锥阀轴向振动的仿真与实验研究

发布时间：2017-08-15 09:21

  本文关键词：锥阀轴向振动的仿真与实验研究

  更多相关文章： 锥阀振动 振动抑制 管道效应 局部稳定性 全局稳定性 混沌

【摘要】：锥阀由于结构简单、密封性好、响应快、过流能力强、抗污染能力强,在液压系统中应用广泛。而锥阀在使用过程中产生的振动、噪声与空化,限制其应用场合。近年来,液压技术朝着高速、高压、大功率方向发展,伴随着能源危机的日益迫近,锥阀在这些方面的优势获得了重新认识,同时锥阀的振动、噪声与空化问题日益凸显,得到了学术界和工业界的更多关注。 目前的研究未能全面考量管道效应在锥阀振动过程中的作用,本文在考虑管道传输效应的基础上,研究锥阀轴向振动问题,提出抑制锥阀振动的结构参数优化方法,并对锥阀振动混沌现象进行初步研究。 论文主要内容如下： 第一章介绍了课题的研究背景及意义,综述了锥阀振动问题的国内外研究现状,提出了本课题的具体研究内容,概述了本课题的实验系统及测试对象。 第二章确立了锥阀自激振动的物理模型,并对其进行数学建模,包括管道效应、容腔效应、液动力等,得到系统控制方程,为后续的研究工作打下基础。第三章利用系统控制方程线性化的方法研究锥阀振动的局部稳定性。在把强非线性的管道模型进行合理简化的基础上,针对流量入口管道和压力入口管道分别进行讨论。利用劳斯判据得到锥阀稳定域图,并进行实验验证。研究了锥阀系统主要结构参数对锥阀稳定性的影响,提出能够增强锥阀稳定性的结构参数优化方法,包括减小阀内阻尼孔径、增大阀芯运动阻尼、减小阀腔容积、增大阀后腔容积和缩短管道长度。其中,减小阀内阻尼孔径是一种有效抑制锥阀振动的设计方法。 第四章根据系统控制方程,设计Matlab/Simulink仿真平台模型锥阀振动,利用有限差分法求解管道效应空间域上的积分。模拟阀内阻尼孔径大小对锥阀稳定性的影响,并设计实验,完成实验验证。针对锥阀振动模拟中出现的混沌现象,进行定性和定量分析。包括通过波形图、相平面轨迹图和分岔图进行定性研究,得到随着管道入口压力增大,锥阀自激振动到混沌的发展过程；通过Wolf法计算最大李雅普诺夫指数进行定量研究。 第五章,对课题进行总结,展望了后续的研究工作。
【关键词】：锥阀振动 振动抑制 管道效应 局部稳定性 全局稳定性 混沌
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 锥阔振动的国内外研究概况12-19
• 1.2.1 国外研究现状12-15
• 1.2.2 国内研究现状15-19
• 1.2.3 小结19
• 1.3 课题研究内容及结构19-20
• 1.4 实验系统及测试对象20-23
• 1.4.1 实验系统简介20
• 1.4.2 测试对象20-23
• 第二章 数学建模23-33
• 2.1 锥阀振动物理模型23-24
• 2.2 锥阀系统控制方程24-31
• 2.2.1 管道效应24-27
• 2.2.2 锥阀阀口流量27-28
• 2.2.3 阀内阻尼孔流量28
• 2.2.4 阀腔容腔效应28-29
• 2.2.5 弹簧腔容腔效应29
• 2.2.6 液动力29-30
• 2.2.7 阀芯运动方程30-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第三章 局部稳定性33-55
• 3.1 相关理论33-37
• 3.1.1 系统稳定性的基本概念33-34
• 3.1.2 系统稳定的条件34-36
• 3.1.3 代数稳定判据——劳斯判据36-37
• 3.2 控制方程线性化37-42
• 3.2.1 管道模型线性化37-40
• 3.3.2 其他部分模型线性化40-42
• 3.3 锥阀稳定性判据42-45
• 3.3.1 流量入口锥阀稳定性判据42-43
• 3.3.2 压力入口锥阀稳定性判据43-45
• 3.4 局部稳定性分析45-47
• 3.4.1 系统稳定域与不稳定域45-46
• 3.4.2 实验验证46-47
• 3.5 主要结构参数对锥阀稳定性的影响47-54
• 3.5.1 对流量入口锥阀稳定性的影响48-51
• 3.5.2 对压力入口锥阀稳定性的影响51-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 全局稳定性55-77
• 4.1 Simulink仿真平台实现55-63
• 4.1.1 Matlab/Simulink仿真方法简介55-56
• 4.1.2 管道效应Simulink建模56-60
• 4.1.3 碰撞Simulink模型实现60-61
• 4.1.4 系统仿真平台实现61-63
• 4.2 振动模拟及抑制63-67
• 4.2.1 锥阀振动模拟63-64
• 4.2.2 锥阀振动抑制64-66
• 4.2.3 实验验证66-67
• 4.3 锥阀振动的混沌特性67-76
• 4.3.1 李雅普诺夫指数简介67-69
• 4.3.2 自激振动到混沌的发展过程69-74
• 4.3.3 李雅普诺夫指数的计算74-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 课题研究总结77
• 5.2 课题研究展望77-79
• 参考文献79-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 章一明;;锥阀的动态方程及稳定性分析[J];华东冶金学院学报;1987年03期

2 王世忠,于石声,赵阳;流体输送管道的固-液耦合特性[J];哈尔滨工业大学学报;2002年02期

3 曹秉刚;郭卯应;中野和夫;史维祥;;锥阀流场的边界元法解析[J];机床与液压;1991年02期

4 汤志勇;范鸿滏;曹秉刚;史维祥;;关于锥阀动态液动力的探讨[J];机床与液压;1993年01期

5 高殿荣,王益群;液压锥阀流场的有限元法解析[J];机床与液压;2000年02期

6 高殿荣,王益群,申功p，

本文编号：677386