【摘要】：機電系統(tǒng)及裝備的環(huán)保及舒適性日益引起人們重視并成為推動科技發(fā)展的重要動力，作為主要驅動和控制方式之一的流體動力技術也必須適應這個發(fā)展要求�？刂圃肼曇殉蔀榱黧w動力技術進一步發(fā)展的關鍵基礎性課題之一。液壓元件及系統(tǒng)中的激振流態(tài)是誘發(fā)噪聲的根本原因，由于元件內部流道狹小、形狀復雜且流動參數變化劇烈，使得液壓元件的噪聲研究充滿困難和挑戰(zhàn)。目前，從流場微觀層面對液壓元件噪聲進行深入系統(tǒng)地研究還很少，對于流道結構與噪聲之間關系的認識基本上還處于經驗性水平。 本論文以液壓技術中基本閥口形式之一的節(jié)流槽為具體研究對象，采用理論分析、流場仿真、壓力分布測量、氣穴流動顯示和噪聲頻譜分析相結合的研究方法，對節(jié)流槽的噪聲特性進行了較系統(tǒng)的分析，發(fā)現利用等截面段形成二級節(jié)流或采取大楔形角，可以改善節(jié)流槽內壓力分布，有效地消除氣穴嘯叫或降低噪聲。提出的閥套移動式壓力分布測量方法對于高壓、高速、小尺寸復雜閥內流場檢測具有普適性。通過對由節(jié)流槽構成的非全周開口滑閥穩(wěn)態(tài)液動力的研究，研究發(fā)現在流入方向時，液動力數值較小并在閥口中間區(qū)段使閥口趨于開啟，這為控制滑閥液動力提供了新的方法及思路。本文研究成果對于液壓閥口噪聲控制具有較大的理論價值和顯著的工程實用性。 論文的主要內容如下： 第一章，闡述了本課題研究的重要意義和目的；概述了液壓元件噪聲控制的研究和發(fā)展狀況及存在的問題；綜述了作為液壓元件主要噪聲源的空化及空化噪聲方面主要研究進展；概述了流場數值模擬及流場測量技術在液壓技術中的應用現狀；概括了本文的主要研究內容。 第二章，從聲學、聲輻射基本理論及空泡動力學出發(fā)分析了液壓閥的噪聲機理及類型。對于液壓閥而言，氣穴噪聲屬于典型單極子聲源是最有效的聲輻射源，其他的流體動力噪聲源如湍流噪聲、脈動力等噪聲輻射效率低，可以忽略。從聲源角度提出了一個氣穴噪聲的聲壓簡化模型，分析發(fā)現氣泡尺寸對聲壓具有決定性的影響。本章為噪聲特性和機理分析提供一定的理論基礎。 第三章，介紹了閥套移動式液壓閥壓力分布及噪聲測量裝置、流動氣穴顯示試驗裝置和測量方法。分析了測量系統(tǒng)誤差來源以及對測量精度的影響。 第四章，推導了典型節(jié)流槽的過流面積計算公式，提出了節(jié)流槽的主要結構特征和特征參數，節(jié)流槽可分為具有等截面段節(jié)流槽和漸擴形節(jié)流槽兩大類。提出了閥口遷移和節(jié)流槽多級節(jié)流概念，分析了節(jié)流槽部位多級分壓、流動回環(huán)現象。對由節(jié)流槽構成的非全周開口滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力進行了研究，通過流場計算和理論分析發(fā)現流動方向不同液動力大小和方向均有變化，流入節(jié)流槽方向時液動力較小，在閥口中間區(qū)段液動力方向使閥口趨于開啟。 摘要 第五章，基于流場仿真及壓力分布測量結果對節(jié)流槽內部流動進行了分析，研究表 明節(jié)流槽具有典型的壓力分布模式，具有等截面段的節(jié)流槽壓力恢復迅速，而漸擴形節(jié) 流槽壓力恢復緩慢。討論了主要結構參數對節(jié)流槽內壓力分布、最低壓力點位置的影響。 節(jié)流槽的氣穴流動顯示結果表明氣穴形態(tài)與壓力分布、結構特征關系密切。這些研究結 果為揭示節(jié)流槽噪聲特性奠定了基礎。 第六章，通過對大量節(jié)流槽的噪聲信號測量及頻譜分析，總結出影響節(jié)流槽噪聲的 三個因素;流動方向、閥腔壓力和節(jié)流槽結構。研究了節(jié)流槽主要結構特征參數對噪聲 的影響，結合壓力分布、氣穴顯示結果，分析了節(jié)流槽結構特征、壓力分布模式和噪聲 特性之間密切關聯(lián)。由壓力分布及頻譜分析發(fā)現氣泡粒度大小是節(jié)流槽氣穴噪聲的主要 決定性因素，對氣泡在節(jié)流槽中的成長進行了近似描述。 第七章，提出了適用于典型節(jié)流槽的兩種流動數學模型:一種是二級阻力模型，一 種是壓差流剪切流流動模型。數學模型包括了節(jié)流槽主要特征參數和工作參數，反映出 了壓力分布的作用。通過上述模型可以對節(jié)流槽噪聲進行定性預測。同時，對基于流場 仿真結果預測噪聲的方法進行了初步探討。最后，從控制節(jié)流槽壓力分布、抑制氣泡生 長思路出發(fā)提出了二種具體的節(jié)流槽噪聲控制方法和結構。 第八章，對本論文的研究工作和成果進行了總結，展望了未來的研究工作。 關健詞:液壓閥口;節(jié)流槽;氣穴;噪聲特性;氣泡;壓力分布測量;流場仿真; 流動顯示
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TH137
【圖文】：

在此研究基礎上，建立節(jié)流槽的噪聲評價和控制方法。這些預期研究成果對液壓元件噪聲控制具有重要的學術價值和工程實際意義。圖1一1為某工程機械中所用的滑閥閥芯，其上布置有多種形狀的節(jié)流槽，通過移動閥芯對執(zhí)行元件進行速度和運動方向的控制。節(jié)流槽不僅存在于各種類型的液壓控制元件中，而且在液壓動力元件的配流機構中均起到關鍵作用。圖1一1滑閥上的各種節(jié)流槽本課題來源于國家自然科學基金資助項目“液壓元件典型激振流場控制理論與方法的研究”(50175097)，同時得到國際著名企業(yè)—日立建機株式會社技術研究中心的資助與合作。

對于方向節(jié)流閥、節(jié)流槽控制器件的特性研究具有重要的作用。3.1.1壓力分布側量試驗裝置試驗裝置如圖3一1和圖3一2所示。閥芯4的凸肩上對稱布置一種結構形式的節(jié)流槽，更換閥芯就可以分別對不同節(jié)流槽進行試驗研究。閥芯4兩側凸肩圓周上均布設了節(jié)流槽，這樣可以研究不同流動方向時節(jié)流槽的特性，圖3一la中所示為流出節(jié)流槽的方向，當減小閥芯定位量塊1的厚度，閥芯左側的節(jié)流槽工作時為流入節(jié)流槽的方向。閥芯4通過螺釘與測量板3連接;測量板3與閥套7端面之間裝有閥芯定位量塊1(或量塊組合)，改變量塊1厚度就可以調節(jié)閥口開度。閥體8上開設了三個油孔分別與壓力變送器9、10、16、17接通。在閥套7上的三處位置分別布置了三排測壓小孔，每處小孔成大間距星形排列。閥套7可以在閥體8中平移和轉動使得測壓小孔依次接通壓力變送器;閥套定位量塊6和閥套定位銷釘5分別對閥套進行軸向、徑向定位，控制測

【引證文獻】

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本文編號：2718340