抗震阻尼器试验台的设计

隔震装置阻尼机构的参数设计与振动台试验作者：***来源：《振动工程学报》2024年第01期摘要為了改善浮放物体隔震装置中阻尼力的施加方式，研制出一款阻尼机构。

对其构造和工作机理进行阐述，推导出了它的力学特征表达式，并验证了分析模型的准确性。

结合某文物隔震装置的目标性能，利用数值方法对阻尼机构的参数进行设计，并对比振动台试验。

结果表明：该阻尼机构结构简单，性能稳定；经阻尼参数优化后的隔震装置在满足位移限值的情况下达到了设定的隔震目标；试验与数值分析结果相吻合，证明了阻尼机构参数设计的正确性，同时也检验了隔震装置的安装和运行质量。

其中，试验与数值分析结果的吻合程度，尤其是位移时程曲线的吻合程度，可为浮放物体隔震装置的方案对比和质量评估提供思路。

关键词隔震装置; 阻尼机构; 数值分析; 振动台试验; 丝杠; 浮放物体引言以浮放方式放置于基础平台上的物体，如文物、艺术品、仪器设备等容易在地震作用下造成损坏［1‑4］。

近些年来，随着隔震技术的发展以及保护理念的提升，国内外学者针对浮放物体的防震保护相继开展了大量研究［5‑8］，并研发出了许多类型的被动式隔震装置［9‑11］。

这些装置可看作是利用零部件的相互配合形成的独立且完整的机械系统，承载力一般较小，具有造价低、易维护等优点。

不过，它们大多采用摩擦力作为阻尼力，运动过程中摩擦力基本为恒定值，以后若变换用途，阻尼参数也不易调整；由于浮放物体的质量较轻，如何精确控制各零部件之间的耗能，在加工和组装过程中具有较大的难度，因而许多对阻尼特性的描述都含糊不清且同规格装置的性能也存在差异。

而传统直线型阻尼器限于自身长度，在中小型隔震装置中很难全程施加阻尼力，且易漏油、难更换；若采用皮带（或绳索）与阻尼器的搭配方式，输出的阻尼力又不够稳定。

现实中，除了安全可靠，往往希望阻尼机构既能够根据需求设定相应的阻尼值，后期又可便捷的调整。

为此，本文发明了一款阻尼机构［12］，使之能够较好地应用于浮放物体的隔震装置中。

电液伺服控制试验台作为测试材料、构件乃至整机性能的设备，因输出功率大、动态响应快等特点而在航空航天、车辆、船舶、建筑、机械等领域广泛应用。

阻尼器综合性能试验台是一种典型的电液伺服控制系统，其研制涉及到机械制造、材料、自动控制、计算机、材料热处理、流体力学、材料力学等多门学科。

同普通的电液伺服万能材料试验机相比，阻尼器的性能试验具有显著的不同：①频率范围宽，其频率范围从0．004～ 33 Hz；②速度范围宽，对阻尼器的低速阻尼进行试验时，其速度不能超过2 mm／s，而在动态试验时，其速度最高可以达到628 mm／s，试验台需要的瞬时流量大。

本文结合所研制的1000 kN的液压阻尼器试验台，从节能角度对其液压源进行了设计，并着重解决了系统的液压冲击等问题。

该液压系统的瞬时最大流量达到1704 L／min。

试验证明，该油源完全满足试验台的功能要求。

2 液压系统的功能要求本文所研制的液压阻尼器试验台包括液压源、主机及测控系统等。

主机如图1所示，主要组成部分包括首支座l、前支座3、导向柱4、直线导轨6、夹紧液压缸7和作动器2、平台8、可移动横梁9等。

首支座、前支座将作动器固定并安装在在平台8上。

横梁可以沿导向柱滑动，从而根据需要调节试验空间。

当试验台工作时，可移动横梁在夹紧液压缸的压力作用下产生一定的变形，从而使得横梁与导向柱产生接触，此时，横梁与导向柱间的接触摩擦力就是试验台的夹紧力。

根据试验台的性能要求，该试验台应该承受的最大静态载荷大小为1000 kN。

1．首支座2．作动器及阀块3．前支座4．导向柱5．三角支座6．直线导轨7．夹紧液压缸8．平台9．可移动横梁lO．耳座11．推拉缸图1 试验台主机液压系统完成的主要功能有：(1)驱动作动器2工作，输出力和位移；(2)驱动夹紧缸7产生夹紧力，使得横梁、导向柱等形成一个刚性框架；(3)压力油进入推拉缸11驱动可移动横梁9运动，从而调节试验空间。

3 液压系统设计阻尼器试验台的液压系统原理如图2所示，主要组成部分如下。

液压阻尼器试验台结构设计4.1 试验台架设计试验台架是系统进行试验的平台。

系统产生的拉压力能达到100T之巨，所以设计采用了封闭式的承力框架结构。

在其一端装有“液压激振器”，在另一端安装长度不同的长度调节加长杆来完成位置调整，这样目的是为了能够对不同规格的液压阻尼器进行测试。

如下图4.1所示：图4.1 液压阻尼器试验台架试验台架主要由安装平台29、右支撑立板37、左滑动板5、右滑动4、左支撑立板11、液压激振器17、位移传感器18、拉压（力）传感器34、长度调节杆、液压阀块C33等组成。

4.1.1 计算设计左、右支撑立板根据试验台的测试要求，1-33Hz 范围内，要对液压阻尼器进行不同载荷的试验，所以其它承受的是交变应力。

为了方便设计,首先应该假设一静态数值来估取其值。

(1)计算左右支撑立板尺寸由所选激振器液压缸的尺寸以及考虑到试验台所测试的液压阻尼器的尺寸初步假定立板的侧面为A ＝l ×h ＝1600×950＝1.52×106mm 2。

选取左右支撑立板的材料为45钢调质，其材料性能为：630≥b σ；400≥s σ；%14≥s δ。

查机械设计手册得45钢的基本许用应力［σ］＝329MPa 。

根据下列公式（其中W 为抗弯截面系数）当高为h 宽为b 的矩形，则6212223bh h bh h I W z === 代入数据算得左右支撑立板的厚度为b ≥0.0086m ，取b =120mm 。

底部凸缘部分的宽度b 1=90mm ，其厚h 0=60。

(2)左、右支撑板与座连接设计支撑板与底座采用双头螺柱连接，根据受载分布区域，选用8个双头螺柱，并使他们沿中心线对称布置，这样能够确保连接时受力比较均匀。

由于螺柱主要承受轴向载荷，故按其静强度设计，再对其疲劳强度和挤压及剪切强度条件做精确校核。

由于螺柱材料是塑性的，可根据第四强度理论可以算出螺栓在预紧状态下的应力为：σσστσσ3.1)5.0(332222≈+=+=ca故螺栓危险截面的拉伸强度条件为：[]σπσ≤=21043.1d F ca []σσ≤=W M max max式中，F 0—为螺栓所受的预紧力，单位为N ；d 1—螺栓危险截面的直径，mm ；［σ］— 螺栓材料许用应力，MPa 。

本科生毕业设计（论文）摘要本设计着重以减振器活塞杆的测试为例，介绍了减振器活塞杆横向疲劳实验台的功用及其组成。

利用液压站和液压缸的组合，实现作用给活塞杆一定条件的脉动循环稳定变应力测试其横向疲劳强度。

本说明书在已知测试条件的基础上，分析如何实现实验台所需功能，对减振器活塞杆横向疲劳实验台进行了功能设计和结构设计。

实验台由液压站、液压缸、台架、夹具体以及传感器组成。

通过简单、典型的液压传动机构以及传感器的应用，使实验台能够对大多数减振器活塞杆的疲劳强度进行测试，进而满足实验台要求。

关键词：实验台；减振器；疲劳强度；活塞杆本科生毕业设计（论文）AbstractThis thesis focused on the piston rod test of shock absorbers,and introduced the corresponding functions and compostition of the piston rod test of shock absotbers a design at acrosswise fatigue testbed for piston rod at shocke ing the hydraulic pressure station and hydraulic cylinder and winch mechanism,the tests of crosswise fatigue strength of the piston rod of the sample shock absorbers were peformed by inputting harmony excitations.The statement in the known test conditions,based on the given testing conditions,the designs of function and structure of the target testbed were carried out in this thesis.The testbed consists of the hydraulic pressure station, hydraulic cylinder,the scaffolding,the jig body as well as the force sensor.Through some simple,typical fluid drive mechanism and the sensor application,the purpose of piston rod fatigue strength test for shock absorbers can be obtained in this thesis，and then meet the test requirements.Key words：Test-bed; Shock Absorber; Fatigue strength; Piston rod目录第一章绪论 (5)1.1题目简介 (5)1.2题目主要内容 ............................................................... 错误！未定义书签。

振动台试验用横向钢阻尼装置设计与测试张银喜;郝红肖;孔令俊;何俊;陈彦北;曹志峰【摘要】In order to verify the seismic isolation performance of the transverse steel damper device( TSDD) in the actual bridge system,finite element simulation analysis technology was used to design small steel damper device for shaking table test. In combination with existing experimental condition,the performance of equipment was tested, while the method of attachment in shaking table test was studied. The results show that the plastic deformation of the V-shaped frame damping element can evenly distribute over its arcuate segment,the equivalent plastic strain at first time to reach the maximum displacement meets the recommended value for service life. The hysteresis curves obtained in the test are full,stable,and the yield strength is in good agreement with the requirements. After the test, there is no fracture occurred in the V-shape damping element. Because in some test,the adhesive layer between the test equipment and the auxiliary tool has fractured,the welded connection is suggested in shaking table test.%为验证横向钢阻尼装置在实际桥梁体系中的减隔震性能,利用有限元仿真分析技术设计了可供振动台试验使用的小尺寸横向钢阻尼试验装置,并结合现有试验条件对所设计的试验装置的性能进行了测试,同时对振动台试验中试验装置与工装的连接方式进行了研究.结果表明,V形架阻尼元件的塑性变形能够较为均匀地分布于其弧形段,初次达到最大位移时的等效塑性应变值满足使用寿命要求的建议值;试验所得滞回曲线饱满、稳定,屈服力符合设计要求,试验后V形架阻尼元件未发生断裂.由于部分试验中试验装置与工装间的胶层发生断裂,建议在振动台试验中采用焊接.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P31-33)【关键词】减隔震;横向钢阻尼装置;模型试验;振动台;数值仿真【作者】张银喜;郝红肖;孔令俊;何俊;陈彦北;曹志峰【作者单位】株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007【正文语种】中文【中图分类】U443.5近年来，随着桥梁减隔震技术取得较大发展，弹塑性钢阻尼器在桥梁减隔震中的应用日益广泛，已形成了多种成熟的钢阻尼支座产品［1-3］。

1绪论前言阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。

利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。

1.1课题背景及研究意义汽车阻尼器即减震器，是汽车悬架系统中的一个尤其重要阻尼元件，它的主要作用就是缓和车辆的振动，提高乘客乘坐的舒适性，降低车体给予各部分的动应力，近一步的来提高整车的寿命以及安全性，减震器性能的优劣直接影响到车辆的性能。

因此，在车辆运行过程中，必须保证减震器能够保持可靠和稳定的性能。

设计生产高质量的减震器是提高车辆技术性能的重要的内容。

然而，设计生产高质量的减震器需要性能完善、先进的试验设备作保证。

目前，（阻尼器）减震器试验台按照其作用形成分为机械式、液压式、交流伺服式和其他形式。

减震器试验台主要应用于汽车悬架筒式见证其的台架性能试验。

其特点：(1)减振器的示功试验，绘制示功图;(2)减振器的速度特性试验，绘制速度特性曲线;(3)减振器内摩擦阻力测定，绘制摩擦力—位移曲线;(4)减振器的温度特性试验，绘制温度特性曲线;(5)减振器的耐久性试验;国内在减震器的检测方面比较落后，第一个主要的原因就是国内相应的试验设备不能够满足试验性能的要求以及能实现但是昂贵的试验器材的费用很昂贵，因此制约着我国在减震器以及在减震器试验台性能的提升。

现在的试验台，都是以测试示功图以及滞回曲线为主用的目的，我国国内的试验台大多是开环、机械式、液压伺服等形式。

这些形式的试验台存在着许多不合理的地方。

并且在这方面的技术还不是成熟，主要的功能只是局限于测试示功图，不能快速而且准确地对减震器（阻尼器）的各个性能进行检测，存在着众多的不足之处。

据统计现在汽车减震器（阻尼器）大部分都是筒式液阻减震器，其阻尼力主要通过油液流经空隙的节流作用产生。

汽车悬架系统一般是由弹性元件（弹簧）、阻尼元件（减震器）、导向传力装置三大部分组成。

由此可见，减震器（阻尼器）是悬架系统的重要组成部分。

2017年1月 机床与液压Jan . 2017第 45 卷第 1 期MACHINE TOOL & HYDRAULICSVol . 45 No . 1DOI ： 10.3969/j . issn . 1001-3881. 2017. 01. 027核电站大型阻尼器动态性能试验台架设计刘青松\袁杰\钱亚鹏2(1.中科华核电技术研究院有限公司，广东深圳518124;2.常州格林电力机械制造有限公司，江苏常州213119)摘要：为填补国内核电站大型阻尼器动态性能试验设备的空白，解决阻尼器动态性能研究的瓶颈问题，为我国核电站大型阻尼器的国产化及在役自主运维提供保障，设计了一套核电站大型阻尼器动态性能试验台架，该试验台架具备双动力 头工作、液压系统驱动、多传感器检测和全数字控制等特点，并具备满载、满频、连续在线、仿工况测试的能力。

试验结 果表明：所设计的试验台架能够全面满足核电站大型阻尼器的动态性能实验要求。

关键词：阻尼器；动态性能；试验台架中图分类号：U463 文献标志码：A 文章编号：1001-3881 (2017) 01-108-4Design of Dynamic Test Bench for Large-scaled Damper In Nuclear Power PlantLIU Qingsong 1, Y U A N Jie 1, Q I A N Yapeng 2(1. China Nuclear Power Technology Research Institute , Shenzhen Guangdong 518124, China ；2. Changzhou Gelin Electric Power Machinery Manufacture C o ., Ltd ., Changzhou Jiangsu 213119, China )Abstract ： To f i l l the blank about the dynamic performance t e s t equipment of the large-scaled damper in nuclear power plant, t o solve the bottle neck problem of dynamic performance research about dampers, to provide protection for large-scaleddamper on domestic manufacturing and autonomous maintenance in-service, adynamic performance t e s t bench was designed, the t e s t bench had dualpower head, hydraulicdrive system, a plurality of detection sensors, f u l l digital control and other characteristics, and can provide full-load, full-frequency, continuous on-line, imitation t e s t for the damper. The t e s t results show the t e s t bench can fully meet the dynamic per­formance experimental requirements for the large-scaled damper in nuclear power plant.Keywords ： Damper ； Dynamic performance ； Test bench〇前言核电站大型阻尼器广泛应用于核电站重要设备及 系统的安全保护，其主要作用是在核电站蒸汽发生 器、冷却剂主泵等重要设备遭受突变载荷（如：地震、压力瞬变等）时提供刚性支撑和约束位移，从 而达到使设备在异常工况下仍能保持结构完整性和安全性的目的。

液压阻尼器试验台的设计2.1 试验台试验系统设计要求在推力、压力、频率等不同条件下，阻尼器试验台完成对阻尼器性能的检测工作。

收集数据后，利用力和速度等多种传感器将数据输出。

将输出的数据在计算机中整理，并依据这些数据对阻尼器性能进行检验。

其主要技术要求有：最大动、静态力：1000kN；工作频率：1-33Hz(逐个频率点)；振幅要求：1Hz时±20mm；10Hz时±5mm；激震器最大行程：±150mm；激震器最高速度31.4cm/s（10Hz时为±5mm）；激震器最大加速度：402s/m；高频振动持续时间：2s;动态试验控制波形：正弦波；系统具有数据采集、查询、存储、打印功能。

2.2 液压阻尼器的试验要求1）低速运行下阻力测试。

即：当阻尼器在设定的低速下运行时，检测其受到的阻力。

并绘出阻力与时间的关系曲线。

2）锁死速度试验：当有不同的负载作用时，找出让阻尼器控制阀自动闭锁的那个速度。

并描绘出负载与速度的关系曲线。

3）阻尼器的抗疲劳试验：检测阻尼器在N次运动中的损耗程度，对其的性能进行评估。

4）阻尼器的动态刚度试验：设置某一频率，将阻尼器最大载荷设置成额定载荷。

绘出载荷与位移关系图。

2.3 控制系统方案的确定（1）提出设计的方案根据液压阻尼器的试验要求，设计出试验台的设计方案：一、采用机械化设备。

机械设备的优点是性价比高。

但机械式振动台直接承载能力小，波形的失真程度较大，振动的形式较为简单。

而且该系统负载较大，且不能直接使用常规动力源，而是需要经过复杂结构转化。

因此，系统较为笨重。

同时机械零件磨损较快，会影响其精度。

二、采用机电一体化设备。

相比于机械式振动台，电动式振动台性能更为优异。

使用电动式振动台，其可以模拟正弦，随机波等形式的振动，但它的承载能力范围小，不符合本试验系统所提出的要求。

三、响应元件选用液压激振器，控制系统选用液压系统。

液压阻尼器试验台可以很好的完成液压阻尼器及其他设备的性能试验。