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ATOS阿托斯柱塞泵流量脈動測試和降噪結構
噪聲污染成為世界范圍內的環境問題,在工業領域尤為嚴重。軸向ATOS柱塞泵是液壓系統主要噪聲源,其流體噪聲能夠激發相連管道、閥等相關元件振動,致使整個液壓系統氣動噪聲加劇。泵源流量脈動是軸向ATOS柱塞泵流體噪聲的主要激振源,具有高頻、大流量的特點,由于現有高頻動態流量計不能直接測試,只能采用間接方法測量。ISO標準“二次源”法是測試容積泵泵源流量脈動的間接方法,該方法基于波的傳遞理論和管道壓力動態特性,應用頻率特性已知的輔助泵、閥等改變被測泵所在測試系統的終端阻抗,通過傳感器同步測試被測泵和輔助泵、閥之間相連管道不同位置處動態壓力推導泵源流量脈動。

ATOS阿托斯柱塞泵流量脈動測試和降噪結構
方法適用于多種類型容積泵,測試精度較高,但是系統構成復雜,當傳感器距離是壓力波波長的整數倍時,不能準確測試泵源流量脈動。因此主要針對軸向ATOS柱塞泵泵源流量脈動進行研究,以獲得一種系統構成簡單與全工況精度較高的測試方法,為低敏感度ATOS柱塞泵設計提供支撐,選題具有重要的理論意義和工程價值。首先建立了ATOS柱塞泵流動特性的多場耦合數值模型,該模型*引入油膜運動的柱塞副、滑靴副泄漏流量對流量脈動的影響,提高了ATOS柱塞泵流量脈動模型的精度。在出口壓力15MPa、缸體轉速1000rpm和斜盤傾角13°時的試驗結果證實,與傳統數值模型相比,該模型對泵源流量脈動率預測精度提高了22.7%。因此該模型計算結果可以作為分析泵源流量脈動和優化降噪結構的參考。然后提出了新的泵源阻抗估值算法和非等徑管道特征參數計算方法,解決了應用輔助泵測試被測泵泵源流量脈動的ISO標準“二次源”法不能準確測試壓力傳感器距離是壓力諧波頻整數倍工況下泵源流量脈動,將出口管道等效成長直管道的“實用近似”法不能準確測試帶有非等徑管道容積泵泵源流量脈動的問題。通過出口壓力為5MPa-22MPa,轉速為400rpm-1500rpm的試驗證實,與ISO提供阻抗估值算法相比,新的阻抗估值算法能估測任意工況下泵源流量脈動,且阻抗估值精度提高了20%；同時修正的“實用近似”法測試精度達到92%以上。因此這些方法提高了測試方法的精度,拓展了現有測試方法的使用范圍。zui后提出了與配流盤緩沖槽結合的預壓縮容腔和斜盤交錯角降噪結構的優選準則。*應用泵源流量脈動變化率差值對預壓縮容腔邊長差值之比選擇了預壓縮容腔體積大小,應用配流盤對泵源流量脈動峰值和柱塞腔壓力峰值敏感區初選了預壓縮容腔引入孔角度和斜盤交錯角。針對排量56的斜盤式軸向ATOS柱塞泵仿真研究表明,這兩個優化準則簡化了大范圍工況、多部件結合降噪結構優化過程。主要研究內容如下：給出了ATOS柱塞泵流量脈動研究的目的和意義。針對現有ATOS柱塞泵流量脈動仿真模型精度低、測試方法復雜等問題,確定了課題的研究內容、技術路線,并總結了課題的技術難點,給出了課題研究的目標。根據ATOS柱塞泵運行原理,搭建了ATOS柱塞泵油液流動特性的多場耦合數值模型。該模型*考慮引入油膜運動的柱塞副、滑靴副泄漏流量對流量脈動的影響,提高了ATOS柱塞泵流量脈動模型的精度；模型考慮了溫度和壓力對油液粘度的影響,通過質量、動量和能量守恒方程計算了ATOS柱塞泵關鍵油模的壓力場和溫度場；搭建了ATOS柱塞泵測試系統有限元模型。詳述了ATOS柱塞泵流量脈動測試原理和測試平臺搭建需要注意的問題。針對現有“實用近似”法不能準確測試帶有非等徑出口管道ATOS柱塞泵流量脈動的問題,應用建立的有限元模型和動邊界理論,計算非等徑管道特征參數,修正了“實用近似”法,以拓展拓展其使用范圍。給出了ISO標準“二次源”法測試數據處理過程,獲得了較精確的測試結果,并實驗驗證了所建立的ATOS柱塞泵流量脈動仿真模型的準確性；提出應用阻抗估值帶寬估算泵源阻抗,應用線性衰減技術計算估值帶寬,試驗證實,該方法能夠獲得全工況范圍泵源阻抗。針對提出的修正方法進行了實驗驗證,結果表明：通過出口壓力為5MPa-22MPa,轉速為400rpm-1500rpm時試驗證實：新的阻抗估值算法能估測任意工況下泵源流量脈動,且阻抗估值精度提高了20%。分析了運行工況(包括穩態、瞬態工況)和油液特性對ATOS柱塞泵流量脈動的影響,給出了不同參數的影響程度,為降噪結構的優化提供依據。

ATOS阿托斯柱塞泵流量脈動測試和降噪結構
針對ATOS柱塞泵流量脈動有限元模型巨大,求解時間過長的問題,應用并行求解器快速獲得仿真結果；引入動邊界理論模擬瞬態工況下ATOS柱塞泵流量脈動,分析了ATOS柱塞泵流量脈動瞬態變化。研究了緩沖槽、預壓縮容腔和交錯角對ATOS柱塞泵流量脈動的影響,給出了配流盤結構與流量脈動峰值對應關系,并提出了帶有配流盤緩沖槽的預壓縮容腔和交錯角結構優化準則。 第七章總結了論文研究內容,給出了ATOS柱塞泵流體噪聲研究結論,引出了創新點,zui后展望了進一步研究內容。