【摘要】： 軸向柱塞泵是液壓系統(tǒng)中最重要的元件,它被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械裝備特別是工程機(jī)械領(lǐng)域。噪聲是柱塞泵的三大性能指標(biāo)之一,隨著柱塞泵工作性能指標(biāo)和環(huán)保要求的提高,噪聲問(wèn)題日益突顯。流體噪聲作為柱塞泵噪聲主要組成部分,其影響因素眾多,形成機(jī)理復(fù)雜,成為噪聲控制的研究難點(diǎn),也是學(xué)科前沿研究的熱點(diǎn)。本學(xué)位論文選擇柱塞泵流體噪聲主要形成因素流量脈動(dòng)及其控制方法開(kāi)展研究,目的在于提高柱塞泵的綜合性能,改善其對(duì)應(yīng)用環(huán)境的影響,既有工程應(yīng)用背景,又有學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。 本學(xué)位論文在分析軸向柱塞泵流體噪聲形成機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立了柱塞泵流動(dòng)特性的分布參數(shù)式數(shù)學(xué)模型,該模型考慮了壓力波動(dòng)態(tài)傳播特性的影響,可以將動(dòng)態(tài)振蕩形成的附加流量脈動(dòng)波轉(zhuǎn)化為壓力波,因此對(duì)泵出口附近壓力脈動(dòng)的預(yù)測(cè)效果比經(jīng)典的集中參數(shù)法更加準(zhǔn)確,試驗(yàn)證明該模型能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)柱塞泵的流量和壓力脈動(dòng)特性,可使分析誤差控制在5%以內(nèi),以滿足柱塞泵流動(dòng)特性分析需要,為流體噪聲的機(jī)理分析提供了理論支持。針對(duì)柱塞泵復(fù)雜內(nèi)部流動(dòng)特性三維動(dòng)態(tài)流場(chǎng)仿真的精度問(wèn)題,考慮了油液彈性模量的影響,在大量試驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上,揭示了油液彈性系數(shù)隨壓力和溫度的變化規(guī)律,該結(jié)果為數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真提供了量化數(shù)據(jù)支持。根據(jù)油液彈性系數(shù)測(cè)試結(jié)果對(duì)流場(chǎng)仿真進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果顯示相同工況下柱塞泵流量脈動(dòng)率的計(jì)算結(jié)果由5.8%提高到了17.8%,與18.6%的試驗(yàn)結(jié)果更為接近,優(yōu)化結(jié)果大幅提高了流場(chǎng)仿真的計(jì)算精度,為柱塞泵流動(dòng)特性分析提供了方法支持。在此基礎(chǔ)上,首次對(duì)流量脈動(dòng)的主要影響因素進(jìn)行了量化分析,研究結(jié)果表明彈性脈動(dòng)是流量脈動(dòng)的主要形式,占脈動(dòng)總量的88%左右,幾何脈動(dòng)影響次之(8%左右),泄漏脈動(dòng)影響最小(4%左右),該分析結(jié)果為流體噪聲控制的后續(xù)研究明確了方向。針對(duì)柱塞泵流體噪聲的控制,對(duì)其關(guān)鍵元件配流盤進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,在大量的試驗(yàn)和理論分析基礎(chǔ)上,提出了配流盤低噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)的選擇參考范圍,為配流盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。 論文主要結(jié)構(gòu)如下: 第一章,指出了論文研究的目的和意義,對(duì)國(guó)內(nèi)外主要的柱塞泵科研機(jī)構(gòu)相關(guān)研究情況進(jìn)行了調(diào)研,綜述了該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上確定了博士學(xué)位論文研究課題研究的內(nèi)容。 第二章,分析了柱塞泵流體噪聲的相關(guān)理論。建立了柱塞泵流動(dòng)特性數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化了模型中的主要影響參數(shù),為流體噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析提供了理論基礎(chǔ)。針對(duì)流量脈動(dòng)測(cè)試的基本原理,對(duì)比了串、并聯(lián)兩種泵源阻抗模型的性能特點(diǎn),利用一階平方根近似模型優(yōu)化了泵源阻抗模型。 第三章,針對(duì)柱塞泵復(fù)雜的內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)流場(chǎng)仿真,分析了油液彈性模型和粘性模型的影響,結(jié)果顯示引入彈性模型后流量脈動(dòng)特性的分析精度大幅度提高,彈性脈動(dòng)是流量脈動(dòng)的主要形式,占脈動(dòng)總量的88%左右。對(duì)氣穴現(xiàn)象研究發(fā)現(xiàn),柱塞泵氣穴發(fā)生位置通常在配流盤從低壓向高壓過(guò)渡阻尼槽的頂端周圍。 第四章,搭建了流量脈動(dòng)測(cè)試平臺(tái),為數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真結(jié)果提供了驗(yàn)證依據(jù)。 第五章,試驗(yàn)研究了油液彈性模量,柱塞泵壓力、流量脈動(dòng)規(guī)律等流體噪聲相關(guān)參數(shù),試驗(yàn)證明了數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真都具有很高的精度。分析了工作參數(shù)對(duì)流量脈動(dòng)的影響。利用互相關(guān)函數(shù)法對(duì)油液的彈性系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,揭示了油液彈性系數(shù)隨壓力和溫度的變化規(guī)律。 第六章,分析了配流盤結(jié)構(gòu)包括配流盤進(jìn)出口三角阻尼槽寬度角和深度角、阻尼槽頂端的小孔結(jié)構(gòu)以及錯(cuò)配角和預(yù)壓縮角對(duì)流體噪聲的影響,提出了配流盤降噪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。 第七章,總結(jié)了論文的主要研究工作,給出了主要的研究結(jié)論,指出博士學(xué)位論文研究課題的創(chuàng)新點(diǎn),并對(duì)未來(lái)的研究工作進(jìn)行展望。
【圖文】：

第一章緒論力等級(jí)為40MPa。在脈動(dòng)方面的研究主要借助流體仿真軟件DSHPlus開(kāi)展，，用來(lái)分析柱塞泵內(nèi)部的壓力、流量場(chǎng)分布及變化情況(圖1.2)[’6一，81。他們借助DsHplus軟件建立一套比較完整的軸向柱塞泵的仿真程序，該程序有三個(gè)模塊構(gòu)成，一個(gè)是機(jī)械模塊可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，另一個(gè)是液壓模塊可計(jì)算出相關(guān)的流體參數(shù)，還有一個(gè)摩擦模塊主要進(jìn)行摩擦磨損的計(jì)算。通過(guò)該程序?qū)Ρ玫膸讉�(gè)關(guān)鍵摩擦副進(jìn)行研究，用來(lái)分析柱塞泵內(nèi)部壓力、流場(chǎng)分布及變化情況。此外，該小組還將DsHPlus與ADAMs進(jìn)行聯(lián)合仿真，對(duì)九柱塞泵由于流體壓縮性和交替運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的脈動(dòng)進(jìn)行了研究(圖1.3)。已口﨑仍口O十招工萬(wàn)SX口8一Q‘口qEO-必﨑日OJ加8

以下幾方面l’9-22]:首先他們利用cFD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)柱塞泵的流場(chǎng)仿真，通過(guò)對(duì)柱塞泵三維動(dòng)態(tài)的流場(chǎng)仿真分析，掌握了柱塞泵內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。另一方面，他們搭建了專門用于液壓元件噪聲測(cè)試的消聲室(見(jiàn)圖1.4)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)柱塞泵噪聲的精確測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH137

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2598429