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《浙江大学》 2013年
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柱塞泵流量脉动测试方法和大范围工况降噪结构优化的研究

宋月超  
【摘要】:噪声污染成为世界范围内的环境问题,在工业领域尤为严重。轴向柱塞泵是液压系统主要噪声源,其流体噪声能够激发相连管道、阀等相关元件振动,致使整个液压系统气动噪声加剧。泵源流量脉动是轴向柱塞泵流体噪声的主要激振源,具有高频、大流量的特点,由于现有高频动态流量计不能直接测试,只能采用间接方法测量。ISO标准“二次源”法是测试容积泵泵源流量脉动的间接方法,该方法基于波的传递理论和管道压力动态特性,应用频率特性已知的辅助泵、阀等改变被测泵所在测试系统的终端阻抗,通过传感器同步测试被测泵和辅助泵、阀之间相连管道不同位置处动态压力推导泵源流量脉动。这一方法适用于多种类型容积泵,测试精度较高,但是系统构成复杂,当传感器距离是压力波波长的整数倍时,不能准确测试泵源流量脉动。因此本文主要针对轴向柱塞泵泵源流量脉动进行研究,以获得一种系统构成简单与全工况精度较高的测试方法,为低敏感度柱塞泵设计提供支撑,选题具有重要的理论意义和工程价值。 本文首先建立了柱塞泵流动特性的多场耦合数值模型,该模型首次引入油膜运动的柱塞副、滑靴副泄漏流量对流量脉动的影响,提高了柱塞泵流量脉动模型的精度。在出口压力15MPa、缸体转速1000rpm和斜盘倾角13°时的试验结果证实,与传统数值模型相比,该模型对泵源流量脉动率预测精度提高了22.7%。因此该模型计算结果可以作为分析泵源流量脉动和优化降噪结构的参考。然后提出了新的泵源阻抗估值算法和非等径管道特征参数计算方法,解决了应用辅助泵测试被测泵泵源流量脉动的ISO标准“二次源”法不能准确测试压力传感器距离是压力谐波频整数倍工况下泵源流量脉动,将出口管道等效成长直管道的“实用近似”法不能准确测试带有非等径管道容积泵泵源流量脉动的问题。通过出口压力为5MPa-22MPa,转速为400rpm-1500rpm的试验证实,与ISO提供阻抗估值算法相比,新的阻抗估值算法能估测任意工况下泵源流量脉动,且阻抗估值精度提高了20%;同时修正的“实用近似”法测试精度达到92%以上。因此这些方法提高了测试方法的精度,拓展了现有测试方法的使用范围。最后提出了与配流盘缓冲槽结合的预压缩容腔和斜盘交错角降噪结构的优选准则。首次应用泵源流量脉动变化率差值对预压缩容腔边长差值之比选择了预压缩容腔体积大小,应用配流盘对泵源流量脉动峰值和柱塞腔压力峰值敏感区初选了预压缩容腔引入孔角度和斜盘交错角。针对排量56的斜盘式轴向柱塞泵仿真研究表明,这两个优化准则简化了大范围工况、多部件结合降噪结构优化过程。 论文主要研究内容如下: 第一章给出了柱塞泵流量脉动研究的目的和意义。针对现有柱塞泵流量脉动仿真模型精度低、测试方法复杂等问题,确定了课题的研究内容、技术路线,并总结了课题的技术难点,给出了课题研究的目标。 第二章根据柱塞泵运行原理,搭建了柱塞泵油液流动特性的多场耦合数值模型。该模型首次考虑引入油膜运动的柱塞副、滑靴副泄漏流量对流量脉动的影响,提高了柱塞泵流量脉动模型的精度;模型考虑了温度和压力对油液粘度的影响,通过质量、动量和能量守恒方程计算了柱塞泵关键油模的压力场和温度场;搭建了柱塞泵测试系统有限元模型。 第三章详述了柱塞泵流量脉动测试原理和测试平台搭建需要注意的问题。针对现有“实用近似”法不能准确测试带有非等径出口管道柱塞泵流量脉动的问题,应用第二章建立的有限元模型和动边界理论,计算非等径管道特征参数,修正了“实用近似”法,以拓展拓展其使用范围。 第四章给出了ISO标准“二次源”法测试数据处理过程,获得了较精确的测试结果,并实验验证了第二章所建立的柱塞泵流量脉动仿真模型的准确性;提出应用阻抗估值带宽估算泵源阻抗,应用线性衰减技术计算估值带宽,试验证实,该方法能够获得全工况范围泵源阻抗。针对第三章提出的修正方法进行了实验验证,结果表明:通过出口压力为5MPa-22MPa,转速为400rpm-1500rpm时试验证实:新的阻抗估值算法能估测任意工况下泵源流量脉动,且阻抗估值精度提高了20%。 第五章分析了运行工况(包括稳态、瞬态工况)和油液特性对柱塞泵流量脉动的影响,给出了不同参数的影响程度,为降噪结构的优化提供依据。针对柱塞泵流量脉动有限元模型巨大,求解时间过长的问题,应用并行求解器快速获得仿真结果;引入动边界理论模拟瞬态工况下柱塞泵流量脉动,分析了柱塞泵流量脉动瞬态变化。 第六章研究了缓冲槽、预压缩容腔和交错角对柱塞泵流量脉动的影响,给出了配流盘结构与流量脉动峰值对应关系,并提出了带有配流盘缓冲槽的预压缩容腔和交错角结构优化准则。 第七章总结了论文研究内容,给出了柱塞泵流体噪声研究结论,引出了本文创新点,最后展望了进一步研究内容。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH322;TP274

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭卫东,王占林;斜盘式轴向柱塞泵实际流量的分析研究[J];北京航空航天大学学报;1996年02期
2 朱云辉;朱秀清;;互相关虚拟测速仪的试验分析[J];仪器仪表用户;2006年03期
3 那成烈;旋转配流盘调节排量的轴向柱塞泵配流冲击特性[J];甘肃工业大学学报;1989年03期
4 那成烈;三角槽节流口面积的计算[J];甘肃工业大学学报;1993年02期
5 那成烈,尹文波,那焱青;可压缩流体工作介质情况下轴向柱塞泵配流盘设计[J];甘肃工业大学学报;2002年04期
6 那焱青,那成烈,李书泽,王峥嵘;轴向柱塞泵配流盘液压支承力的计算[J];甘肃工业大学学报;2003年02期
7 那焱青,尹文波,那成烈;轴向柱塞泵瞬时流量的理论分析[J];兰州理工大学学报;2004年01期
8 邢科礼,那成烈;轴向柱塞泵配流盘减振结构对压力特性的影响[J];甘肃工业大学学报;1995年03期
9 王福军,黎耀军,王文娥,丛国辉,王利萍;水泵CFD应用中的若干问题与思考[J];排灌机械;2005年05期
10 邱泽麟;陈兆能;陆元章;;柱塞泵配流冲击分析与实验研究[J];上海交通大学学报;1992年04期
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1 邓斌;水压轴向柱塞泵的特性研究与分析[D];西南交通大学;2004年
2 焦素娟;纯水液压柱塞泵及溢流阀关键技术的研究[D];浙江大学;2004年
3 艾青林;轴向柱塞泵配流副润滑特性的试验研究[D];浙江大学;2005年
4 王彬;轴向柱塞泵平面配流副润滑特性及其参数优化[D];浙江大学;2009年
5 马吉恩;轴向柱塞泵流量脉动及配流盘优化设计研究[D];浙江大学;2009年
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1 童章谦;轴向柱塞泵结构辐射噪声的分析与研究[D];浙江大学;2012年
2 李静;基于CFD的轴向柱塞泵配流特性研究[D];浙江大学;2008年
【共引文献】
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1 冷汹涛;余自力;;双功率大行程液压千斤顶的结构设计及力学分析[J];安徽广播电视大学学报;2007年03期
2 王东;曹卫彬;张鹏;;棉花喂入机械设计与研究[J];安徽农业科学;2011年08期
3 张百海,胡纪滨,苑士华;泵控马达系统反拖工况的理论分析和试验研究[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1997年02期
4 林峰;接触式机械密封弹簧力设计技术研究[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1997年03期
5 宋起跃,荆崇波,王大江;军用履带装甲车辆用液压油的试验与分析[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年03期
6 纪志明,张华第,郭朝勇;火炮液压式驻退机后坐动态过程分析[J];兵工自动化;2000年01期
7 赵建新,王兴贵,张鸿浩;基于局部损失的制退机液压阻力模型[J];兵工学报;2001年04期
8 吴晓乾,唐彩珍,郝雪颖,聂凤泉;一类发烟装液弹弹内压力[J];兵工学报;2002年02期
9 蔡学坚;;关于柴油离心沉淀计算方法的讨论[J];北京农业机械化学院学报;1984年04期
10 卢宁;付永领;孙新学;;基于AMEsim的双压力柱塞泵的数字建模与热分析[J];北京航空航天大学学报;2006年09期
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1 郭洪江;马旭;齐龙;谭祖庭;廖醒龙;阳建华;;一种水稻田间育秧泥浆铺设试验台的研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 孙浩洋;;超大椭圆比工况点接触Dowson膜厚公式的适用性研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 褚晓东;李霞;郭峰;王文;;恒倾角面接触薄膜润滑测量系统[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 王彬;周华;杨华勇;;基于FEM的轴向柱塞泵配流盘静动力学仿真研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
5 苗中华;刘成良;焦素娟;王旭永;张卫峰;;一种新型液压阻尼器设计、建模与仿真[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
6 王彬;周华;杨华勇;;轴向柱塞泵平面配流副润滑特性试验研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
7 冀宏;谭正生;黄建兵;王东升;卢强;;轮式装载机转向液压系统的振动控制[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
8 丁问司;汪娇娇;巫辉燕;李国忠;;铁道车辆减振器调压阀三维流场仿真[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
9 胡军华;罗小辉;谭娟;石兆存;;斜盘连杆式水压柱塞泵的流体脉动控制[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 冀宏;张继环;王东升;张玮;刘小平;;滑阀矩形节流槽阀口的流量系数[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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1 程广贵;复合纳米薄膜制备及其摩擦学行为研究[D];江苏大学;2010年
2 吴昊;滚动轴承动特性及轴承—转子系统动力学模型研究[D];华东理工大学;2011年
3 张志刚;关于湿式离合器几个工作特性研究[D];浙江大学;2010年
4 周城;数控机床高速液压动力卡盘的研究[D];浙江大学;2011年
5 冯斌;液压油有效体积弹性模量及测量装置的研究[D];浙江大学;2011年
6 欧阳;轿车稳定性控制系统轮缸压力控制和估算算法研究[D];吉林大学;2011年
7 刘秀海;高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究[D];大连理工大学;2011年
8 李如平;射流管式水压电液伺服阀研制及特性研究[D];华中科技大学;2011年
9 吴琼;Ti_3Si和Ti_3SiC_2纳米材料的制备、表征及摩擦性能研究[D];江苏大学;2011年
10 黄继;含磁流变阻尼器自动武器缓冲系统控制理论与技术的研究[D];中北大学;2011年
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1 吴志中;航空液压系统压力模块动态特性的研究[D];郑州大学;2010年
2 马兴瑞;船舶液压舵机系统中的流体噪声控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 万新超;蜂窝密封流动性能与模化设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 舒春英;喷水推进泵流场数值模拟分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 熊草根;舱室空气噪声激励壳体声辐射研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙龙勇;高压水射流深穿透水平射孔技术研究[D];大连理工大学;2010年
7 谈洋;动柱式卧式加工中心整机动态特性试验研究[D];大连理工大学;2010年
8 杨小聪;频率可调共振式液压滤波器研究[D];长沙理工大学;2010年
9 邹长星;XYZ-100型稀油站管路流场数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
10 周香;汽车动力转向器的流体力学特性及其吸油装置的研究[D];长春工业大学;2010年
【二级参考文献】
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1 孟光斌,胡志安,徐祥黔,顾文飞,陈富来,葛浩杰;宝钢废旧油净化处理返回生产线使用的实践[J];宝钢技术;2001年01期
2 梁兴雨;舒歌群;;柴油机噪声源的识别及降噪研究[J];兵工学报;2006年04期
3 郭卫东,王占林;斜盘式轴向柱塞泵实际流量的分析研究[J];北京航空航天大学学报;1996年02期
4 项辉宇;袁柳樱;张力;;柱塞-缸体间油膜润滑压力的数值计算[J];北京工商大学学报(自然科学版);2007年01期
5 杨曙东,李壮云,朱玉泉;轴向柱塞式海水泵及其性能试验研究[J];船舶工程;1999年06期
6 周丹丽,赵辉,刘伟文,洪海涛;电涡流传感器建模与仿真分析[J];传感器技术;2005年05期
7 李玉军,刘军,周军伟,张黎春;电涡流传感器在铝箔厚度测量中的应用[J];传感器技术;2005年06期
8 陈林;王忠;刘帅;夏恒;徐凌;;基于声强试验法的柴油机噪声源识别与评价[J];车用发动机;2011年03期
9 李书泽;轴向柱塞泵斜盘力矩分析[J];柴油机设计与制造;2001年01期
10 赵兴中,刘家浚,朱宝亮;陶瓷的润滑问题[J];材料研究学报;1995年05期
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1 唐向阳;纯水液压试验系统的设计及动态特性研究[D];昆明理工大学;2001年
2 焦素娟;纯水液压柱塞泵及溢流阀关键技术的研究[D];浙江大学;2004年
3 王海松;轴流泵CAD-CFD综合特性研究[D];中国农业大学;2005年
4 韩军;内燃机的非平稳信号分析方法及其噪声源小波识别技术的研究[D];天津大学;2004年
5 杨金才;内燃机噪声源识别的声模态及A计权小波改进算法的研究[D];浙江大学;2006年
6 金岩;基于小波变换与独立分量分析的内燃机振声特性研究[D];浙江大学;2007年
7 贾维新;发动机结构噪声和进气噪声的数字化仿真及优化设计研究[D];浙江大学;2008年
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1 张光荣;发动机激励引起的车内结构噪声控制研究[D];湖南大学;2009年
2 谢昌林;机械结构振动噪声的仿真[D];西北工业大学;2004年
3 梁伟朋;基于虚拟仪器技术的液压系统动态测试仪的研究与开发——总体设计[D];长安大学;2004年
4 张海娟;发动机油底壳振动与噪声辐射研究[D];合肥工业大学;2006年
5 张帆;DA465发动机噪声的控制与研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 周高明;基于壳体结构优化的轴向柱塞泵减振降噪技术研究[D];浙江大学;2008年
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1 方孝荣,杜巧连,陈海荣;轴向柱塞泵流体噪声的机理分析[J];科技通报;2002年05期
2 朱金鑫;;消除柱塞泵流量脉动的方法[J];机床与液压;2006年08期
3 杨帆;;新型轴向双排柱塞泵的研究[J];制造技术与机床;2009年06期
4 卢菊仙;周汝胜;焦宗夏;;航空柱塞泵源脉动建模与仿真[J];流体传动与控制;2006年03期
5 许贤良,陈亚立,栾振辉;偶数柱塞泵配流结构形式及流量脉动[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年01期
6 王懋瑶 ,朱洪涛;液压泵脉动机理的研究[J];天津大学学报;1987年02期
7 高翔,宁菁宇,王怀;一种新型内曲线式径向柱塞泵的设计[J];海军工程大学学报;2004年06期
8 邹广宁;液压系统噪音产生的原因与降噪技术[J];冶金丛刊;2003年04期
9 ;内啮合摆线转子油泵流量脉动及其转子受力的初步探讨[J];机床与液压;1973年04期
10 侯波 ,栾振辉;中心轮齿数对复合式外齿轮泵流量脉动的影响分析[J];机械传动;2002年01期
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1 李鑫;王少萍;黄伯超;;航空柱塞泵流量脉动仿真分析与结构优化[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
2 郭生荣;卢岳良;;变量轴向柱塞泵的脉动分析与研究[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
3 石兆存;朱玉泉;罗小辉;谭娟;;轴向柱塞泵柱塞泄漏特性研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
4 杜巧连;;轴向柱塞泵流体噪声的机理分析与降噪试验研究[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集[C];2000年
5 徐兵;童章谦;周高明;;轴向柱塞泵的振动噪声测试分析及基于壳体的结构优化[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
6 张军辉;徐兵;杨华勇;;基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副性能研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
7 赵晓东;姚彦杰;;三联式变频柱塞泵的常见故障分析[A];经济策论(下)[C];2011年
8 金伟;;脉诊中的压力脉动和流量脉动[A];全国第十一次中医诊断学术年会论文集[C];2010年
9 金伟;;脉诊中的压力脉动和流量脉动[A];全国第十二次中医诊断学术年会论文集[C];2011年
10 冀宏;张玲珑;杨建新;梁宏喜;;油压驱动海水往复泵的流量脉动及其控制[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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1 石家庄动力机械厂 谷常辉;磨机高低压润滑站柱塞泵损坏分析与处理[N];中国建材报;2011年
2 记者 王刚毅通讯员 余志群 李立青;普光气田开发所需压裂机组国内制造[N];中国石化报;2007年
3 ;弥雾机使用维护保养要领[N];山东科技报;2008年
4 宰先珍 宋海宇;修旧利废节约资金15万[N];中国石化报;2006年
5 ;利其器方能善其事[N];建筑时报;2006年
6 高志峰;成州矿冶两项技术通过省地专家验收[N];中国矿业报;2002年
7 杨明;结合实践攻克科研难关[N];科技日报;2006年
8 本报记者 方汝宁 通讯员 万钟;贵州金江助推农机跨越式发展[N];中国工业报;2006年
9 黄梁;如何选购混凝土输送泵[N];中华建筑报;2008年
10 尹玉;高压动力打药车[N];中国花卉报;2004年
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1 宋月超;柱塞泵流量脉动测试方法和大范围工况降噪结构优化的研究[D];浙江大学;2013年
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4 焦素娟;纯水液压柱塞泵及溢流阀关键技术的研究[D];浙江大学;2004年
5 甘学辉;聚合物齿轮泵特性理论研究及数值模拟[D];机械科学研究院;2002年
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7 张斌;轴向柱塞泵的虚拟样机及油膜压力特性研究[D];浙江大学;2009年
8 泮健;数字配流与调速式低速大扭矩液压马达及其特性研究[D];上海交通大学;2011年
9 栾振辉;平衡式复合齿轮泵的理论与试验研究[D];中国矿业大学(北京);2000年
10 蔡昕;高海拔低气压条件对细水雾灭火性能影响的实验研究[D];中国科学技术大学;2009年
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1 胡敏;锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵设计研究[D];兰州理工大学;2011年
2 逯子荣;柱塞泵脉动特性分析及配流盘结构参数粒子群优化[D];中北大学;2013年
3 张燃;35mL/r十一柱赛泵的特性研究[D];西南交通大学;2012年
4 张志鹏;55mL/r十一柱塞斜盘式轴向柱塞泵的设计研究[D];西南交通大学;2012年
5 邱静;低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究[D];西南交通大学;2011年
6 金文浩;水润滑轴向柱塞液压泵的设计与研究[D];华中科技大学;2012年
7 王勇;球面配流副轴向斜柱塞泵配流特性研究[D];西南交通大学;2011年
8 钟伟旭;并联式三油口轴向变量柱塞泵设计、建模与仿真研究[D];太原理工大学;2010年
9 贾旭;斜盘式轴向斜柱塞泵动力学关键特性研究[D];西南交通大学;2011年
10 李玉辉;零件变形对柱塞泵特性的影响研究[D];西南交通大学;2011年
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