舰船用海水柱塞泵振动特性研究
发布时间：2020-12-04 08:08
舰船疏水系统是保障舰船安全性和生命力的重要系统,其一般采用海水柱塞泵作为动力源。然而,海水柱塞泵在工作过程中会产生较强烈的振动噪声,严重影响了舰船的隐蔽性和安全性。因此,分析海水柱塞泵振动产生机理并采取相应的减振措施,对于增强舰船的战斗力具有重要意义。模态分析是柱塞泵振动特性分析的重要方法之一,本文在对海水柱塞泵振动机理分析的基础上,提出了一种新的基于传递率的柱塞泵工作模态分析方法,并运用该方法识别出海水柱塞泵的固有频率和振动峰值,然后调整海水柱塞泵支撑刚度以避开共振、减小压力脉动以降低振动峰值,从而减小海水柱塞泵振动。论文具体研究内容如下:1)根据海水柱塞泵结构及工作原理,建立了海水柱塞泵运动部件的多体系统动力学模型,然后仿真分析了海水柱塞泵的振动源及其振动频率,进而得出海水柱塞泵的振动机理。2)基于模态分析理论和柱塞泵工作原理,本文提出一种压力激励下基于传递率的柱塞泵工作模态分析方法,并运用所提出的方法对海水柱塞泵模态参数进行识别,对比分析海水柱塞泵振动频率、固有频率和振动峰值之间的关系,结果表明海水柱塞泵在其固有频率处会产生共振,可通过改变海水柱塞泵固有频率及减小压力脉动两方面减...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
含加强筋的壳体及优化前后柱塞泵的噪声频谱图
到了回程盘的应力分布图和最大应力点，指出优化回程盘有助于减小其振动噪声[11]。华中科技大学的吴德发等人通过改变柱塞泵配流阀阀座的材料来降低柱塞泵的噪声，并通过仿真和试验发现：泵在不同材质的阀座下的噪音范围从高到低依次为：316 L > NYLON > PEEK> PTFE[12]。以上研究表明，不论是改变柱塞泵结构还是材料都可以有效减小柱塞泵的机械振动及噪声。然而，柱塞泵作为一种流体机械，在工作过程中，由于柱塞腔及配流机构中流体高压区域和低压区域的转换产生的液压冲击、流量脉动和气穴等原因不可避免会产生流体振动及噪声，因此，有必要考虑流体对柱塞泵振动的影响。（2）柱塞泵流体振动研究现状许多学者研究表明不仅优化机械结构可以有效减小柱塞泵振动，优化其流体动力学特性也会对柱塞泵振动产生显著影响[13-15]。Ericson 等指出液压系统的流体振动噪声主要由泵的流量脉动引起，流量脉动可分为运动脉动和可压缩脉动两部分，介绍了一种测量流量的新方法-源导纳法，并通过试验验证了该方法可用在产品开发中以降低泵的振动噪声[16, 17]。
技 大 学 博 士 学 次源”测试方法，并研究了不同结构声的影响，试验结果发现大坡度结构[18-21]。针对由配流盘引起的流体振动柱塞泵中由流量倒灌所导致的压力冲图 1.2 所示[22]。研究了轴向柱塞泵产生的流体脉动起的脉动外，还考虑了流体可压缩性分析了柱塞泵中由流动脉动引起的流
【参考文献】：
期刊论文
[1]Noise Reduction of an Axial Piston Pump by Valve Plate Optimization[J]. Shao-Gan Ye,Jun-Hui Zhang,Bing Xu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(03)
[2]液压柱塞泵压力脉动函数的仿真分析[J]. 张天霄. 振动.测试与诊断. 2016(05)
[3]基于特征线—快速傅里叶变换法的轴向柱塞泵流固耦合振动特性研究（英文）[J]. 刘洋,武兵,黄家海. 机床与液压. 2016(06)
[4]基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵回程盘动力学特性仿真分析[J]. 张静,胡亮,李小军,史伟东. 液压与气动. 2016(03)
[5]基于流构全耦合模型的柱塞泵斜盘振动和压力脉动的研究（英文）[J]. Xiao-ping OUYANG,Xu FANG,Hua-yong YANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2016(03)
[6]共振型液压脉动衰减器研究现状及展望[J]. 欧阳小平,李磊,方旭,杨华勇. 机械工程学报. 2015(22)
[7]潜艇疏水系统发展趋势探讨[J]. 汪正清,陈小邹,王楠,支平. 舰船科学技术. 2015(07)
[8]转位角对串联式轴向柱塞泵流量脉动的影响（英文）[J]. Bing XU,Shao-gan YE,Jun-hui ZHANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(05)
[9]一种新的轴向柱塞泵配流盘过渡区设计方法(英文)[J]. Bing XU,Ying-hui SUN,Jun-hui ZHANG,Tong SUN,Ze-bing MAO. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(03)
[10]海水液压技术在深海装备中的应用[J]. 刘银水,吴德发,李东林,赵旭峰,李晓晖. 机械工程学报. 2014(02)
博士论文
[1]传递率及其在运行模态分析中的应用[D]. 张昱.大连理工大学 2016
[2]斜盘式轴向柱塞泵流体振动溯源研究[D]. 张晋.燕山大学 2015
[3]柱塞泵流量脉动测试方法和大范围工况降噪结构优化的研究[D]. 宋月超.浙江大学 2013
[4]海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究[D]. 翟江.浙江大学 2012
[5]轴向柱塞泵的虚拟样机及油膜压力特性研究[D]. 张斌.浙江大学 2009
[6]轴向柱塞泵流量脉动及配流盘优化设计研究[D]. 马吉恩.浙江大学 2009
[7]橡胶隔振器动力学性能及设计方法研究[D]. 王锐.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]金属橡胶隔振器的非线性特性研究及参数识别[D]. 杨坤鹏.中北大学 2017
[2]柱塞泵及管路流固耦合振动特性研究[D]. 刘洋.太原理工大学 2016
[3]基于传递率函数的运行状态模态分析方法及软件实现[D]. 张永年.南京航空航天大学 2014
[4]基于传递率的工作模态参数识别方法的研究[D]. 韩杰.太原理工大学 2012
[5]A11VO型轴向柱塞泵动态特性研究[D]. 杨军.兰州理工大学 2012
本文编号：2897264
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
含加强筋的壳体及优化前后柱塞泵的噪声频谱图
到了回程盘的应力分布图和最大应力点，指出优化回程盘有助于减小其振动噪声[11]。华中科技大学的吴德发等人通过改变柱塞泵配流阀阀座的材料来降低柱塞泵的噪声，并通过仿真和试验发现：泵在不同材质的阀座下的噪音范围从高到低依次为：316 L > NYLON > PEEK> PTFE[12]。以上研究表明，不论是改变柱塞泵结构还是材料都可以有效减小柱塞泵的机械振动及噪声。然而，柱塞泵作为一种流体机械，在工作过程中，由于柱塞腔及配流机构中流体高压区域和低压区域的转换产生的液压冲击、流量脉动和气穴等原因不可避免会产生流体振动及噪声，因此，有必要考虑流体对柱塞泵振动的影响。（2）柱塞泵流体振动研究现状许多学者研究表明不仅优化机械结构可以有效减小柱塞泵振动，优化其流体动力学特性也会对柱塞泵振动产生显著影响[13-15]。Ericson 等指出液压系统的流体振动噪声主要由泵的流量脉动引起，流量脉动可分为运动脉动和可压缩脉动两部分，介绍了一种测量流量的新方法-源导纳法，并通过试验验证了该方法可用在产品开发中以降低泵的振动噪声[16, 17]。
技 大 学 博 士 学 次源”测试方法，并研究了不同结构声的影响，试验结果发现大坡度结构[18-21]。针对由配流盘引起的流体振动柱塞泵中由流量倒灌所导致的压力冲图 1.2 所示[22]。研究了轴向柱塞泵产生的流体脉动起的脉动外，还考虑了流体可压缩性分析了柱塞泵中由流动脉动引起的流
【参考文献】：
期刊论文
[1]Noise Reduction of an Axial Piston Pump by Valve Plate Optimization[J]. Shao-Gan Ye,Jun-Hui Zhang,Bing Xu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(03)
[2]液压柱塞泵压力脉动函数的仿真分析[J]. 张天霄. 振动.测试与诊断. 2016(05)
[3]基于特征线—快速傅里叶变换法的轴向柱塞泵流固耦合振动特性研究（英文）[J]. 刘洋,武兵,黄家海. 机床与液压. 2016(06)
[4]基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵回程盘动力学特性仿真分析[J]. 张静,胡亮,李小军,史伟东. 液压与气动. 2016(03)
[5]基于流构全耦合模型的柱塞泵斜盘振动和压力脉动的研究（英文）[J]. Xiao-ping OUYANG,Xu FANG,Hua-yong YANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2016(03)
[6]共振型液压脉动衰减器研究现状及展望[J]. 欧阳小平,李磊,方旭,杨华勇. 机械工程学报. 2015(22)
[7]潜艇疏水系统发展趋势探讨[J]. 汪正清,陈小邹,王楠,支平. 舰船科学技术. 2015(07)
[8]转位角对串联式轴向柱塞泵流量脉动的影响（英文）[J]. Bing XU,Shao-gan YE,Jun-hui ZHANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(05)
[9]一种新的轴向柱塞泵配流盘过渡区设计方法(英文)[J]. Bing XU,Ying-hui SUN,Jun-hui ZHANG,Tong SUN,Ze-bing MAO. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(03)
[10]海水液压技术在深海装备中的应用[J]. 刘银水,吴德发,李东林,赵旭峰,李晓晖. 机械工程学报. 2014(02)
博士论文
[1]传递率及其在运行模态分析中的应用[D]. 张昱.大连理工大学 2016
[2]斜盘式轴向柱塞泵流体振动溯源研究[D]. 张晋.燕山大学 2015
[3]柱塞泵流量脉动测试方法和大范围工况降噪结构优化的研究[D]. 宋月超.浙江大学 2013
[4]海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究[D]. 翟江.浙江大学 2012
[5]轴向柱塞泵的虚拟样机及油膜压力特性研究[D]. 张斌.浙江大学 2009
[6]轴向柱塞泵流量脉动及配流盘优化设计研究[D]. 马吉恩.浙江大学 2009
[7]橡胶隔振器动力学性能及设计方法研究[D]. 王锐.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]金属橡胶隔振器的非线性特性研究及参数识别[D]. 杨坤鹏.中北大学 2017
[2]柱塞泵及管路流固耦合振动特性研究[D]. 刘洋.太原理工大学 2016
[3]基于传递率函数的运行状态模态分析方法及软件实现[D]. 张永年.南京航空航天大学 2014
[4]基于传递率的工作模态参数识别方法的研究[D]. 韩杰.太原理工大学 2012
[5]A11VO型轴向柱塞泵动态特性研究[D]. 杨军.兰州理工大学 2012
本文编号：2897264
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