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軸向阿托斯ATOS柱塞泵降噪的配流盤及方法
軸向柱塞液壓泵是多種大型機(jī)電裝備和國(guó)防裝備配套液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的核心動(dòng)力元件,是液壓系統(tǒng)主要噪聲源,隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的日益重視,主機(jī)對(duì)配套元件的噪聲指標(biāo)提出了日益嚴(yán)格的要求,因此軸向ATOS柱塞泵的減振降噪問(wèn)題十分迫切。軸向ATOS柱塞泵是一個(gè)涉及多學(xué)科的復(fù)雜液壓元件,其噪聲形成機(jī)理復(fù)雜,存在多種噪聲激振源間轉(zhuǎn)換和耦合傳遞,并影響泵的壽命、可靠性和效率,因此實(shí)現(xiàn)軸向ATOS柱塞泵噪聲控制是流體傳動(dòng)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。

軸向阿托斯ATOS柱塞泵降噪的配流盤及方法
針對(duì)ATOS柱塞泵噪聲形成機(jī)理及多目標(biāo)優(yōu)化展開研究,目的在于提高ATOS柱塞泵綜合性能,為低噪音高可靠性ATOS柱塞泵設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)工具和方法,選題具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景和重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。提出三種新型的軸向ATOS柱塞泵降噪方法,包括低流量脈動(dòng)軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計(jì)方法,具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動(dòng)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降噪方法,以及具有能量回收功能的壓力平均結(jié)構(gòu)降噪方法,仿真計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明,這三種降噪方法可以不同程度降低軸向ATOS柱塞泵的流體噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲激振源強(qiáng)度,可為現(xiàn)有軸向ATOS柱塞泵噪聲等級(jí)優(yōu)化和新型低噪音軸向ATOS柱塞泵開發(fā)提供理論支撐。低流量脈動(dòng)軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計(jì)方法*考慮了柱塞腔流量倒灌峰值分布位置對(duì)泵出口流量脈動(dòng)幅值的影響,以實(shí)現(xiàn)柱塞腔壓力平穩(wěn)過(guò)渡和流量倒灌遞減分布為約束函數(shù),建立配流盤過(guò)渡區(qū)阻尼槽通流面積*值求解模型。該設(shè)計(jì)方法可消除傳統(tǒng)基于ATOS柱塞泵流體特性仿真模型設(shè)計(jì)方法中的反復(fù)仿真、數(shù)據(jù)處理、篩選的設(shè)計(jì)流程,而且由于求解模型中沒(méi)有限定阻尼槽結(jié)構(gòu)形式,因此可以用于不同類型配流盤過(guò)渡區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。配流盤優(yōu)化前后的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明,此設(shè)計(jì)方法可以降低ATOS柱塞泵出口流量脈動(dòng)和柱塞腔壓力沖擊。具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動(dòng)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降噪方法創(chuàng)新性提出用同軸驅(qū)動(dòng)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)單進(jìn)單出軸向ATOS柱塞泵的單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),兩個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的輸出流量波形具有*相位差,在ATOS柱塞泵出油口處合流時(shí),波峰和波谷疊加的平均效應(yīng)可顯著降低軸向ATOS柱塞泵的出口流量脈動(dòng)。仿真計(jì)算表明此降噪方法可使泵出口流量脈動(dòng)降低60%以上,斜盤轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低約40%,主軸轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低80%以上。由于合流疊加時(shí)的平均效果僅受轉(zhuǎn)位角確定,因此此降噪方法的降噪效果對(duì)泵工作參數(shù)的敏感度較低。具有能量回收功能的壓力平均結(jié)構(gòu)降噪方法則提出通過(guò)內(nèi)死點(diǎn)高壓柱塞腔和外死點(diǎn)低壓柱塞腔間的壓力平均完成柱塞腔的壓力過(guò)渡,單向流動(dòng)的壓力容腔作為中轉(zhuǎn)站,實(shí)現(xiàn)高壓柱塞腔閉死容積內(nèi)部分液壓能的回收,并降低柱塞腔與腰型槽之間的流量倒灌總量及峰值。仿真計(jì)算結(jié)果表明,能量回收總量與高壓柱塞腔閉死容積內(nèi)存儲(chǔ)的液壓能成正比,在高壓和小斜盤傾角時(shí),壓力平均的效果zui顯著,與傳統(tǒng)的ATOS柱塞泵相比,泵出口流量脈動(dòng)和斜盤轉(zhuǎn)矩可以分別降低40%和30%以上,泵容積效率可以提高3%以上,因此此設(shè)計(jì)方法有利于改善ATOS柱塞泵在高壓小排量時(shí)效率低的固有缺陷。提出低流量脈動(dòng)軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計(jì)方法。首先分析流體噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲耦合形成機(jī)理,提出配流盤過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)*約束函數(shù)；然后建立配流盤過(guò)渡區(qū)阻尼槽、阻尼孔及腰型槽等參數(shù)的計(jì)算數(shù)學(xué)模型,并討論*設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇,并分析此降噪方法在降柱塞腔壓力沖擊和流量倒灌幅值、減少配流盤過(guò)渡區(qū)交叉流量的效果,指出傳統(tǒng)配流盤配流結(jié)構(gòu)存在對(duì)泵工作參數(shù)敏感性高的缺點(diǎn)；zui后采用此設(shè)計(jì)方法對(duì)某型號(hào)配流盤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)流量脈動(dòng)試驗(yàn)對(duì)比,驗(yàn)證此設(shè)計(jì)方法的可行性。分析具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動(dòng)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降噪方法。首先提出具有轉(zhuǎn)位角的雙聯(lián)式軸向ATOS柱塞泵結(jié)構(gòu)方案,分析此降噪方案的工作原理；然后優(yōu)化轉(zhuǎn)位角數(shù)值,分析此降噪方法降低出口流量脈動(dòng)、斜盤轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和主軸轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的顯著效果及機(jī)理,以及降噪效果對(duì)軸向ATOS柱塞泵工作參數(shù)的敏感性；zui后對(duì)具有轉(zhuǎn)位角雙聯(lián)泵物理實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。分析具有能量回收功能的壓力平均結(jié)構(gòu)降噪方法。首先分析柱塞腔油液和壓力在配流盤過(guò)渡區(qū)變化過(guò)程,設(shè)計(jì)基于高速單向閥和壓力回收容腔的壓力平均配流結(jié)構(gòu)；然后分析此降噪方法的工作原理及顯著降低流量脈動(dòng)和斜盤轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因；zui后優(yōu)化單向閥響應(yīng)頻率和壓力回收容腔容積,分析降噪效果受軸向ATOS柱塞泵工作參數(shù)影響規(guī)律,并設(shè)計(jì)了相關(guān)模型泵。

軸向阿托斯ATOS柱塞泵降噪的配流盤及方法
對(duì)國(guó)內(nèi)外主要的ATOS柱塞泵科研院所和企業(yè)相關(guān)研究情況進(jìn)行了調(diào)研,綜述了ATOS柱塞泵減振降噪技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),在此基礎(chǔ)上確定了研究?jī)?nèi)容和技術(shù)難點(diǎn)。建立完整的軸向ATOS柱塞泵噪聲激振源評(píng)估模型。建立了ATOS柱塞泵宏觀流動(dòng)特性數(shù)學(xué)模型,并基于油膜動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑模型對(duì)摩擦副微觀特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化模型中的主要影響參數(shù),為不同降噪方法的降噪效果分析提供理論依據(jù),通過(guò)不同工況下流量脈動(dòng)和容積效率試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果和仿真結(jié)果的對(duì)比,對(duì)模型的仿真精度進(jìn)行驗(yàn)證。