一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法技术

本发明专利技术涉及一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，属于工程隔振领域，其主要包括以下步骤：(1)确定机电惯容器的结构形式，完成结构选型与参数设计；(2)对机电惯容器进行机械位移相关性测试；(3)检验机电惯容器的结构设计是否满足设计要求，满足进入步骤(4)，否则重新进行步骤(1)的结构选型与参数设计。(4)变参数条件下的机电惯容器力学性能仿真；(5)根据机电惯容器装置的工作约束条件，确定力学性能测试工况参数；(6)分别进行无负载与有负载两种工况下的机电惯容器力学性能测试，评估试验结果。采用本方法可有效避免机电惯容器因元件过载而导致的损坏，提升系统的工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法
本专利技术涉及工程隔振领域的一种力学性能测试工况设计方法，特指一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法。
技术介绍
惯容器是一种新型的两端点被动机械元件，其与阻尼器和弹簧元件相同。随着机电一体化进程的加快，机电惯容器或液电惯容器的装置应运而生。机电惯容器是指将机械式惯容器与电机装置进行耦合设计的新型惯容器装置。机电惯容器中同时包含了机械网络元件与电网络元件，其力学性能测试应综合考虑机械网络与电网络的工作需求。目前而言，对于机电惯容器的研究刚刚起步，在对其力学性能测试时，工况的选取往往仅依靠经验，或仅考虑了机械网络的力学性能，忽略了机电惯容器作为一种被动装置中的机械网络与电网络的共同约束条件，从而有可能导致系统工作的不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种机电惯容器力学性能测试的工况设计方法，其综合考虑了机电惯容器中机械网络元件与电网络元件的工作性能约束条件，可有效避免机电惯容器工作的失稳。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其主要包括以下步骤：(1)确定机电惯容器的结构形式，完成结构选型与参数设计；(2)对机电惯容器进行机械位移相关性测试；(3)检验机电惯容器的结构设计是否满足设计要求，满足进入步骤(4)，否则重新进行步骤(1)的结构选型与参数设计。(4)变参数条件下的机电惯容器力学性能仿真；(5)根据机电惯容器装置的工作约束条件，确定力学性能测试工况参数；(6)分别进行无负载与有负载两种工况下的机电惯容器力学性能测试，评估试验结果。所述步骤(1)中，机电惯容器的主要形式有单电机耦合型、平动式惯容器-直线电机耦合型和旋转式惯容器-电机耦合型三种。对于单电机耦合型机电惯容器，需要设计的主要参数包括：电机的电动势系数和电机的推力系数(力矩系数)；对于平动式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的推力系数；对于旋转式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的力矩系数。所述步骤(2)中，位移相关性测试主要为了校核机电惯容器中机械式运动转换机构的传递比是否满足要求。单电机耦合型不需进行位移相关性测试；平动式惯容器-电机耦合型主要进行拉伸位移-响应位移测试；旋转式惯容器-电机耦合型主要进行拉伸位移-响应转角测试。所述步骤(4)中，选择的变参数为正弦型位移输入的振幅与频率。所述步骤(5)中，机电惯容器的工作约束条件主要包括：电机的额定推力或额定力矩、电机的额定电流、电网络元件的额定工作功率或额定工作电压。根据电机额定推力或额定力矩确定的工况参数激振频率最大值为f1，振幅最大值为A1；根据电机额定电流确定的工况参数激振频率最大值为f2，振幅最大值为A2；根据电网络元件额定工作功率或额定工作电压确定的工况参数激振频率最大值为f3，振幅最大值为A3。则液电惯容器的力学性能测试工况参数中激振频率范围为：[0,min(f1,f2,f3)]Hz，振幅范围为：[0,min(A1,A2,A3)]mm。所述步骤(6)中，无负载工况下的机电惯容器力学性能测试主要为独立的机械网络结构性能测试；有负载工况下指电网络元件在正常工作条件下的性能测试。采用本专利技术的有益实施效果是：在进行机电惯容器结构设计并进行力学性能测试时，通过分别分析机电惯容器中机械网络与电网络的工作性能，根据额定工作条件的约束，确定了机电惯容器力学性能测试的工况参数。提出的一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法有效给出了机电惯容器结构设计以及性能测试方法，避免了因设计失误从而有可能导致的系统工作失稳，填补了机电惯容器力学性能测试工况设计方法的空白。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是一种机电惯容器力学性能测试的工况设计方法流程图图2是液电惯容器结构示意图图3是液电惯容器位移相关性测试结果图图4是液电惯容器电网络结构示意图图5是变参数条件下电机输出力幅值图图6是变参数条件下电机电流幅值图图7是变参数条件下电阻R1功率幅值图图8是变参数条件下电阻R2功率幅值图图9是变参数条件下电阻R3功率幅值图图10是变参数条件下电感L功率幅值图图11是变参数条件下电容C电压幅值图图12是无负载条件下液电惯容器幅频对照图图13是无负载条件下液电惯容器相位对照图图14是有负载条件下液电惯容器幅频对照图图15是有负载条件下液电惯容器相位对照图附图标记说明：1-上吊耳，2-主液压缸，3-主液压缸活塞，4-主活塞杆，5-下吊耳，6-电机定子，7-动子轴，8-动子磁轭，9-绕组，10-动子磁极，11-挡板，12-副液压缸，13-副活塞杆，14-副液压缸活塞，15-第一连接管，16-第二连接管。R1表示电阻器，R2表示电阻器，R3表示电阻器，L表示电感器，C表示电容器。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其主要包括以下步骤：(1)确定机电惯容器的结构形式，完成结构选型与参数设计；(2)对机电惯容器进行机械位移相关性测试；(3)检验机电惯容器的结构设计是否满足设计要求，满足进入步骤(4)，否则重新进行步骤(1)的结构选型与参数设计。(4)变参数条件下的机电惯容器力学性能仿真；(5)根据机电惯容器装置的工作约束条件，确定力学性能测试工况参数；(6)分别进行无负载与有负载两种工况下的机电惯容器力学性能测试，评估试验结果。所述步骤(1)中，机电惯容器的主要形式有单电机耦合型、平动式惯容器-直线电机耦合型和旋转式惯容器-电机耦合型三种，详见专利技术专利201710645867.6。对于单电机耦合型机电惯容器，需要设计的主要参数包括：电机的电动势系数和电机的推力系数(力矩系数)；对于平动式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的推力系数；对于旋转式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的力矩系数。所述步骤(2)中，位移相关性测试主要为了校核机电惯容器中机械式运动转换机构的传递比是否满足要求。单电机耦合型不需进行位移相关性测试；平动式惯容器-电机耦合型主要进行拉伸位移-响应位移测试；旋转式惯容器-电机耦合型主要进行拉伸位移-响应转角测试。所述步骤(4)中，选择的变参数为正弦型位移输入的振幅与频率。所述步骤(5)中，机电惯容器的工作约束条件主要包括：电机的额定推力或额定力矩、电机的额定电流、电网络元件的额定工作功率或额定工作电压。根据电机额定推力或额定力矩确定的工况参数激振频率最大值为f1，振幅最大值为A1；根据电机额定电流确定的工况参数激振频率最大值为f2，振幅最大值为A2；根据电网络元件额定工作功率或额定工作电压确定的工况参数激振频率最大值为f3，振幅最大值为A3。则液电惯容器的力学性能测试工况参数中激振频率范围为：[0,min(f1,f2,f3)]Hz，振幅范围为：[0,min(A1,A2,A3)]mm。所述步骤(6)中，无负载工况下的机电惯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)确定机电惯容器的结构形式，完成结构选型与参数设计；步骤2)对机电惯容器进行机械位移相关性测试；步骤3)检验机电惯容器的结构设计是否满足设计要求，满足进入步骤4)，否则重新进行步骤1)的结构选型与参数设计；步骤4)变参数条件下的机电惯容器力学性能仿真；步骤5)根据机电惯容器装置的工作约束条件，确定力学性能测试工况参数；步骤6)分别进行无负载与有负载两种工况下的机电惯容器力学性能测试，评估试验结果。

【技术特征摘要】
1.一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)确定机电惯容器的结构形式，完成结构选型与参数设计；步骤2)对机电惯容器进行机械位移相关性测试；步骤3)检验机电惯容器的结构设计是否满足设计要求，满足进入步骤4)，否则重新进行步骤1)的结构选型与参数设计；步骤4)变参数条件下的机电惯容器力学性能仿真；步骤5)根据机电惯容器装置的工作约束条件，确定力学性能测试工况参数；步骤6)分别进行无负载与有负载两种工况下的机电惯容器力学性能测试，评估试验结果。2.根据权利要求1所述的一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其特征在于，所述步骤1)中的机电惯容器主要有三种：单电机耦合型、平动式惯容器-电机耦合型和旋转式惯容器-电机耦合型；对于单电机耦合型机电惯容器，需要设计的主要参数包括：电机的电动势系数和电机的推力系数或力矩系数；对于平动式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的推力系数；对于旋转式惯容器-电机耦合型来说，需要设计的主要参数包括：机械式运动转换机构传递比、惯性质量、电机的电动势系数和电机的力矩系数。3.根据权利要求2所述的一种机电惯容器力学性能测试工况设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，位移相关性测试主要为了校核机电惯容...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈钰杰，陈龙，杨晓峰，刘雁玲，汪若尘，张孝良，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32