本文關(guān)鍵詞：柱塞泵及管路流固耦合振動特性研究

  更多相關(guān)文章： 軸向柱塞泵 長管路 振動信號采集 流固耦合分析 模態(tài)仿真

【摘要】：液壓傳動技術(shù)是一種以液體為媒介,通過液體的壓力能來傳遞動力的一種工業(yè)技術(shù)。在絕大部分液壓系統(tǒng)中,其“核心”為動力元件泵。目前,液壓系統(tǒng)設(shè)備發(fā)展趨勢為:大型化、自動化、高壓大流量化,必然會導(dǎo)致如下現(xiàn)象發(fā)生:執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸)和液壓源之間的距離越來越遠(yuǎn),尤其是存在于控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的長管道,經(jīng)長期實踐證明,在高壓、大流量的工作環(huán)境下,液壓系統(tǒng)中長管道的流固耦合所引發(fā)的振動問題將越來越突出。因此,對于液壓系統(tǒng)中由流固耦合所引起的振動問題的研究是有很大的工程應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義的。本文通過對液壓系統(tǒng)振動信號的采集與分析,結(jié)合材料力學(xué),流體力學(xué)及有限元相關(guān)分析方法,分析了得出了液壓系統(tǒng)所表現(xiàn)出的振動特性是由哪些原因引起的,并對液壓系統(tǒng)的減振降噪提出一些參考性建議,主要工作如下:1.軸向柱塞泵流固耦合問題理論推導(dǎo)。本論文液壓動力源的研究對象為力士樂公司生產(chǎn)的A10V型軸向柱塞泵。本文使用特征線—快速傅里葉變換法(MOC-FFT)對柱塞泵中由流固耦合所引起的振動特性進(jìn)行了研究。利用特征線法求解流固耦合振動偏微分方程,得到時域信號,再使用快速傅里葉變換法,可得到由流固耦合問題引發(fā)的系統(tǒng)振動頻率。通過對頻域振動特性的研究,得出在實驗條件下,A10V型柱塞泵在工作中應(yīng)避開的工作振動頻率成份,以及在理論計算中出現(xiàn)的由流固耦合引起的密集振動譜線隨斜盤擺角,柱塞泵工作壓力和轉(zhuǎn)速改變的變化規(guī)律。2.充液管路流固耦合運動學(xué)理論推導(dǎo)。在此部分的理論推導(dǎo)中,主要得出了充液管路的三維流固耦合振動方程�？紤]流固耦合問題中涉及的彈性力學(xué)知識和有限元分析知識,并且結(jié)合力學(xué)中著名的HAMILTON原理,便可推得相關(guān)方程。為了得到便于求解的方程,本文將此運動方程離散化,在彎管段采用離散模型處理,并考慮了卡爾曼因子。由此,便可建立充液管路的有限元數(shù)值計算模型。在這部分完成了對管路的運動學(xué)分析。3.充液管路的動力學(xué)理論推導(dǎo)。流固耦合問題從根本上來講,是由于流體激勵管路所引起的。因此,對管路中流體介質(zhì)進(jìn)行了流體傳輸動力學(xué)研究,由此可以得到管路中流體壓力波的傳播速度。將長管路類比電路元件,推導(dǎo)出了流體的壓力脈動傳遞方程,可以得到流量與壓力的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,可以研究流體動態(tài)參數(shù)對流體壓力脈動的影響。結(jié)合前述管路運動學(xué)有限元分析,便可對管路進(jìn)行功率流分析。由此進(jìn)行實例計算,研究了壓力脈動相位對管道振動的影響,為消減長管路振動提出一些建議。4.流固耦合問題仿真驗證。通過ANSYS對長管道進(jìn)行濕模態(tài)仿真,首先通過SOLIDWORKS建立長管道三維模型,導(dǎo)入FLUENT中做紊流模擬的管道流動,然后將壓力結(jié)果導(dǎo)入到靜力學(xué)模塊(static structural),最終做的是預(yù)應(yīng)力模態(tài)(modal)分析。通過觀察前5階模態(tài)頻率和模態(tài)振型,來對比管路的優(yōu)化效果。驗證了管路優(yōu)化理論的正確性。5.流固耦合問題實驗驗證。軸向柱塞泵及管路實驗平臺:變頻器→電動機(jī)→軸向柱塞泵→管路→溢流閥→管路→油箱。其中,柱塞泵與在溢流閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的管路是液壓回路的主要振動來源,故在柱塞泵殼體靠近斜盤處設(shè)置KISTLER三軸加速度計用以監(jiān)測泵體振動,在溢流閥處設(shè)有三軸加速度計,用以監(jiān)測溢流閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸)之間的管路的激勵頻率。通過實驗數(shù)據(jù)收集分析,發(fā)現(xiàn)異常頻率,并通過前述理論討論解釋了異常點出現(xiàn)原因。
【關(guān)鍵詞】：軸向柱塞泵 長管路 振動信號采集 流固耦合分析 模態(tài)仿真
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH137
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 選題目的及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)10-18
• 1.2.1 流固耦合問題研究動態(tài)介紹11-14
• 1.2.2 柱塞泵振動特性研究動態(tài)14-16
• 1.2.3 長管路振動特性研究動態(tài)16-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 柱塞泵流固耦合振動特性分析20-34
• 2.1 引言20-22
• 2.2 數(shù)值分析方法相關(guān)原理介紹22-29
• 2.2.1 數(shù)值分析方法流程圖22
• 2.2.2 特征線法22-25
• 2.2.3 有限差分法（MOC）25-27
• 2.2.4 QR矩陣分解法27-28
• 2.2.5 快速傅里葉變換法（FFT）28-29
• 2.3 流固耦合振動軸向振動四方程求解29-31
• 2.4 流固耦合振動橫向振動四方程求解31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 充液長管路運動及動力學(xué)理論分析34-54
• 3.1 引言34
• 3.2 長管路流固耦合問題運動學(xué)分析34-42
• 3.2.1 流固耦合振動方程推導(dǎo)34-36
• 3.2.2 流固耦合形函數(shù)求解36-38
• 3.2.3 流固耦合單元的運動方程38-39
• 3.2.4 管路彎角理論模型39-41
• 3.2.5 空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系41-42
• 3.3 流體介質(zhì)動力學(xué)研究42-49
• 3.3.1 管道內(nèi)壓力波傳遞速度42-45
• 3.3.2 充液管路動態(tài)方程45-47
• 3.3.3 充液管路基本特征參數(shù)47-49
• 3.4 充液管路功率流計算49-52
• 3.5 小結(jié)52-54
• 第四章 充液管路ANSYS流固耦合仿真54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 管路結(jié)構(gòu)優(yōu)化54-55
• 4.3 ANSYS軟件簡介55-56
• 4.4 基于ANSYS的長管路分析56-65
• 4.4.1 空管模態(tài)求解56-59
• 4.4.2 充液管路流固耦合模態(tài)求解59-65
• 4.5 小結(jié)65-66
• 第五章 液壓系統(tǒng)振動特性研究實驗66-80
• 5.1 實驗平臺搭建66-69
• 5.1.1 主要實驗器材簡介66-67
• 5.1.2 實驗平臺搭建過程67-69
• 5.2 實驗過程69-71
• 5.3 實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果71-74
• 5.4 實驗結(jié)果分析74-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 主要結(jié)論80-81
• 6.2 進(jìn)一步工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果90

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1 萬曉紅;徑向變量柱塞泵的修復(fù)[J];建筑機(jī)械化;2005年03期

2 邢幫學(xué),戴金山,劉曉斌;柱塞泵故障的應(yīng)急快速修復(fù)[J];建筑機(jī)械;2005年01期

3 楊友平;翁惠輝;鄒友志;;精密柱塞泵控制系統(tǒng)的設(shè)計[J];機(jī)械工程與自動化;2006年06期

4 李磊;劉仙船;吳文海;;柱塞傾角對圓錐分布型斜盤式軸向柱塞泵性能的影響[J];機(jī)床與液壓;2010年15期

5 佘慶東;;柱塞泵簡易取閥器[J];國外油田工程;2010年08期

6 張帆;;柱塞組合收口的方法及影響因素[J];航空制造技術(shù);2011年03期

7 楊逢瑜;胡敏;馬德江;溫亞非;馬毓姝;;斜柱塞斜盤式軸向柱塞泵柱塞的運動學(xué)及動力學(xué)特性分析[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2011年02期

8 楊逢瑜;溫亞非;胡敏;馬德江;馬毓姝;;軸向柱塞泵柱塞軸線與主軸軸線的夾角對柱塞受力的影響[J];機(jī)床與液壓;2011年11期

9 趙英志;沈金龍;郭振宇;;軟密封柱塞泵的研制與應(yīng)用[J];石油機(jī)械;2011年08期

10 金梅;張立祥;詹少華;;柱塞泵的綠色設(shè)計研究[J];煤礦機(jī)械;2011年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋海林;;軸向變量柱塞泵的調(diào)節(jié)與修復(fù)[A];中國工程機(jī)械學(xué)會2003年年會論文集[C];2003年

2 石兆存;朱玉泉;羅小輝;譚娟;;軸向柱塞泵柱塞泄漏特性研究[A];中國機(jī)械工程學(xué)會流體傳動與控制分會第六屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 王奉濤;張亮;宋魯濤;李海峰;;柱塞泵在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制[A];2010中國儀器儀表與測控技術(shù)大會論文集[C];2010年

4 董浩然;林少芬;;液壓柱塞泵故障樹分析[A];2007年全國機(jī)械可靠性學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

5 張文超;王少萍;趙四軍;;柱塞泵三對摩擦副對回油流量的影響分析[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

6 趙曉東;姚彥杰;;三聯(lián)式變頻柱塞泵的常見故障分析[A];經(jīng)濟(jì)策論（下）[C];2011年

7 王光煜;童寶宏;景甜甜;;螺旋潤滑油槽結(jié)構(gòu)設(shè)計對柱塞-銅套接觸摩擦行為的影響[A];第十一屆全國摩擦學(xué)大會論文集[C];2013年

8 余海洋;薛典永;;斜軸式柱塞泵主軸球窩的加工[A];2011年安徽省科協(xié)年會——機(jī)械工程分年會論文集[C];2011年

9 范政武;權(quán)龍;;位移—力反饋原理斜軸式變量柱塞泵特性研究[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

10 牛慧峰;姜萬錄;李剛;;內(nèi)稟模態(tài)特征能量法在柱塞泵故障診斷中的應(yīng)用[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張偉　季劃;踏板式雙缸柱塞泵噴霧器的特點[N];河北科技報;2009年

2 石家莊動力機(jī)械廠 谷常輝;磨機(jī)高低壓潤滑站柱塞泵損壞分析與處理[N];中國建材報;2011年

3 張令華;柱塞泵變量控制方式的選擇[N];世界金屬導(dǎo)報;2014年

4 麻曉燕;液壓柱塞泵的結(jié)構(gòu)組成與維修方法[N];陜西科技報;2011年

5 鄭鵬;武漢重工欲在非船市場施拳腳[N];中國船舶報;2013年

6 醴凌;低溫?zé)Y(jié)等靜壓成型法[N];中國建材報;2000年

7 高志峰;成州礦冶兩項技術(shù)通過省地專家驗收[N];中國礦業(yè)報;2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王國志;電液比例軸向變量柱塞泵的特性研究[D];西南交通大學(xué);2009年

2 陳永琴;航空燃油柱塞泵運動學(xué)與動力學(xué)特性分析研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

3 劉桓龍;水壓柱塞泵的潤滑基礎(chǔ)研究[D];西南交通大學(xué);2008年

4 宋月超;柱塞泵流量脈動測試方法和大范圍工況降噪結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 王成賓;伺服變量泵和泵控差動缸系統(tǒng)理論分析及靜動態(tài)特性研究[D];太原理工大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳慶瑞;軸向柱塞泵柱塞副油膜特性測試系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2008年

2 莫燾;軸向柱塞式低壓水馬達(dá)的設(shè)計與分析[D];西南交通大學(xué);2015年

3 張清潤;煤油介質(zhì)斜軸式變量柱塞泵研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 賀兵;徑向雙球頭柱塞泵的研究[D];南昌大學(xué);2015年

5 高猛;軸向柱塞泵柱塞副全周期潤滑特性理論與試驗研究[D];北京理工大學(xué);2015年

6 汪川;考慮微運動的共軌高壓油泵柱塞副瞬態(tài)泄漏研究[D];北京理工大學(xué);2015年

7 王猛;基于ANSYS的軸向柱塞變量泵強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2015年

8 張振壽;高轉(zhuǎn)速柱塞泵動態(tài)特性研究[D];浙江大學(xué);2015年

9 徐雷雷;對置式柱塞泵動力性能分析[D];山東理工大學(xué);2015年

10 張雪超;航空柱塞泵滑靴副和柱塞副油膜特性研究[D];浙江大學(xué);2016年

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