液压锥阀阻尼减振特性研究

发布时间：2017-09-04 13:01

  本文关键词：液压锥阀阻尼减振特性研究

  更多相关文章： 锥阀 振动特性 阻尼分布 管路特性 参数适应性 状态方程 功率键合图

【摘要】：液压锥阀因结构简单,密封性好,通流能力强等优点而广泛应用于各类液压系统中。然而,“阀芯—弹簧”的低阻尼特性使得锥阀系统动态特性较差,容易振动。锥阀工作时,锥阀芯悬浮于液流中,当液压系统发生扰动时,阀芯偏离平衡状态而进入不稳定状态,引发锥阀振动。锥阀振动影响液压系统控制精度与稳定性,严重可引起液压控制系统失效或元件损坏。近年来随着液压技术高压化、高速化及大功率化,工程运用对锥阀的性能提出了更苛刻的要求,因此对锥阀振动特性的研究具有重要现实意义。论文以普通锥阀与5种带阻尼结构锥阀为对象,从阻尼角度对锥阀振动机理与液压系统参数的影响进行深入研究,对5种带阻尼结构锥阀的系统参数适应性进行研究。考虑容腔效应、液动力及管路特性等非线性因素,采用状态空间法与功率键合图法建立锥阀系统的数学模型,利用MATLAB/Simulink平台搭建系统动力学仿真模型,提高了计算分析的精度和全面性。论文主要包括4部分内容：(1)基于力平衡方程、阀口流量方程及流量连续性方程,建立普通锥阀与5种带阻尼结构锥阀的数学模型,并将微分方程转换为状态方程；利用功率键合图法建立直管路的集中分段参数模型和状态方程,利用MATLAB/Simulink平台建立含管路的锥阀仿真计算模型。(2)对普通锥阀振动机理与系统参数影响进行研究。分别考虑锥阀粘性阻尼力、稳态液动力、瞬态液动力以及管路特性对锥阀振动特性的作用与影响。结果表明：静液压力、弹簧力及稳态液动力不是引起锥阀振动的原因,它们仅对锥阀振动幅值有一定的影响；锥阀振动主要由系统粘性阻尼、瞬态液动力及管路特性共同决定；工况和结构参数均对普通锥阀振动特性存在一定的影响。(3)分别对5种带阻尼结构锥阀进行关键参数研究。结果表明：流量、阻尼孔径、锥阀锥角以及锥阀孔径等参数均对5种带阻尼结构锥阀的振动特性存在一定程度的影响,并且某些参数过大或过小将引起部分阻尼结构锥阀高频振动。(4)分别对普通型与5种带阻尼结构锥阀的参数适应性进行研究。结果表明：相较于普通型而言,加设5种阻尼结构的锥阀的系统参数适应性均有不同程度增强。其中,阀前环形间隙阻尼型与锥阀芯阻尼孔阻尼型系统参数适应性最优,旁路阻尼型次之,阀口阻尼孔阻尼型与阀后独立阻尼型稍差。
【关键词】：锥阀 振动特性 阻尼分布 管路特性 参数适应性 状态方程 功率键合图
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 液压阀振动特性研究现状12-16
• 1.2.1 国内研究现状12-15
• 1.2.2 国外研究现状15-16
• 1.3 液压阀阻尼减振调压技术研究现状16-20
• 1.3.1 国内研究现状17-19
• 1.3.2 国外研究现状19-20
• 1.4 课题主要研究内容及意义20-21
• 第2章 液压锥阀数学建模21-38
• 2.1 研究对象与理论分析21-24
• 2.1.1 研究对象21-22
• 2.1.2 锥阀理论分析22-24
• 2.2 锥阀初步计算24-27
• 2.2.1 初步计算24-26
• 2.2.2 修正参数26-27
• 2.3 锥阀数学建模27-30
• 2.3.1 状态空间法概述28
• 2.3.2 锥阀建模28-30
• 2.4 管路特性数学建模30-35
• 2.4.1 键合图概述30-32
• 2.4.2 管路建模32-35
• 2.5 仿真建模35-37
• 2.5.1 MATLAB/Simulink概述35
• 2.5.2 仿真建模35-37
• 2.6 小结37-38
• 第3章 液压锥阀振动特性分析38-50
• 3.1 锥阀主要作用力的影响38-44
• 3.1.1 简化模型分析38-40
• 3.1.2 粘性阻尼力分析40-41
• 3.1.3 稳态液动力分析41-42
• 3.1.4 瞬态液动力分析42-44
• 3.2 管路特性对锥阀振动特性的影响44-46
• 3.3 锥阀系统参数的影响46-48
• 3.4 小结48-50
• 第4章 阻尼分布对锥阀振动特性的影响50-76
• 4.1 阻尼分布形式50-52
• 4.2 阻尼分布对应状态方程模型52-60
• 4.3 阻尼分布关键参数分析与优化60-69
• 4.3.1 阀口阻尼孔阻尼关键参数分析60-61
• 4.3.2 阀前环形间隙阻尼关键参数分析61-63
• 4.3.3 旁路阻尼关键参数分析63-66
• 4.3.4 锥阀芯阻尼孔阻尼关键参数分析66-67
• 4.3.5 阀后独立阻尼关键参数分析67-69
• 4.4 阻尼分布的系统参数适应性69-74
• 4.4.1 工况压力影响分析69-71
• 4.4.2 工况流量影响分析71-72
• 4.4.3 锥阀孔径影响分析72
• 4.4.4 锥阀锥角影响分析72-73
• 4.4.5 调压弹簧刚度影响分析73-74
• 4.5 小结74-76
• 总结与展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-84
• 附录84-87
• 攻读学位期间发表的学术论文87

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本文编号：791669