一体化电机叶片泵液压动力单元噪声特性的研究

摘要

传统的以电动机为原动机的液压动力单元多为离散式结构，其由电动机、联轴器、液压泵和油箱这些独立部件连接而成，存在结构复杂、效率较低、噪声大、有潜在外泄漏途径等问题已成为其发展和应用的主要问题。一体化电机叶片泵液压动力单元将电动机、孔板离心泵、液压泵、油箱及辅件集成为一体的一种新型液压动力单元，具有结构紧凑、噪音小、无外泄漏、效率较高等优点。一体化电动液压动力单元已成为液压动力单元发展的重要方向。
　　 本论文以一体化电机叶片泵液压动力单元为具体研究对象，采用理论分析、流场仿真和实验相结合的方法，对一体化电机叶片泵液压动力单元的气穴噪声特性进行了较系统的研究，发现其吸油流道中增加孔板离心泵能够显著提高主泵的吸油口压力。应用流场解析技术优化孔板离心泵结构参数，进一步提高主泵的吸油口压力，改善主泵吸油性能，避免因主泵吸油不足造成的气穴噪声。同时，应用流场解析技术对其内部辅助动压支撑结构进行优化。建立了一体化电动液压动力单元的测试平台，为开展一体化电动液压动力单元的深入研究和应用提供坚实的实验基础，并应用该平台对第二代电机叶片泵样机进行了内部压力分布和噪声测量。本文研究成果对一体化电机叶片泵液压动力单元及液压电机泵的设计和产品化具有较大的参考价值。
　　 论文主要内容如下：
　　 第1章，阐述了本课题研究的重要意义和目的；概述了国内外液压动力单元的研究发展概况；综述了液压动力单元噪声研究现状；概括了本论文的主要研究内容。
　　 第2章，提出了一种一体化电机叶片泵液压动力单元结构，并阐述了一体化电机叶片泵液压动力单元工作原理；介绍了声学基础理论；分析了一体化电机叶片泵液压动力单元噪声产生原因。
　　 第3章，运用FLUENT软件对一体化电机叶片泵液压动力单元吸油流道及内部动压支撑结构进行了流场仿真计算，获得了吸油流道中孔板离心泵在不同离心管直径和离心管个数时，吸油流道的压力分布特点，通过分析得出当离心管直径为Φ13mm，离心管个数为5时，吸油流道中的孔板离心泵具有很好的增压效果，能够显著提高主泵的吸油能力，避免因主泵吸油不足造成的气穴噪声；同时得出动压支撑结构具有内夹角β，且内夹角β大于1°时，其在轴向高压区范围显著大于低压区范围，对电机转子有较好的辅助支撑效果。
　　 第4章，搭建了一体化电动液压动力单元测试平台，并应用该平台对一体化电机叶片泵液压动力单元内的第二代电机叶片泵样机进行了内部压力测量和噪声测量。测量结果表明：进口压力明显高于内部压力，靠近泵后盖处内部压力高于其他位置处的压力。第二代电机叶片泵样机噪声声级明显小于电机油泵组的噪声声级，在出口压力为14MPa时，样机噪声声级低12dB，样机噪声声级主要为低频噪声，基本消除气穴噪声。
　　 最后，对本论文的研究工作和成果进行了总结，展望，下一步的研究工作。