泵-马达闭式液压系统压力脉动抑制方法研究

摘要

经过几十年的发展和研究，泵—马达闭式液压驱动技术已能满足多种工况下的使用要求，其工程应用越来越广泛。然而，随着液压技术的发展，人们越来越注重液压系统的品质，对元件的寿命、噪声等都有较高的要求。液压系统压力脉动是降低元件的寿命，引起液压系统噪声和振动的一个主要原因，减少液压系统压力脉动已成为当前的一个研究热点。本文针对泵—马达闭式液压系统工作过程中可能产生的压力脉动机理进行分析，提出有针对性的抑制压力脉动的方法，通过仿真和实验予以验证。主要的研究工作如下:
　　 1.综述了泵—马达闭式液压传动的特点、现状及发展前景;分析了液压系统压力脉动的原因、危害及分类，结合液压系统压力脉动及其抑制方法的研究现状，明确了论文研究的意义。
　　 2.基于泵—马达闭式液压系统的工作原理，分析了可能导致系统压力波动的几个主要因素;根据压力脉动的频率特点，提出了有针对性的抑制系统压力脉动的方法。
　　 3.对柱塞泵和柱塞马达的实际流量脉动进行了理论分析，柱塞单元的实际输出流量脉动主要受到配流盘结构和泄漏的影响;对柱塞泵的流量脉动进行了仿真，结果表明柱塞泵的实际流量脉动远大于理论值，频率也为理论值的2倍;通过仿真研究了柱塞泵和柱塞马达的实际流量脉动对系统压力脉动的影响，验证了利用柱塞泵和马达流量脉动来减少系统压力脉动的可行性。
　　 4.建立了变量泵—定量马达系统的SIMULINK仿真模型，通过仿真验证负载变化时系统的压力变化情况，结果表明:泵的输出流量随着控制电流线性变化，低压侧压力稳定性对系统高压侧压力有一定影响，负载变化会引起系统压力脉动，适当改变系统的一些参数可以减少负载变化引起的压力脉动，并接蓄能器是减少压力脉动的有效措施。
　　 5.搭建泵—马达闭式液压系统实验平台，通过实验验证了利用柱塞单元的实际流量脉动抑制系统压力脉动是可行的;利用工程实例验证了低压侧压力稳定性对高压侧压力的影响，结果表明:确保低压侧压力稳定能有效减少高压侧压力脉动。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 泵—马达闭式液压传动系统概述

1．2．1 泵—马达液压传动系统介绍

1．2．2 泵—马达闭式和开式液压传动系统的特点对比

1．2．3 泵—马达闭式液压传动技术的应用与研究现状

1．3 液压系统压力波动机理及研究现状

1．3．1 压力脉动机理及分类

1．3．2 液压系统压力脉动的危害

1．3．3 液压系统压力脉动的研究现状

1．4 研究意义及主要内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 主要内容

第二章 泵—马达闭式液压系统压力脉动特性分析

2．1 泵—马达闭式液压传动系统工作原理分析

2．1．1 系统工作原理

2．1．2 变量泵工作原理

2．2 泵—马达闭式液压传动系统压力脉动的原因分析

2．2．1 油液中空气含量对系统压力的影响

2．2．2 柱塞单元的流量脉动对压力的影响

2．2．3 负载波动对液压系统压力的影响

2．2．4 低压侧压力对系统压力脉动的影响

2．3 压力脉动抑制方法选择

2．3．1 主动滤波原理

2．3．2 被动滤波原理

2．4 复合滤波方法的可行性分析

2．4．1 利用柱塞单元流量脉动实现主动滤波可行性分析

2．4．2 蓄能器吸收负载引起的压力脉动可行性分析

2．5 本章小结

第三章 柱塞单元流量脉动引起的系统压力脉动研究

3．1 柱塞单元的理论流量脉动

3．2 柱塞单元的实际流量脉动分析

3．2．1 柱塞单元配流盘闭死角对流量的影响

3．2．2 三角阻尼槽的倒灌流量

3．2．3 柱塞泵的流量泄露

3．3．4 轴向柱塞单元的实际流量脉动仿真分析

3．3 柱塞单元流量脉动引起的压力脉动的仿真分析

3．3．1 柱塞单元单流量脉动简化

3．3．2 柱塞单元流量脉动引起的系统压力脉动仿真分析

3．3．3 柱塞单元互相滤波的仿真研究

3．4 本章小结

第四章 负载变化引起的系统压力脉动研究

4．1 泵—马达闭式液压系统建模

4．1．1 变量泵理论输出流量数学模型

4．1．2 泵控马达系统动态数学模型

4．1．3 闭式液压系统低压侧压力数学模型

4．2 柱塞泵输出流量仿真分析

4．3 低压侧压力稳定性对系统输出特性的影响

4．3．1 低压侧压力对系统输出特性影响

4．3．2 低压侧压力对系统特性影响的仿真分析

4．4 负载变化引起的系统压力脉动的仿真分析

4．4．1 负载脉动频率对系统的压力的影响

4．4．2 部分参数对系统压力的影响

4．5 蓄能器吸收系统压力脉动的仿真分析

4．5．1 蓄能器吸收系统压力冲击的仿真结果

4．5．2 蓄能器吸收系统压力脉动

4．6 本章小结

第五章 泵—马达闭式液压系统压力脉动的实验研究

5．1 试验目的及内容

5．1．1 实验目的

5．1．2 实验内容

5．2 实验设备

5．2．1 柱塞单元流量脉动引起的系统压力脉动测试实验台

5．2．2 低压侧压力稳定性对系统工作压力影响验证的试验平台

5．3 柱塞单元流量脉动引起的系统压力脉动实验步骤及结果分析

5．3．1 柱塞单元流量脉动引起的系统压力脉动实验步骤

5．3．2 试验结果分析

5．4 低压侧压力对系统高压侧压力影响的试验及结果分析

5．4 本章小节

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果