【摘 要】
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我国液压市场规模占全球市场比重达30.2%,仅低于美国、远超日本及北欧等发达国家,是近几年成长较快的地区。液压系统广泛应用于农机、工程机械、航空航天、信息电子等技术装备中,液压技术在机械装备中的大量运用,在某些工作场景中不仅仅需要满足设备的指定工作动作,还要有相应的精度以及防止抖动的要求。但液压系统中的压力脉动不可避免,液压泵吸油和压油过程中容积的交替变化,各种阀件开闭产生的水锤效应,反馈回路在达
【基金项目】
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贵州省科技厅基础研究计划(黔科合基础-ZK[2022]一般 087 液压阻尼频散效应及多频流体脉动自适应控制研究); 贵州大学校培育项目:液压阻尼频散效应及组合式阻尼元件减振机理研究(黔和平台人才[2018]5781-23);
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我国液压市场规模占全球市场比重达30.2%,仅低于美国、远超日本及北欧等发达国家,是近几年成长较快的地区。液压系统广泛应用于农机、工程机械、航空航天、信息电子等技术装备中,液压技术在机械装备中的大量运用,在某些工作场景中不仅仅需要满足设备的指定工作动作,还要有相应的精度以及防止抖动的要求。但液压系统中的压力脉动不可避免,液压泵吸油和压油过程中容积的交替变化,各种阀件开闭产生的水锤效应,反馈回路在达到平衡前都会造成液压系统的压力脉动。液压元件本身的固有频率与压力脉动频率相近时会产生谐振使压力脉动波动更加剧烈,使得液压系统执行元件产生抖动、爬行,不利于液压系统的稳定性和操控性,直接影响所装配机械的工作效率和操控人员的疲劳强度。对液压系统中压力脉动进行衰减是当前液压行业需要解决的重要问题。论文基于液压系统中压力脉动频率特性,对液压系统中压力脉动产生的机理以及影响因素进行了分析。对被动压力脉动抑制元件:固定式阻尼元件、组合式液阻元件,进行了动态流场分析。对主动压力脉动抑制技术,提出了FX-LMS的方法,并实现了负载敏感系统泵源压力脉动抑制的模型设计。具体内容如下:(1)首先对液压系统中主要的压力来源进行分析来探究了液压系统中不同脉动源产生压力脉动的机理及其幅频特性。利用AMESim仿真软件分析了轴向柱塞泵结构参数对压力脉动的影响、液压控制阀启闭时间对水锤效应产生压力脉动的影响、液压系统中液压阀由于本身固有频率特性产生的自激振荡。(2)其次对被动型压力脉动抑制元件进行了研究,通过对阻尼元件的数值模拟分析了固定式阻尼孔结构参数对液压系统中压力脉动抑制效果,得出固定式阻尼孔结构参数是固定阻尼孔压力脉动衰减性能的决定性因素。由于静态网格无法模拟机械结构运动导致的动态流场变化,利用UDF技术以及动网格技术对组合式阻尼元件进行了瞬态流场的数值模拟,得到了组合式阻尼元件在工作过程中的流场特性以及阀芯运动规律,可知组合式阻尼元件压力脉动衰减性能更加优良。(3)由于负载敏感系统是典型的液阻控制回路也是液压系统中运用最广泛的技术,利用AMESim仿真软件对固定式阻尼孔在负载敏感系统中的作用机理进行了仿真分析,分析了阻尼孔安装在不同位置时的不同作用以及其结构尺寸对负载敏感系统压力脉动影响,同时,更进一步将组合式阻尼元件用于负载敏感系统负载反馈回路的减振并进行仿真分析,在频率为20Hz处安装组合式阻尼件后的泵出口压力脉动幅值为安装固定式阻尼孔的35%,在频率为40Hz,为32%。(4)基于旁路溢流原理以及FX-LMS自适应前馈算法对负载敏感系统中轴向柱塞泵出口压力脉动进行了主动抑制。并利用MATLAB以及AMESim进行联合仿真,对主动抑制前后的负载敏感系统动态特性对比,在FX-LMS自适应前馈算法对压力脉动进行主动抑制后,负载敏感阀阀芯运动波动衰减幅度为90%,负载敏感系统中压力脉动在变负载以及负载不变情况下衰减幅度都高于92%。负载敏感系统的负载跟随特性对比未进行主动抑制之前明显提升。
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