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斜盤式ATOS軸向柱塞泵流體振動溯源
液壓系統(tǒng)振動是影響液壓系統(tǒng)可靠性的關鍵因素之一,而液壓泵又是液壓系統(tǒng)振動的主要來源。液壓泵的振動主要有機械振動和流體振動,其中流體振動主要是流量脈動和由于配流結構導致的壓力沖擊引起的。分析流體振動產(chǎn)生的原因,對液壓泵的結構進行優(yōu)化以減小結構原因引起的流體振動,在液壓系統(tǒng)減振方面具有積極的理論與現(xiàn)實意義。

斜盤式ATOS軸向柱塞泵流體振動溯源
ATOS軸向柱塞泵是一種廣泛用于各類機械設備中的液壓元件，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象,采用理論分析和實驗研究相結合的方法,從流場特性、振動傳遞規(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特性,ATOS軸向柱塞泵諧響應與瞬態(tài)響應特性及*配流方法。針對ATOS軸向柱塞泵流場分析用湍流模型,采用數(shù)值模擬與PIV測試相結合的方法,建立ATOS軸向柱塞泵單柱塞-配流盤機理模型與實驗模型,分別采用不同的計算模型進行數(shù)值模擬,通過對比渦系結構、流量、壓力等參數(shù),zui終得到適合泵流場分析的湍流模型,并對模型的系數(shù)進行修正,使數(shù)值模擬的精度提高。針對ATOS軸向柱塞泵流量脈動特性,采用動網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術,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泵進行瞬態(tài)流場分析,得到在不同壓力和不同轉速工況下柱塞泵流量脈動與壓力波動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)響應分析提供理論基礎。針對ATOS軸向柱塞泵諧響應與瞬態(tài)響應特性,建立整泵的有限元模型,通過諧響應分析得到ATOS軸向柱塞泵在實際安裝約束條件下的固有模態(tài);通過瞬態(tài)響應分析,得到ATOS軸向柱塞泵在流量脈動激勵下的振動特性?？紤]在高速高壓下流體的壓縮性及油液的粘溫和粘壓效應因素影響，判斷配流過程中非定常流場各個位置的流態(tài)。動態(tài)仿真時考慮到模型中流態(tài)的轉換情況，采用了層流加局部湍流的數(shù)學模型，使研究的流場更接近實際狀態(tài)。通過仿真得到了柱塞泵工作一周的過程中各個位置壓力變化情況，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化計算技術,在配流盤的結構優(yōu)化中以無壓差過渡條件下的壓力梯度為目標函數(shù)，以三角阻尼槽的開口角、寬度角、深度角及配流盤的錯配角為優(yōu)化的參數(shù)，采用粒子群優(yōu)化算法對數(shù)學模型進行優(yōu)化計算。然后根據(jù)優(yōu)化的結構參數(shù)對柱塞泵原有的數(shù)學物理模型進行修改，并在相同的邊界條件和初始條件下進行動態(tài)模擬仿真，對比結構優(yōu)化前后的仿真結果，表明經(jīng)過粒子群優(yōu)化后ATOS軸向柱塞泵的壓力脈動要明顯小于優(yōu)化前，配流盤結構參數(shù)的優(yōu)化設計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溯源
針對ATOS軸向柱塞泵*配流,建立柱塞腔預升壓和預卸壓特性微分方程,以三角阻尼槽結構為例,給出*配流特性的結構優(yōu)化設計方法,對泵結構進行優(yōu)化設計,分析結構優(yōu)化前后流場特性,驗證結構優(yōu)化設計方法的有效性;分析柱塞阻尼孔直徑與滑靴處油膜厚度對ATOS軸向柱塞泵流量與壓力特性的影響規(guī)律。建立ATOS軸向柱塞泵振動測試實驗臺,采用錘擊法驗證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速工況下泵殼的振動規(guī)律,驗證瞬態(tài)響應分析結果。