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斜盤式ATOS軸向柱塞泵流體振動(dòng)溯源
液壓系統(tǒng)振動(dòng)是影響液壓系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一,而液壓泵又是液壓系統(tǒng)振動(dòng)的主要來源。液壓泵的振動(dòng)主要有機(jī)械振動(dòng)和流體振動(dòng),其中流體振動(dòng)主要是流量脈動(dòng)和由于配流結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的壓力沖擊引起的。分析流體振動(dòng)產(chǎn)生的原因,對(duì)液壓泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以減小結(jié)構(gòu)原因引起的流體振動(dòng),在液壓系統(tǒng)減振方面具有積極的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

斜盤式ATOS軸向柱塞泵流體振動(dòng)溯源
ATOS軸向柱塞泵是一種廣泛用于各類機(jī)械設(shè)備中的液壓元件，它一直向著高性能化的趨勢發(fā)展。而噪聲是對(duì)ATOS軸向柱塞泵的性能有著重要的影響，研究發(fā)現(xiàn)ATOS軸向柱塞泵流體噪聲主要是配流過程中引發(fā)的配流噪聲，因此可以通過研究配流過程的配流特性使其配流噪聲降低從而提高柱塞泵性能。以ATOS軸向柱塞泵為研究對(duì)象,采用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,從流場特性、振動(dòng)傳遞規(guī)律和柱塞腔油擊理論入手,研究ATOS軸向柱塞泵流場分析用湍流模型,ATOS軸向柱塞泵流量脈動(dòng)特性,ATOS軸向柱塞泵諧響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)特性及*配流方法。針對(duì)ATOS軸向柱塞泵流場分析用湍流模型,采用數(shù)值模擬與PIV測試相結(jié)合的方法,建立ATOS軸向柱塞泵單柱塞-配流盤機(jī)理模型與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?分別采用不同的計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)值模擬,通過對(duì)比渦系結(jié)構(gòu)、流量、壓力等參數(shù),zui終得到適合泵流場分析的湍流模型,并對(duì)模型的系數(shù)進(jìn)行修正,使數(shù)值模擬的精度提高。針對(duì)ATOS軸向柱塞泵流量脈動(dòng)特性,采用動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術(shù),考慮油液可壓縮性、柱塞阻尼孔和滑靴處油膜,建立ATOS軸向柱塞泵流場分析有限體積模型,用修正后湍流模型對(duì)泵進(jìn)行瞬態(tài)流場分析,得到在不同壓力和不同轉(zhuǎn)速工況下柱塞泵流量脈動(dòng)與壓力波動(dòng)和柱塞腔壓力與流量的變化規(guī)律。為ATOS軸向柱塞泵瞬態(tài)響應(yīng)分析提供理論基礎(chǔ)。針對(duì)ATOS軸向柱塞泵諧響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)特性,建立整泵的有限元模型,通過諧響應(yīng)分析得到ATOS軸向柱塞泵在實(shí)際安裝約束條件下的固有模態(tài);通過瞬態(tài)響應(yīng)分析,得到ATOS軸向柱塞泵在流量脈動(dòng)激勵(lì)下的振動(dòng)特性?？紤]在高速高壓下流體的壓縮性及油液的粘溫和粘壓效應(yīng)因素影響，判斷配流過程中非定常流場各個(gè)位置的流態(tài)。動(dòng)態(tài)仿真時(shí)考慮到模型中流態(tài)的轉(zhuǎn)換情況，采用了層流加局部湍流的數(shù)學(xué)模型，使研究的流場更接近實(shí)際狀態(tài)。通過仿真得到了柱塞泵工作一周的過程中各個(gè)位置壓力變化情況，由此判定壓力沖擊的情況。粒子群優(yōu)化算法是一種基于群體智能的進(jìn)化計(jì)算技術(shù),在配流盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中以無壓差過渡條件下的壓力梯度為目標(biāo)函數(shù)，以三角阻尼槽的開口角、寬度角、深度角及配流盤的錯(cuò)配角為優(yōu)化的參數(shù)，采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。然后根據(jù)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)柱塞泵原有的數(shù)學(xué)物理模型進(jìn)行修改，并在相同的邊界條件和初始條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，對(duì)比結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的仿真結(jié)果，表明經(jīng)過粒子群優(yōu)化后ATOS軸向柱塞泵的壓力脈動(dòng)要明顯小于優(yōu)化前，配流盤結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是減低柱塞泵流體噪聲的有效途徑之一。

斜盤式ATOS軸向柱塞泵流體振動(dòng)溯源
針對(duì)ATOS軸向柱塞泵*配流,建立柱塞腔預(yù)升壓和預(yù)卸壓特性微分方程,以三角阻尼槽結(jié)構(gòu)為例,給出*配流特性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,對(duì)泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),分析結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后流場特性,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性;分析柱塞阻尼孔直徑與滑靴處油膜厚度對(duì)ATOS軸向柱塞泵流量與壓力特性的影響規(guī)律。建立ATOS軸向柱塞泵振動(dòng)測試實(shí)驗(yàn)臺(tái),采用錘擊法驗(yàn)證ATOS軸向柱塞泵固有模態(tài),并分別測試在不同壓力和不同轉(zhuǎn)速工況下泵殼的振動(dòng)規(guī)律,驗(yàn)證瞬態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果。