[实用新型]可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器

说明书

本实用新型公开了一种可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器及控制方法，其中，作动器包括：长油缸及活塞、短油缸及活塞、固定端出杆、低频率与高频率电液伺服阀、左出杆腔、右出杆腔、施力端头和施力端出杆，其中，固定端出杆的一端与长油缸及活塞的活塞相连，固定端出杆的另一端固定；电液伺服阀用于根据电信号转化为油压流量控制信号，控制油缸左腔和右腔的油压变化；施力端出杆连接短油缸及活塞的活塞和施力端头，并且施力端头的一端通过铰节点与施力端出杆连接，另一端与加载试件连接，从而将目标大位移高频率激励施加至加载试件中。该作动器可同时输出0.1～200Hz、0～1500mm的高频率、大位移目标激励，机械构造简单、控制流程先进、实用性强。

技术领域

本实用新型涉及土木工程结构试验装置技术领域，特别涉及一种可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器。

背景技术

随着我国经济社会的发展和建筑行业水平的提升，越来越多的大体量复杂结构不断出现，如大跨穹顶、水工大坝等。这些结构设计复杂、影响因素多，缺少常规的设计理论与方法参考，且中国是一个地震多发国家，因此很有必要通过地震模拟振动台试验，验证结构设计的安全性。此类结构具有很高的复杂性，需要施加高频激励来获取其高阶模态响应；同时，需要通过大位移激励获取其在近断层或长周期地震下的动力响应。

振动台通过在某一方向设置一个或一组作动器施加荷载。传统结构试验振动台作动器分为短行程作动器和长行程作动器两种。短行程作动器可施加50Hz以上的高频激励，但很难实现大位移激励；长行程作动器可施加±250mm以上的位移激励，但很难实现高频激励。传统作动器受功率、控制精度等问题制约，难以同时生成大位移激励和高频激励。因此，目前大体量复杂结构的振动台试验难以实现。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器，该作动器有效解决了传统作动器无法同时生成大位移和高频激励的问题，机械构造简单、控制流程先进、实用性强。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器，包括：长油缸及活塞、短油缸及活塞；固定端出杆，所述固定端出杆的一端与所述长油缸及活塞的活塞相连，所述固定端出杆的另一端固定；低频率电液伺服阀和高频率电液伺服阀，用于根据电信号转化为油压流量控制信号，控制油缸左腔和右腔的油压变化，以实现对应的活塞运动；左出杆腔和右出杆腔；施力端头和施力端出杆，施力端出杆连接所述短油缸及活塞的活塞和所述施力端头，以将所述短油缸及活塞的活塞运动输出至所述施力端头，并且所述施力端头的一端通过铰节点与施力端出杆连接，另一端与加载试件连接，从而将目标大位移高频率激励施加至加载试件中。

本实用新型的可实现长行程高频率加载的电液伺服作动器，突破了传统作动器无法同时施加大位移和高频率激励的技术局限，可以实现低功率、高效、精确的大位移高频率目标激励生成和加载；构造简单、传力明确，各部位的受力状态均比较合理；作动器采用的控制流程及算法先进、鲁棒性高，确保可以精确、稳定地输出目标激励；产品实用性强，集成度高，可根据应用需要定制化生产；同时作动器的研发与推广，将大大推动大体量复杂结构的地震模拟振动台试验的开展，为该类结构的安全合理设计提供了坚实保障。

进一步地，还包括：固定铰节点和固定端头，用于将所述固定端出杆的另一端固定至地面或反力墙上。

进一步地，所述左出杆腔和所述右出杆腔通过刚节点互相连接。

进一步地，所述刚节点为出杆腔端板螺栓连接或者出杆腔焊接，使得所述左出杆腔和所述右出杆腔在六个自由度上不会出现相对位移。

进一步地，所述短油缸及活塞的活塞位移包括在所述高频率电液伺服阀控制的油压变化下，出现相对所述短油缸的小位移高频运动和所述短油缸自身随所述长油缸产生大位移低频运动。