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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)電裝備和國防裝備配套液壓傳動系統(tǒng)的核心動力元件,是液壓系統(tǒng)主要噪聲源,隨著社會對環(huán)保的日益重視,主機(jī)對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題十分迫切。軸向ATOS柱塞泵是一個涉及多學(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,因此實現(xiàn)軸向ATOS柱塞泵噪聲控制是流體傳動領(lǐng)域的研究重點和難點。

軸向阿托斯ATOS柱塞泵降噪的配流盤及方法
針對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)計提供設(shè)計工具和方法,選題具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景和重要的學(xué)術(shù)研究價值。提出三種新型的軸向ATOS柱塞泵降噪方法,包括低流量脈動軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計方法,具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動雙轉(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,仿真計算和試驗結(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。低流量脈動軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計方法*考慮了柱塞腔流量倒灌峰值分布位置對泵出口流量脈動幅值的影響,以實現(xiàn)柱塞腔壓力平穩(wěn)過渡和流量倒灌遞減分布為約束函數(shù),建立配流盤過渡區(qū)阻尼槽通流面積*值求解模型。該設(shè)計方法可消除傳統(tǒng)基于ATOS柱塞泵流體特性仿真模型設(shè)計方法中的反復(fù)仿真、數(shù)據(jù)處理、篩選的設(shè)計流程,而且由于求解模型中沒有限定阻尼槽結(jié)構(gòu)形式,因此可以用于不同類型配流盤過渡區(qū)的優(yōu)化設(shè)計。配流盤優(yōu)化前后的試驗結(jié)果對比表明,此設(shè)計方法可以降低ATOS柱塞泵出口流量脈動和柱塞腔壓力沖擊。具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降噪方法創(chuàng)新性提出用同軸驅(qū)動的雙轉(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,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。仿真計算表明此降噪方法可使泵出口流量脈動降低60%以上,斜盤轉(zhuǎn)矩脈動降低約40%,主軸轉(zhuǎn)矩脈動降低80%以上。由于合流疊加時的平均效果僅受轉(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內(nèi)死點高壓柱塞腔和外死點低壓柱塞腔間的壓力平均完成柱塞腔的壓力過渡,單向流動的壓力容腔作為中轉(zhuǎn)站,實現(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)存儲的液壓能成正比,在高壓和小斜盤傾角時,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)計方法有利于改善ATOS柱塞泵在高壓小排量時效率低的固有缺陷。提出低流量脈動軸向ATOS柱塞泵配流盤設(shè)計方法。首先分析流體噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲耦合形成機(jī)理,提出配流盤過渡區(qū)設(shè)計*約束函數(shù)；然后建立配流盤過渡區(qū)阻尼槽、阻尼孔及腰型槽等參數(shù)的計算數(shù)學(xué)模型,并討論*設(shè)計參數(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)存在對泵工作參數(shù)敏感性高的缺點；zui后采用此設(shè)計方法對某型號配流盤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,通過流量脈動試驗對比,驗證此設(shè)計方法的可行性。分析具有轉(zhuǎn)位角的同軸驅(qū)動雙轉(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、斜盤轉(zhuǎn)矩脈動和主軸轉(zhuǎn)矩脈動的顯著效果及機(jī)理,以及降噪效果對軸向ATOS柱塞泵工作參數(shù)的敏感性；zui后對具有轉(zhuǎn)位角雙聯(lián)泵物理實現(xiàn)方案進(jìn)行設(shè)計。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渡區(qū)變化過程,設(shè)計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和斜盤轉(zhuǎn)矩脈動的原因；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
對國內(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,在此基礎(chǔ)上確定了研究內(nèi)容和技術(shù)難點。建立完整的軸向ATOS柱塞泵噪聲激振源評估模型。建立了ATOS柱塞泵宏觀流動特性數(shù)學(xué)模型,并基于油膜動態(tài)潤滑模型對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),通過不同工況下流量脈動和容積效率試驗測試結(jié)果和仿真結(jié)果的對比,對模型的仿真精度進(jìn)行驗證。