仿生式液压管路动力学模型及脉动吸收效果研究

发布时间：2020-05-19 14:48

【摘要】：“高速高压”是液压传动系统主要发展趋势之一,高速高压在提升液压系统功重比的同时,也会导致液压系统振动更为复杂。特殊工况下的管路谐振失稳会引发严重事故、高频振动引发的噪声污染严重影响工作人员身心健康。轴向柱塞泵是液压系统的重要元件,其工作产生的流量脉动和机械振动大部分通过液压管路向系统中传递,因此,吸收泵口流量脉动进而抑制振动,近年来成为液压管路振动控制研究的重要方向之一。本文借鉴“猎豹心脏左心室出口血管能耐受高压高频血液脉动”的生物学机理,创成一种具有三层结构的仿生式液压管路,为液压泵口管路振动控制提供了一个创新思路,具体研究内容如下(1)设计仿生式液压管路结构,考虑硅胶材料非线性特性的影响,将传统液压管路流固耦合动力学模型14-方程与硅胶材料本构模型相结合,建立一段注满液压油的仿生式液压管路流固耦合动力学模型。(2)采用Laplace频域变换将上述仿生式液压管路流固耦合动力学模型变换为频域模型,得到频域传递矩阵,结合硅胶材料、流固耦合等非线性边界条件,采用MATLAB软件编程对传递矩阵进行求解,得到该仿生式液压管路的频域解析解。为验证求解结果,试制一段仿生式液压管路试验件,进行锤击试验模态分析,得出其频域响应曲线,与MATLAB求解结果对比,以验证上述动力学模型及求解方法的正确性和精确度。(3)采用ANSYS Workbench软件对仿生式液压管路进行双向流固耦合仿真分析,分别研究仿生式液压管路在不同管路长度、硅胶层厚度以及油液压力条件下,对油液流量脉动及管路振动的吸收效果,并与普通不锈钢管路作对比分析。(4)试制不同长度及硅胶层厚度的仿生式液压管路试验件,开展了仿生式液压管路脉动吸收效果研究,通过检测仿生式液压管路进出口压力脉动及管路外壁振动信号,分析仿生式液压管路对泵口流量脉动及管路振动的吸收效果,并将其与普通不锈钢液压管路进行对比。
【图文】：

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来源于国家青年基金项目：“仿生式液压管路结构顺应性”（编号：51505410）；国家重点基础研究发展计划（9动力控制与作动系统新体系基础研究”中课题五：复杂流溯源与控制（课题编号：2014CB046405）和国家自然科管系的半主动振动控制研究”（编号：51375423）。压”是未来液压传动系统的主要发展趋势之一[1]。尤其在率液压工程机械[3]、大型宽体客机[4]等高端装备的液压控显。以国外大型宽体客机为例，其液压系统普遍沿着 21 制的发展路线推进，35 MPa 体制液压系统及转速大于 42客 A380、波音 B787 等先进机型上得到应用。2014 年 9士会同中国液气密协会组织召开“‘工业强基战略研究’”，指出“发展高压及大功率液压元件以及配套密封、材

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带来交变载荷和高频冲击，导致液压系统作为液压系统的重要元件，轴向柱塞流量脉动及机械振动，严重影响管路系统的复杂性及其与管路之间的复杂耦合作用从源头上控制管路振动，能够取得更为直抑制振动，成为液压管路振动控制研究的1.1.2 课题研究目的和意义轴向柱塞泵出口流量脉动吸收的研究器、高频开关阀、管路消振器是液压管路所示，这些装置和振动控制思想结合为轴但这些装置具有体形大、结构复杂、成本除装置展开了深入的研究。因此，设计一得很有必要。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137

【参考文献】