基于壳体结构优化的轴向柱塞泵减振降噪技术研究

论文摘要

液压传动由于具备功率密度高,配置灵活,可靠耐用等独到的特点,已广泛地用于需要中等以上功率输出,且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方,是现代化传动与控制的关键技术之一。进入90年代以后,液压工业的增长速度明显降低甚至为负。其主要原因来自其自身难以解决的一些问题(如漏油、噪声大和效率低等),另外也有来自电气传动、机械传动和交流伺服技术的竞争。因此,液压系统(尤其是大功率应用场合)的振动和噪声越来越为液压界所关注。一个公认的结论是:液压泵是系统主要的振动和噪声来源。本文以浙江大学承担的“十一五”国家科技支撑计划“高性能液压柱塞泵/马达产业化关键技术研究”为依托,结合L10VSO31系列的某型号斜盘式轴向柱塞泵,跟踪当今最新的振动与噪声控制的科技成果,对轴向柱塞泵的结构振动与噪声控制进行了研究,研究结果表明:本文所采用的噪声与振动的研究方法是正确且可行的。本论文的主要内容可分为五章,现分述如下:第一章,综述了国内外轴向柱塞泵减振降噪技术研究概况,说明了进行轴向柱塞泵减振降噪技术研究的必要性,并提出了课题的研究意义和研究内容。第二章,首先介绍了轴向柱塞泵内的激振源及其激振频率,并对泵内振动传递路径以及轴向柱塞泵的结构振动响应机理进行了分析,从而明确了轴向柱塞泵结构振动控制方法;其次对轴向柱塞泵噪声的产生机理进行了阐述,并进行了泵表面声辐射分析,从而明确了轴向柱塞泵噪声控制方法。第三章,为进一步研究轴向柱塞泵的噪声与振动特性,搭建实验液压系统,进行了轴向柱塞泵的噪声与振动实验,根据柱塞泵的噪声频谱和振动频谱以及理论计算得到的激振频率,分析得出轴向柱塞泵的主要噪声源和主要激振源以及它们各自的频率。第四章,对主要研究对象——壳体进行了计算模态分析,得出壳体的固有频率值,验证了激振频率与壳体固有频率存在相近的情况,从而引发共振现象的结论。为避免共振现象,优化了壳体的结构,并利用有限元分析软件ANSYS,对优化后的壳体模型进行了计算模态分析,分析结果表明优化后壳体的固有频率值与激振源的频率值能够在一定程度上错开从而避免共振现象,降低了结构振动和噪声。第五章,对本论文的研究工作进行了总结,展望了未来的研究工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 液压技术的发展对液压泵的要求
• 1.2 液压泵的振动与噪音概述
• 1.3 轴向柱塞泵简介
• 1.4 轴向柱塞泵减振降噪技术国内外研究概况
• 1.5 课题的研究意义及研究内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 第二章 轴向柱塞泵结构振动与噪声控制机理传统分析
• 2.1 轴向柱塞泵结构振动控制机理传统分析
• 2.1.1 轴向柱塞泵激振源及其激振频率
• 2.1.2 轴向柱塞泵振动传递路径
• 2.1.3 柱塞泵结构振动响应机理
• 2.2 轴向柱塞泵噪声控制机理传统分析
• 2.2.1 轴向柱塞泵噪声源的区分与识别
• 2.2.2 轴向柱塞泵噪声的产生机理
• 2.2.3 柱塞泵表面声辐射分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 轴向柱塞泵的噪声与振动实验分析
• 3.1 实验液压系统
• 3.1.1 液压系统组成及工作原理
• 3.1.2 液压系统关键元件的性能参数
• 3.2 轴向柱塞泵噪声测试实验
• 3.2.1 噪声测试实验方案及仪器设备
• 3.2.2 噪声实验结果分析
• 3.3 轴向柱塞泵振动测试实验
• 3.3.1 振动测试实验方案及仪器设备
• 3.3.2 振动实验结果分析
• 3.4 本章小节
• 第四章 泵壳的动态特性计算分析
• 4.1 结构动态分析中的有限元法
• 4.2 原泵壳的计算模态分析
• 4.2.1 ANSYS软件简介
• 4.2.2 利用ANSYS建立泵壳有限元模型的关键技术
• 4.2.3 原泵壳的计算模态分析
• 4.3 新泵壳的计算模态分析
• 4.3.1 泵壳的结构优化
• 4.3.2 新泵壳的计算模态分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢