锥形节流阀空化振动与噪声研究

摘要

锥形节流阀是液压系统应用最广泛的核心控制元件，对液压系统性能好坏起关键作用。但是在节流阀口处通常会有空化产生，空化引起的振动和噪声十分严重。空化噪声的声压级分贝比较高，对环境和人的影响是不能忽视的，而空化振动会影响系统的稳定运行，甚至对系统中的液压元件造成损坏。本文针对节流阀的空化振动和噪声实验测试了空化的振动强度和空化噪声声压级，采用信号的功率谱密度方法，分析了空化振动和噪声信号的频谱特征。
　　本文针对液压系统中液压节流阀空化引起的振动和噪声问题，采用理论分析和实验分析相结合的方法进行了研究。实验中采用振动噪声仪器对空化信号分析，用加速度传感器采集空化振动的信号和麦克风压力传感器采集空化噪声的信号，采集空化振动和噪声信号的同时用高速摄像机获取测试阀中节流阀口空化形态的图像信息。结果显示，相对无空化状态，当节流阀产生空化时，振动信号的振动强度和噪声声压级的量级增加。分别研究测试节流阀在不同入口压力、出口压力和开度下的空化信号的特征，得到空化振动和噪声声压级的变化趋势，通过频谱分析空化信号在频率上的特征。研究发现空化振动和噪声信号的频率在5000Hz以上，得到测试节流阀中游离型空化的振动频率在7500-10000Hz频率范围内，并且存在一定的频移现象，固定型空化的频率在10000-15000Hz范围内。随着入口压力的增加，空化强度随之增加，空化振动强的和空化噪声声压级增加；随着阀腔背压的增加，空化强度随之减弱；随着开度由小变大，空化强度先增加后减小。一级节流阀相比二级节流阀引起的空化程度更高，空化区域也更大；不同阀芯锥角对空化发生程度也有较大影响。在二级节流阀座下，90°阀芯锥角比60°阀芯锥角引起的空化程度更剧烈。

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景（Background）

1.2 研究意义（Research Significance）

1.3 国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.4 主要研究内容（Main Research Contents）

2 空化振动和噪声基础理论

2.1 空化噪声基础理论（Basic Theory of Cavitation Noise）

2.2 空化振动基础理论（Basic Theory of Cavitation Vibration）

2.3 液压节流锥阀典型空化结构（Typical Cavitation Structure of Hydraulic Throttle Valve）

2.4 液压锥阀振动噪声测量实验装置（Hydraulic Throttle Valve Vibration Noise Measurement and Experimental Device）

2.5 空化振动和噪声信号的分析方法（ Method for Analyzing Cavitation Vibration and Noise Signals）

2.6 本章小结（Summary）

3 工作参数对液压节流阀空化的影响

3.1 有无空化分析（Cavitation Analysis）

3.2 入口压力对空化的影响（Effect of Inlet Pressure on Cavitation）

3.3 背压对空化的影响（Effect of Outlet Pressure on Cavitation）

3.4 阀口开度对空化的影响（Effect of Valve Opening on Cavitation）

3.5本章小结（Summary）

4 结构参数对液压节流阀空化的影响

4.1 不同阀座对空化的影响（Effect of Different Seat on Cavitation）

4.2 不同阀芯锥角对空化的影响（Effect of Different Cone Angle on Cavitation）

4.3 本章小结（Summary）

5 结论与展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2 展望（Prospects）

参考文献

作者简历

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