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海水液压泵组结构振动特性的研究

朱磊磊  
【摘要】: 疏水泵组是潜艇疏水系统的心脏,是保障潜艇生命力的重要系统之一,主要用于疏排舱底积水。目前使用的疏水泵组采用曲轴式三柱塞泵,存在振动大、噪声高的缺陷,影响了潜艇的作战性能和工作环境。因此开展振动小、噪声低的新型疏水泵组的研究,对改善我海军潜艇的工作环境,提高潜艇的隐蔽性、安全性等都有重要的军事意义。 本文主要针对一种新型轴向多柱塞式海水液压泵组的结构振动特性进行了理论分析,从而为泵组及其零部件的减振降噪设计提供理论依据,主要研究内容如下: 通过对海水液压泵组的结构和工作原理的分析,从机械振动和流体振动两个方面分析了泵组振动产生的原因。重点分析了泵的流量及压力脉动引起的扰动和泵中工作柱塞数目增减引起的脉动。针对泵组中振动的来源,提出了相应的减振措施,并重点介绍了轴系的力平衡校正方案和管路振动控制原理。 利用软件ANSYS分别对泵体、主轴、挂架和支架进行了有限元模态分析,得到了它们的固有频率都远大于泵组的激振频率,泵组不会发生共振的结论。通过对主轴进行谐响应分析,进一步验证了主轴的关键部位在激振频率下的幅频响应很小,主轴抗振性能好。 根据海水液压泵组结构建立了简化的有阻尼两自由度振动力学模型。通过对模型解析分析了其振动特性,并通过实验验证了模型的正确性。 用工程计算软件Matlab对泵组的振动特性进行了仿真分析,研究了各个参数对泵组振动特性的影响。以单位激振力作用下的泵组振动烈度为目标函数编制了减振参数优化计算机程序,运用最优化理论对泵组结构进行了参数优化,为泵组结构参数的减振设计提供了理论依据。


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