加的变化规律，当液压系统压力超过6MPa以后最大振幅增加的不是很明显。
作者:温禄淳 单位:煤科集团沈阳研究院有限公司检测分院 煤矿安全技术国家重点实验室
