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《西安建筑科技大学》 2018年
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液压系统泵和马达压力脉动耦合特性分析及脉动抑制方法研究

赵鹏军  
【摘要】:液压系统由于功率密度大、高性能及对复杂工况适应性强等优势,被广泛应用于工程机械、船舶、航空航天等领域。随着人们对液压系统的稳定性和高精度等方面要求不断提高,针对液压系统中的噪声和振动的研究已经成为国内外学者关注的热点问题。而压力脉动作为液压系统的主要噪声源,其产生的危害影响液压系统的性能稳定性以及工作可靠性。因此在系统中开展压力脉动的产生机理的研究和影响因素的分析具有极为重要的科学研究价值和工程实际意义。本文以泵控马达闭式液压系统为研究对象,建立了泵和马达压力脉动耦合数学模型,分析了柱塞泵/马达压力脉动的产生机理,并借助AMEsim仿真软件建立了闭式液压系统仿真模型,并研究了系统中结构参数、系统工况、相位角等对于液压系统压力脉动的影响规律,为开展液压系统性能优化、减振降噪等方面的研究提供了理论依据。本文研究的主要内容如下:(1)研究了液压系统压力脉动产生机理。根据闭式系统工作原理,并结合柱塞泵/马达压力脉动产生机理,建立了泵控马达闭式系统压力脉动耦合数学模型。针对数学模型所反映的问题,利用AMEsim仿真软件建立了该系统的简化模型并进行了仿真分析,通过试验验证了模型的准确性,为研究结构参数、环境工况等对液压系统压力脉动输出特性提供了模型仿真平台。(2)仿真分析了结构参数、工况参数、相位等对压力脉动的作用机理。分别建立泵控马达液压系统的AMEsim模型和单一柱塞泵的AMEsim仿真模型,对比分析了不同工况参数对压力脉动的影响规律,结果表明:柱塞数目的增加会引起系统压力脉动的降低,但较单一柱塞泵降幅较缓;管路长度和内径的变化均会降低系统压力脉动以及泵马达压力耦合特性;油液含气量和温度的变化会引起系统压力脉动的增加,但是相对影响较小;马达转速会在一定范围内引起系统压力脉动先增大后减小的现象;系统负载增加会导致压力脉动增大以及泵马达耦合特性的增强;相位差的改变可以有效降低系统中的压力脉动。(3)实验研究了转速、负载、管路以及相位角对系统压力脉动特性的影响规律。搭建了变转速泵控马达液压系统检测平台对不同工况下的压力脉动进行分析,实验结果与仿真分析一致,均表明:系统压力脉动幅值和脉动率会随着马达转速的增加先增大后减小,负载的增加会引起压力脉动幅值大幅增加,压力脉动率较缓降低;管路长度能与有效降低系统压力脉动和泵马达脉动耦合特性;相位差对压力脉动影响最大,可引起压力脉动幅值波动80%左右。结果验证了理论与仿真分析的准确性,为研究通过转速的主动控制和相位的主动滤波的方法实现系统减振降噪提供了理论基础。(4)仿真分析了蓄能器的安装位置、充气压力、容积、管路的长度和内径等参数对压力脉动的衰减效果。结果表明:利用蓄能器是降低系统中压力脉动行之有效的方法,并且其安装位置、充气压力、容积、管路的长度和内径等参数对于其衰减特性有极大的影响。明确了系统中最佳抑制脉动的蓄能器参数,为系统的优化设计,提高工作性能提供了理论参考。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH137.51

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【参考文献】
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