经成为我国建筑工地必备的机械设备之。但混泥土泵车臂架系统的振动会使臂架产生疲劳，若不清楚臂架系统振动疲劳寿命，会导致安全事故。因此研制模拟臂架系统实际工况的振动试验机是非常重要的。运用数量分析与经验分析相结合的方法，运用液压激振原理，以型号臂架实际工作的振动情况为例，设计周期性激振试验台的液压系统。本文首先对液压系统进行总体方案设计，然后逐设计和选择液压系统元件，最后提出控制策略和液压站的组装形式。本文成果可用于实际臂架系统疲劳测试，在臂架系统的优化设计以及提高混泥土泵车整体可靠性等方面，具有重要意义。关键字臂架系统疲劳测试试验台液压激振第章绪论引言混泥土泵车及其臂架系统介绍混泥土泵车臂架激振试验背景及意义本论文主要研究内容第章液压系统的总体方案设计周期性激振试验机液压系统的设计要求液压系统工况分析选定液压系统工作压力液压系统原理图设计第章液压系统元件的设计与选取液压缸设计阀类元件的选取液压辅件的选取液压油箱的设计液压泵和电机的选取第章液压站的装配及控制策略液压站的结构类型控制阀的集成动力装置的设计液压系统的控制策略结论结束语参考文献第页共页第章绪论引言年我国政府工作报告中，李克强总理提出要统筹实施四大板块和三个支撑带战略组合。为实现中国梦，我国东部中部西部东北部将迎来现代化建设的新篇章，这些地区将建设批综合交通能源水利生态民生等重大工程项目。在当今的工程项目施工中，规模和难度不能和以前同日而语，很多著名工程如三项大坝的建设堪称人类历史上的奇迹，如果按照古代愚公移山的施工条件，即使在不缺乏人手的情况下，面对如此复杂和困难的施工建设，也只能望而生畏，止步不前。因此，原来的人力畜力已经远远不能满足我国现代化施工的要求同时为了促进社会和谐，改善工人的劳动条件，机械设备被用来从事大多数高风险高强度高难度的工作。目前在国家施工建设中，尤其是在城市中，基本都配备了各式各样的机械设备。机械设备是现代文明社会智慧的结晶，越来越广泛地使用到人类的生产活动中，对人类生活产生了深远的影响。从种程度上说，机械设备的优劣反应了个国家的强弱水平。随着我国以经济建设为中心的战略部署，改革开放三十多年来各个领域都取得了跨越式发展。为了提高工作效率和降低工作成本，如今的社会分工更加明确。科学技术是第生产力，每个行业均离不开机械的发展。围绕行业的需求，科技工作者们研发了人们耳熟能详的行业专用机械设备，如金融行业的点钞机混泥土行业中的混泥土泵车等。混泥土泵车及其臂架系统的介绍混泥土泵车，简称为泵车，是种将输送混泥土的泵送系统和用于布料的臂架系统集成在汽车底盘上的机械设备如图所示。通常，我们将混泥土泵车看做由六部第页共页分组成，分别是底盘部分臂架系统回转机构液压系统电气系统泵送系统。混泥土泵车是混泥土机械近十年来发展最快的装备之，在混泥土机械所占比例较大，也是保证工程建设低成本高质量和高速度的重要手段。混泥土泵车是种专门用来输送混泥土的机械，借助臂架系统可以将混泥土水平输送和垂直输送结合在起，并且能保证混泥土的均匀性和密实性。混泥土泵车因为装备有汽车底盘，所以移动起来很方便，也有利于商品混泥土的发展。底盘部分臂架系统回转机构液压系统电气系统泵送系统图型号混泥土泵车结构简图泵车主要用于建筑施工场地，能够满足施工现场各种混泥土输送要求。泵车具有浇筑质量好浇筑速度快布料范围广机动灵活环境污染少等优势，受到建筑市场的青睐。如今，泵车早已成为泵送混泥土施工机械的首选机械设备，在建筑施工过程中必不可少。上世纪初，德国开始研制混泥土泵，并取得了些研究成果，奠定了基础。上世纪年代中期，出现了划时代意义的产品混泥土输送泵车，并且装备了能够回转和伸缩的布料杆，大大提高了混泥土泵的机动性，使混泥土浇筑变得更加方便。从此，车第页共页载式混泥土泵取代了传统的固定式混泥土泵，泵车成为发展的主流方向。在年，全球爆发金融危机时，国家实行万亿救市政策，重点发展工程机械行业，许多大小工程机械企业进行了大规模的扩张，泵车技术也得到飞速发展，年月，三重工成功下线长度为的节臂架混泥土泵车，理论排量大，创造了泵送排量最大臂架长度最长和节数最多的三项世界纪录。目前，在混泥土泵行业中，三重工中联重科都处于世界领先地位。泵车的臂架系统是个典型的柔性多体系统。臂架系统是混泥土泵车的主要组成部分之，该系统是由连杆，臂架，连接件，液压缸和输送管组成的可折叠和展开的多个平面四连杆机构，对泵车的性能影响很大如图所示。臂架系统是在泵车工作过程中，输送管内部压力不连续以及混泥土浆体产生的冲击力作用，会使臂架系统产生周期性振动。臂架振动主要有两方面的危害方面是振动会影响浇筑精度，另方面是产生振动疲劳。臂架油缸臂架铰接轴连杆臂架油缸连杆臂架臂架油缸连杆连杆臂架臂架油缸连杆连杆臂架图混泥土泵车臂架简图第页共页混泥土泵车臂架系统激振试验背景及意义随着泵车在建筑施工上的广泛使用，泵车臂架系统的可靠性引起了有关人员的重视。有兴趣的科技工作人员花费了心血和时间去研究臂架系统，目前他们研究泵车臂架系统主要在以下几个方向从泵车液压系统不同工况的的仿真分析中得到液压系统对臂架运动的影响臂架系统在虚拟样机上的振动分析运动学仿真分析和动力学仿真分析运用各种方法对泵车臂架进行稳定性分析，如有限元分析等。长安大学的吕彭民汪红兵两位学者从液压系统对臂架运动影响的角度出发，详细分析了在不同峰值的液压缸冲击载荷作用下的臂架系统动态响应。他们指出液压冲击峰值大小与泵车的振动有着密切的关系。减小油缸液压冲击峰值可大大减小臂架结构的动应力，从而改善结构的疲劳寿命。沈阳建筑大学高凤阳教授在混泥土泵车臂架振动分析文中对臂架系统进行了振动分析，他通过建模和采用软件仿真，分析臂架的振动特性，掌握了泵车臂架系统部分振动规律。臂架姿态对振动的影响也较大，关节角度越小振动越大，为减小振动幅度提供了参考。在长安大学的王海英和胡新杰两位学者在混泥土泵车结构应力场分析与试验研究文中，从有限元分析方面，通过有限元建模，用相关软件进行静强度分析，然后在实验台验证了有限元计算结果。对比后，找出了臂架出现裂纹的原因并提出了改进方法。管很多的学者研究了臂架系统的振动特性，并提出了可行的减振方法，例如等人提出的模态控制方法。但是臂架系统的振动是不能消除的，臂架系统始终存在振动疲劳问题，而在疲劳试验这方面，大多数研究学者进行的是仿真实验，并没有设计试验机去测试。第页共页目前，市面上也有很多类型的振动试验机供应。大多数振动试验机测试的是中高频的小振幅振动，主要针对的是小型设备在生产制造，组装运输，工作使用过程中的振动试验。例如市面上典型的型号振动试验台如图所示，振动频率为至，振幅。虽然市面上也有改进版的型号，但其频率和振幅远远满足不了泵车臂架的振动试验需要。图型号振动试验台生活告诉我们，只有实践才是检验真理的唯标准。对于像臂架系统样的复杂振动系统，无论分析计算以及仿真多么精确，都必须要经过疲劳试验，以验证计算和仿真结果的正确性。因此，设计台以型号泵车臂架系统为振动测试对象的周期性激振试验机是必不可少的，然而由于时间和作者水平的有限，本论文设计的是周期性激振液压机的液压系统部分。本文的主要内容课题的任务包括完成激振试验机液压系统方案设计，参数指标激振频率，且频率连续可调系统驱动力不小于，试验机重量不大于可连续第页共页工作不低于分析驱动力与激振力以及各结构参数之间的关系完成液压系统方案设计，完成液压原理图以及关键元器件选型设计液压站主要零部件提出控制策略。论文的主要内容如下方案设计周期性激振试验机激振原理，液压系统回路设计液压系统结构设计液压缸设计油箱设计以及液压站设计液压元件的选取液压阀液压辅件液压泵以及电机的选用液压系统的控制策略用实现对液压系统的控制，使之满足工作要求。第页共页第二章液压系统的总体方案设计周期性激振试验机液压系统的设计要求周期性激振试验机根据臂架最大工作应力施加交变激振力，使臂架产生上下往复的周期运动，达到疲劳试验目的。所设计的液压系统产生的激振力频率在之间，且频率是连续可调的液压系统的驱动力不小于约，系统能够连续工作以上。液压系统工况分析本液压系统驱动的负载运动非常简单，只要使臂架系统产生上下往复的周期运动即可。臂架系统末端往复的实际运动速度与位移如图和图所示。臂架系统末端的实际运动速度与臂架系统振动疲劳关系可以忽略，为了简化运动的控制，假设在每个振动周期内的运动是匀速的。图臂架末端纵向位移仿真曲线第页共页图臂架末端纵向速度仿真曲线臂架系统仿真结果显示臂架末端位移振副，与实测值得误差为。计算实际振幅根据计算式得实践振幅，查阅相关资料，为了满足振动要求和根据振幅的平均值，振幅经略微修正后，取。根据臂架系统末端的直线往复运动状况，选取双作用液压缸作为液压系统的执行元件。选定液压系统工作压力液压系统的工作压力主要是根据负载的大小和设备类型来而定。同时，要兼顾执行元件的安装空间经济条件元件供应情况等客观限制条件。般来说，对于应用在不同场合的液压系统，其工作压力的选择可参考表表按负载选择工作压力负载工作压力第页共页由设计要求得，系统负载。由表知，选定的液压执行元件工作压力，参照流体传动系统及元件公称压力标准，初步选定液压执行元件的工作压力。液压系统原理图设计确定系统类型按油液的循环方式不同液压系统可分为开式系统和闭式系统两种。开式系统中，液压泵从油箱内吸入液压油，液压油经调速阀单向阀等控制阀后驱动执行元件，经过换向阀从回油管进油箱。闭式系统的液压泵进油油管直接连在执行元件的回油油管上，液压油只能在系统管路中循环。开式系统结构比较简单，油泵自吸性能好，还能利用油箱的沉淀杂质散热等功