【摘要】：機(jī)電系統(tǒng)及裝備的環(huán)保及舒適性日益引起人們重視并成為推動(dòng)科技發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ鳛橹饕?qū)動(dòng)和控制方式之一的流體動(dòng)力技術(shù)也必須適應(yīng)這個(gè)發(fā)展要求�？刂圃肼曇殉蔀榱黧w動(dòng)力技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)性課題之一。液壓元件及系統(tǒng)中的激振流態(tài)是誘發(fā)噪聲的根本原因，由于元件內(nèi)部流道狹小、形狀復(fù)雜且流動(dòng)參數(shù)變化劇烈，使得液壓元件的噪聲研究充滿困難和挑戰(zhàn)。目前，從流場微觀層面對液壓元件噪聲進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究還很少，對于流道結(jié)構(gòu)與噪聲之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)基本上還處于經(jīng)驗(yàn)性水平。 本論文以液壓技術(shù)中基本閥口形式之一的節(jié)流槽為具體研究對象，采用理論分析、流場仿真、壓力分布測量、氣穴流動(dòng)顯示和噪聲頻譜分析相結(jié)合的研究方法，對節(jié)流槽的噪聲特性進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)利用等截面段形成二級節(jié)流或采取大楔形角，可以改善節(jié)流槽內(nèi)壓力分布，有效地消除氣穴嘯叫或降低噪聲。提出的閥套移動(dòng)式壓力分布測量方法對于高壓、高速、小尺寸復(fù)雜閥內(nèi)流場檢測具有普適性。通過對由節(jié)流槽構(gòu)成的非全周開口滑閥穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的研究，研究發(fā)現(xiàn)在流入方向時(shí)，液動(dòng)力數(shù)值較小并在閥口中間區(qū)段使閥口趨于開啟，這為控制滑閥液動(dòng)力提供了新的方法及思路。本文研究成果對于液壓閥口噪聲控制具有較大的理論價(jià)值和顯著的工程實(shí)用性。 論文的主要內(nèi)容如下： 第一章，闡述了本課題研究的重要意義和目的；概述了液壓元件噪聲控制的研究和發(fā)展?fàn)顩r及存在的問題；綜述了作為液壓元件主要噪聲源的空化及空化噪聲方面主要研究進(jìn)展；概述了流場數(shù)值模擬及流場測量技術(shù)在液壓技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀；概括了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章，從聲學(xué)、聲輻射基本理論及空泡動(dòng)力學(xué)出發(fā)分析了液壓閥的噪聲機(jī)理及類型。對于液壓閥而言，氣穴噪聲屬于典型單極子聲源是最有效的聲輻射源，其他的流體動(dòng)力噪聲源如湍流噪聲、脈動(dòng)力等噪聲輻射效率低，可以忽略。從聲源角度提出了一個(gè)氣穴噪聲的聲壓簡化模型，分析發(fā)現(xiàn)氣泡尺寸對聲壓具有決定性的影響。本章為噪聲特性和機(jī)理分析提供一定的理論基礎(chǔ)。 第三章，介紹了閥套移動(dòng)式液壓閥壓力分布及噪聲測量裝置、流動(dòng)氣穴顯示試驗(yàn)裝置和測量方法。分析了測量系統(tǒng)誤差來源以及對測量精度的影響。 第四章，推導(dǎo)了典型節(jié)流槽的過流面積計(jì)算公式，提出了節(jié)流槽的主要結(jié)構(gòu)特征和特征參數(shù)，節(jié)流槽可分為具有等截面段節(jié)流槽和漸擴(kuò)形節(jié)流槽兩大類。提出了閥口遷移和節(jié)流槽多級節(jié)流概念，分析了節(jié)流槽部位多級分壓、流動(dòng)回環(huán)現(xiàn)象。對由節(jié)流槽構(gòu)成的非全周開口滑閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力進(jìn)行了研究，通過流場計(jì)算和理論分析發(fā)現(xiàn)流動(dòng)方向不同液動(dòng)力大小和方向均有變化，流入節(jié)流槽方向時(shí)液動(dòng)力較小，在閥口中間區(qū)段液動(dòng)力方向使閥口趨于開啟。 摘要 第五章，基于流場仿真及壓力分布測量結(jié)果對節(jié)流槽內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了分析，研究表 明節(jié)流槽具有典型的壓力分布模式，具有等截面段的節(jié)流槽壓力恢復(fù)迅速，而漸擴(kuò)形節(jié) 流槽壓力恢復(fù)緩慢。討論了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對節(jié)流槽內(nèi)壓力分布、最低壓力點(diǎn)位置的影響。 節(jié)流槽的氣穴流動(dòng)顯示結(jié)果表明氣穴形態(tài)與壓力分布、結(jié)構(gòu)特征關(guān)系密切。這些研究結(jié) 果為揭示節(jié)流槽噪聲特性奠定了基礎(chǔ)。 第六章，通過對大量節(jié)流槽的噪聲信號(hào)測量及頻譜分析，總結(jié)出影響節(jié)流槽噪聲的 三個(gè)因素;流動(dòng)方向、閥腔壓力和節(jié)流槽結(jié)構(gòu)。研究了節(jié)流槽主要結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對噪聲 的影響，結(jié)合壓力分布、氣穴顯示結(jié)果，分析了節(jié)流槽結(jié)構(gòu)特征、壓力分布模式和噪聲 特性之間密切關(guān)聯(lián)。由壓力分布及頻譜分析發(fā)現(xiàn)氣泡粒度大小是節(jié)流槽氣穴噪聲的主要 決定性因素，對氣泡在節(jié)流槽中的成長進(jìn)行了近似描述。 第七章，提出了適用于典型節(jié)流槽的兩種流動(dòng)數(shù)學(xué)模型:一種是二級阻力模型，一 種是壓差流剪切流流動(dòng)模型。數(shù)學(xué)模型包括了節(jié)流槽主要特征參數(shù)和工作參數(shù)，反映出 了壓力分布的作用。通過上述模型可以對節(jié)流槽噪聲進(jìn)行定性預(yù)測。同時(shí)，對基于流場 仿真結(jié)果預(yù)測噪聲的方法進(jìn)行了初步探討。最后，從控制節(jié)流槽壓力分布、抑制氣泡生 長思路出發(fā)提出了二種具體的節(jié)流槽噪聲控制方法和結(jié)構(gòu)。 第八章，對本論文的研究工作和成果進(jìn)行了總結(jié)，展望了未來的研究工作。 關(guān)健詞:液壓閥口;節(jié)流槽;氣穴;噪聲特性;氣泡;壓力分布測量;流場仿真; 流動(dòng)顯示
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH137
【圖文】：

在此研究基礎(chǔ)上，建立節(jié)流槽的噪聲評價(jià)和控制方法。這些預(yù)期研究成果對液壓元件噪聲控制具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程實(shí)際意義。圖1一1為某工程機(jī)械中所用的滑閥閥芯，其上布置有多種形狀的節(jié)流槽，通過移動(dòng)閥芯對執(zhí)行元件進(jìn)行速度和運(yùn)動(dòng)方向的控制。節(jié)流槽不僅存在于各種類型的液壓控制元件中，而且在液壓動(dòng)力元件的配流機(jī)構(gòu)中均起到關(guān)鍵作用。圖1一1滑閥上的各種節(jié)流槽本課題來源于國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“液壓元件典型激振流場控制理論與方法的研究”(50175097)，同時(shí)得到國際著名企業(yè)—日立建機(jī)株式會(huì)社技術(shù)研究中心的資助與合作。

對于方向節(jié)流閥、節(jié)流槽控制器件的特性研究具有重要的作用。3.1.1壓力分布側(cè)量試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置如圖3一1和圖3一2所示。閥芯4的凸肩上對稱布置一種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流槽，更換閥芯就可以分別對不同節(jié)流槽進(jìn)行試驗(yàn)研究。閥芯4兩側(cè)凸肩圓周上均布設(shè)了節(jié)流槽，這樣可以研究不同流動(dòng)方向時(shí)節(jié)流槽的特性，圖3一la中所示為流出節(jié)流槽的方向，當(dāng)減小閥芯定位量塊1的厚度，閥芯左側(cè)的節(jié)流槽工作時(shí)為流入節(jié)流槽的方向。閥芯4通過螺釘與測量板3連接;測量板3與閥套7端面之間裝有閥芯定位量塊1(或量塊組合)，改變量塊1厚度就可以調(diào)節(jié)閥口開度。閥體8上開設(shè)了三個(gè)油孔分別與壓力變送器9、10、16、17接通。在閥套7上的三處位置分別布置了三排測壓小孔，每處小孔成大間距星形排列。閥套7可以在閥體8中平移和轉(zhuǎn)動(dòng)使得測壓小孔依次接通壓力變送器;閥套定位量塊6和閥套定位銷釘5分別對閥套進(jìn)行軸向、徑向定位，控制測

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718340