1 概述
随着铁路列车运行速度的不断提高，对列车设备的产品质量要求也不断提高，因此必需对车载设备进行更严格的环境试验。2．5×2．5 m 二维液压振动台系统就是为了满足铁路机车空调机组生产厂家对其产品进行振动和冲击试验而设计的。
2 技术指标与技术要求
1)振动台技术指标与技术要求
(1)台面尺寸：2500×2500 mm ；
(2)振动方向：Z(垂直)， X(水平)；
(3)振动方式：垂直方向振动台面与水平方向振动台面分别由2个液压振动台驱动；
(4)负载质量：(不含台面、活塞等)≤1200 kg；
(5)振动频率：1～100 Hz；
(6)最大位移：±10．mm；
(7)最高速度：±31．4 cm／s(推荐值)。根据油源容量，可以适当扩展；
(8)最大加速度：50 m／s2；
(9)振动波形：正弦，随机，冲击。
2)最大振动功能
设计中既要满足现有铁标对振动试验的要求、又要考虑到尽量提高液压振动台的最大振动功能，以适应铁路空调技术进步和产品更新换代对振动试验台的技术要求。确定1～5 Hz频率段，最大位移振幅为10mm，5 Hz时的加速度可到10 m／s ；5～25．34 Hz频率段，最高速度可到31．4 cm／s，10 Hz时的加速度可到20 m／s ；15 Hz时的加速度可到30 m／s ；25．34 Hz时的加速度可到50m／s ；25．34—65Hz频率段，最大加速度可到50 m／s2；65～100 Hz频率段为自然衰减段，
取决于振动台系统的综合频率特性。
3 液压振动台系统构成
液压振动台系统的构成如图1所示。由1套垂直振动台、1套水平振动台、2台不同流量规格的高频电液伺服阀、2套伺服控制器、1套工作台面、4组垂直导向立柱、2组水平导轨、1套液压油源(含主油路和辅助油路)及其控制、1套油温冷却装置、1套数控系统(包含正弦控制系统、随机控制系统和冲击控制系统)及管道系统、垂直振动基础、水平振动基础等部分构成。
图1 结构示意图
4 液压振动台各部分设计
(1)液压油源液压振动台油源主油路采用多组高压柱塞泵。压力控制主阀采用二通插装阀、压力调节采用带压力限制的比例阀控制盖板及其比例压力阀。辅助油路采用柱塞式变量泵，向伺服阀先导级和振动台静压轴承供油，液压泵的压力调节采用DBW卸荷式溢流阀，便于空载启动、自动加压、自动卸载控制。
主油路设计有2只蓄能器组用以稳定系统压力。
系统中设计有吸油过滤器、高压过滤器、回油过滤器用以净化油液，确保系统正常工作。
液压振动台系统工作时产生大量的热量，因此系统中设计有冷却面积足够大的、并且散热效果好的板式冷却器和独立的循环液压泵系统进行系统液压油冷却。考虑到节水，采用冷却水塔、水泵机组进行循环冷却。
液压油源设计有系统主压力、先导压力、轴承压力传感器及其数字显示，可以远程监控系统压力。液压油源控制采用可编程控制器实现液压站的各种逻辑控制功能，各种检测及控制信号通过输入继电器将各部分相关信息送人PLC，经PLC中控制程序进行逻辑处理后，由输出继电器去完成泵组启停、故障指示、报警及保护等相关控制操作。
液压油源另外还设计有液位计、温度计、压力继电器、过滤器堵塞检测等装置，通过油源电控控制对油源系统进行检测、监视、显示和安全保护。
(2)振动台体振动台体采用静压轴承支撑以抵抗弯矩和提高工作可靠性。活塞轴密封采用进口组合
密封圈密封。
(3)电液伺服阀系统采用动圈两级滑阀式高频大流量电液伺服阀进行伺服控制，以保证满足液压振动台高频振动的要求。
(4)台面及导向工作台面采用铝合金铸件，以减轻运动部分的质量。垂直振动采用4个立柱及滑动轴套进行导向。水平振动采用2组滑动导轨进行导向。
(5)伺服控制部分伺服控制部分的工作原理方框图如图2所示，它由台位移和阀位移2个控制环组
成。G1为数控系统输出或定频信号源输出，E1为G1与台位移反馈信号F1的差，E1经主控制增益调节K1处理后，产生阀控制环的给定信号G2， 1为台位移反馈系数，E2为G2与阀位移反馈信号F’2的差，E2经阀控制增益调节K2处理后，产生阀控制电压信号V，V经过功率放大后形成驱动伺服阀的电流I，驱动伺服阀工作，为阀位移反馈系数，根据不同试验要求调节K1、K2、p1、 可以改善伺服阀和系统的特性，保证较高的跟踪精度和稳定性，降低系统非线性影响，达到最佳控制效果。
图2 振动台模拟控制部分工作原理方框图
(6)数控系统振动台数字控制系统主要由计算机主机、信号发生器、程控放大器、多通道采集系统、多路滤波器、控制软件等组成。完成正弦控制、随机控制和冲击控制。正弦控制实现位移、加速度定频定振和扫频定振控制；随机控制实现加速度多频段功率谱控制、加速度有效值控制；冲击控制实现加速度半正弦控制。
5 结论
该振动台系统设计指标满足TB／T2432、TB／T2700、TB／T3058铁标对机车空调机组进行振动和冲击试验的要求。该振动台系统操作简捷，也可满足同类机车设备的振动冲击试验要求，为机车设备可靠性研究和产品质量的提高提供了必不可少的手段。 汇荣流体（http://www.servo-valve.cn/） |
