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专利号: 2022101189782
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器,其特征在于:所述衰减器包括内缸体、端盖、油腔、外缸体、机械弹簧、气腔、通气孔、连接杆和截止阀;所述内缸体同轴设置在外缸体内部,所述内缸体的内部构成油腔;所述内缸体与外缸体之间圆周均布有若干轴向气腔;所述内缸体外表面和外缸体内表面位于各气腔内的部分分别沿轴设置有相互对应的凸台;所述机械弹簧分别设置在各气腔内部,且两端分别与内缸体外表面和外缸体内表面上相互对应的两个凸台固连;所述通气孔连通各气腔,用于使气腔内的压力一致;所述端盖分别固定密封在外缸体的两端且中心与内缸体内部油腔连接;所述连接杆设置在外缸体的一侧且一端与气腔连通;所述连接杆的另一端连接截止阀,通过对气腔的充放气,实现对气腔压力的调节。

2.根据权利要求1所述的基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器,其特征在于:所述内缸体为圆筒形结构;所述内缸体由四个振动薄板组成,所述振动薄板的内外表面均为四分之一圆筒形曲面;每个振动薄板与外缸体之间设置有一个气腔;各振动薄板外表面的前后两侧对称设置有圆形凸台,且各振动薄板外表面前侧的圆形凸台呈圆周均布,各振动薄板外表面后侧的圆形凸台呈圆周均布;所述外缸体内表面与各振动薄板前后两侧圆形凸台对应位置处同样设置有圆形凸台。

3.根据权利要求2所述的基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器,其特征在于:所述机械弹簧受到的力等于振动薄板油腔面与气腔面受到的压力之差ΔF,机械弹簧的刚度为k,机械弹簧的压下量x和弹簧的固有频率ω为:式中,ΔP为振动薄板在油腔面与气腔面受到的压强差,s为振动薄板的有效受力面积,m为质量‑弹簧系统的有效质量。

4.根据权利要求2所述的基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器,其特征在于:所述振动薄板的侧壁和外缸体内壁之间设置有密封圈;所述振动薄板的外表面与气腔形成活塞腔。

5.根据权利要求2所述的基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器,其特征在于:相邻两个气腔之间通过一个通气孔连通。

6.根据权利要求3所述的基于质量‑弹簧系统的流体脉动衰减器的消振方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤

S1、根据实际工作情况,对衰减器中的振动薄板进行设计,振动薄板的有效面积S,振动薄板所在气腔和油腔的压差ΔP与振动薄板受到的压力ΔF关系为:ΔF=ΔP·S

将衰减器其它确定好的参数代入上式,通过改变振动薄板的有效面积,其他条件不变,可以得出振动薄板最佳有效面积;

S2、将衰减器的机械弹簧沿着集成式样机外缸体的内壁径向并排分布,机械弹簧与振动薄板相连接的个数由具体的消振要求确定;

S3、在AMESim软件的草图模式下进行模型的搭建,在子模型模式下选择元件的合适子模型,在参数模式下设置各个元器件的结构参数,将可调参数设置为全局变量;

S4、将信号源和电机的输入端连接,将电机的输出端和定量泵的第一输入端连接,将高压槽和定量泵的第二输入端连接;将衰减器的油腔通过一侧端盖与定量泵的输出端连接,将衰减器的油腔通过另一侧端盖与节流阀的输入端连接;节流阀的输出端和低压槽连接,并设定定量泵的额定排量、液压系统的额定压力和液压系统内液体的流体属性;

S5、给定步骤S4中信号源一正弦信号,并设定正弦信号的频率、幅值和振幅,设定节流阀的开口大小以及高压槽和低压槽之间的相应压降;

S6、定量泵的液压系统中的流体通过一侧端盖中心流入衰减器的油腔中,第一部分流体的能量耗散掉,第二部分流体的动能转化为振动薄板和机械弹簧的机械能;

S7、到达油腔的流体对振动薄板产生一个力的反馈信号,即压力脉动将使振动薄板的运动转化为一个力的输出,到达油腔的流体的机械能转化为振动薄板的动能,推动振动薄板压着机械弹簧进行运动实现一个能量的转化,振动薄板的动能转化为机械弹簧的弹性势能,如此循环,实现能量的转化和耗散;

S8、油腔内的流体脉动能量转换为振动薄板和机械弹簧的机械能后,最后从另一侧端盖的中心流出;

S9、通过步骤S6至S8的反复运动,抑制了流体的压力脉动和流量脉动冲击,有效吸收了压力脉动和流量脉动能量,提高了衰减器的响应速度以及频宽,在一定程度上实现了对流体脉动的有效衰减;使得流出衰减器的油液流量更加稳定,对液压管路有着较好的减振降噪效果;

S10、设置空白对照模型,即除不含衰减器外其它器件的连接关系和步骤S4一致,初始实验条件和S5一致,最后对两组衰减器模型所在的液压系统压力响应曲线及仿真结果进行分析。