CN104632792A - 一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，是由主壳体、小型直线电机、滑动挡板、第一密封圈、第二密封圈和油腔壳体组成，在主壳体上设有长方形凸缘，油腔壳体安装在主壳体的长方形凸缘上并与主壳体形成长方体油腔，在油腔内的主壳体上侧中间设有五个通油阻尼孔，通油阻尼孔沿滤波器的轴向排列，间距相同，孔径逐渐增大；小型直线电机安装在主壳体上，其伸出轴与滑动挡板的推动杆相铰接；在主壳体的侧壁上开有圆形通道，滑动挡板的推动杆穿过该通道，滑动挡板上设有一直径与主壳体最大通油阻尼孔直径相同的通流孔，小型直线电机通过电流放大器和控制放大器进行控制。本发明能够实现消振频率范围增大的效果。

Description

一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器

技术领域

本发明涉及液压管路系统振动控制领域，更进一步对振动控制要求高的航空液压系统泵口管路油液脉动吸收领域。本发明尤其涉及一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器。

背景技术

飞机液压动力系统是飞机事故发生率最高，维修保障最为费时、费力、费钱的机载子系统，振动和噪声是导致其故障频发的一个主要原因。航空主泵口的流量/压力脉动是液压动力系统振动噪声产生的主要根源之一，其所占比例为56％。流量脉动与压力脉动相互耦合，流量脉动经由流体管路系统中的阻抗作用后变换为压力脉动，压力脉动作用于管道管壁上，形成脉动应力，脉动应力使管壁产生应变，过大的应变直接造成管壁破裂，而较小的脉动应力应变则在管路上产生振动。这种振动是非常复杂的，其幅值和频率的变化范围很大，主要原因是航空泵转速的大范围变化，航空泵内部流道结构和复杂的管路空间结构迫使流体流动产生的复杂湍流，航空柱塞泵的复杂机械振动，以及动力系统承受的来自飞机机体机械结构的复杂强迫激励等。这些振动一方面表现在管路管壁和管路支架振动上，另一方面，在流固耦合作用下，进一步刺激管路中的流量脉动，使其更为复杂。这种振动带来的危害是非常明显的，长期的持续振动会造成管路管壁和支架疲劳破坏，降低管路管壁和支架刚度，最终使管路及管路支架失效。尤其，随着飞机液压动力系统向高压高速高功重比方向发展，液压动力系统的振动和噪声更为剧烈。减小振动危害的一个最直接的途径是安装泵口管路滤波器，将一些对系统有害的脉动波滤去，以达到削减飞机液压动力系统流量脉动的目的。

传统泵口管路滤波器的设计思路是在系统全工作过程中，选定对系统危害最明显的脉动波频段，合理确定滤波器结构和参数，实现在有效通频带上的低衰减和在抑制频带上的高衰减特性。H型液压滤波器是飞机液压动力系统中研究和应用较多的一种滤波器，其设计过程中需要遵守两个原则，一是其固有频率与液压系统脉动波主频尽量接近，二是滤波器的容腔体积要足够大。按照这样的原则设计的滤波器，对一定频段范围内的脉动波有很好的吸收效果。但是这种滤波器也有其局限性，即不能吸收频率范围比较大的脉动波。

根据H型液压滤波器的原理，当滤波器的固有频率与脉动波频率接近时，便发生共振，此时液柱在小孔中振动的速度最快，摩擦损耗最大，吸收的脉动能量也最多。H型液压滤波器的纯阻损及固有频率与结构参数密切相关，即小孔直径d、长度l及滤波器容腔体积V，其固有频率计算式为

$f_r=\frac{a}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{A_i}{\mathrm{lV}}}$

其中，a为流体中的声速；A_i为小孔横截面积，d_i为第i个小孔直径；l为小孔长度；V为小孔容腔体积。

可以看出：小孔长度、孔径及滤波器容腔体积决定了滤波器的频率，而且使其与孔径呈线性关系，与孔长度呈非线性关系；此外，还可以看出，如果小孔的长度、孔径及滤波器容腔体积一旦确定，其频率即确定，也就只能吸收与该频率较接近的一定范围内的流量脉动。

但是在大多数液压系统工作过程中，泵口脉动波频率都不是单一的，都会随着系统工况变化而变。尤其对于飞机液压动力系统，当飞机完成“开车-地面加速滑行-爬升-巡航-机动-下降-地面减速滑行-停车”的整个工作周期时，航空主泵的转速和排量是大范围变化的，因此泵口的脉动波频率也随之而变。如此以来，采用上述方法设计的泵口管路滤波器是不能满足飞机液压动力系统全工作周期内吸收脉动的需求的。

针对这一缺陷，本发明提供一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，目的是为了使该滤波器的谐振频率适应液压系统工况的频率变化，以满足多种工况下吸收液压系统不同频率脉动波的需求，达到更好的滤波效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，使其能够根据液压泵转速变化，调整滤波器吸收脉动的阻尼孔内径，改变滤波器的阻尼，以达到消除多个频率段流量脉动，增大液压滤波器的消振频率范围，实现对不同频率流量脉动吸收的目的。

为了解决上述存在的技术问题实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，是由主壳体1、小型直线电机2、滑动挡板3、第一密封圈4、第二密封圈5和油腔壳体8组成，主壳体1右端为进油口接头，左端为出油口接头；在主壳体1上侧左端设有长方形凸缘，油腔壳体8安装在主壳体1左端的长方形凸缘上并与主壳体1形成长方体油腔7，在主壳体1与油腔壳体8之间设有第二密封圈5；在油腔7内的主壳体1上侧中间设有五个通油阻尼孔6，通油阻尼孔6沿滤波器的轴向排列，间距相同，孔径逐渐增大；小型直线电机2安装在主壳体1上侧右端，小型直线电机2的伸出轴与滑动挡板3的推动杆相铰接；在主壳体1的长方形凸缘右侧的侧壁上开有圆形通道，滑动挡板3的推动杆穿过该通道，通道内侧设有滑动密封装置第一密封圈4；滑动挡板3上设有一直径与主壳体1最大通油阻尼孔直径相同的通流孔，当滑动挡板3贴靠主壳体1滑动时，可使每个通油阻尼孔单独与油腔7相通；小型直线电机2通过电流放大器和控制放大器进行控制。

所述的液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器的主壳体1为六面状柱体。

所述的滑动挡板3深入主壳体1内部的部分为长方体形状。

本发明提供的一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，其具有多个孔道，孔道的长度相等，但是内径依次变大，并沿着管路方向均布排列；另外，还设置了调节机构，该机构能够根据液压泵转速，移动调节机构中的滑动挡板，改变用于吸收脉动的通流小孔。由于阻尼孔内径不同，使该滤波器能够消除不同频率的流量脉动，从而增大了液压滤波器的消振频率范围，达到更好的消振效果。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，与现有技术相比具有这样的有益效果：本发明与现有单一消振频率技术相比能够实现消振频率范围增大的效果；针对宽频振动系统需要多个频段消振器进行消振，本发明可以减小系统功重比和节约成本。

附图说明

图1是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器的结构示意总图；

图2是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器A-A方向剖视图；

图3是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器主壳体与容腔壳体间的密封示意图；

图4是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器滑动挡板与主壳体密封示意图；

图5是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器的俯视图；

图6是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器频率控制路径图；

图7是一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器控制放大器控制原理图。

具体实施方案

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，如图1—5所示，它是由主壳体1、小型直线电机2、滑动挡板3、第一密封圈4、第二密封圈5、阻尼孔6、油腔7和油腔壳体8组成。如图1所示，主壳体1两端设有内螺纹式连接接头，右端为进油口接头，左端为出油口接头，两个接头用于和液压管路连接；如图2所示，主壳体1外壳为六面柱状体，以提高其功重比；如图1—2所示，主壳体1的上侧左端设有长方形凸缘，凸缘的外边沿设有多个安装孔，用于和油腔壳体8安装为一体；如图7所示，主壳体1的长方形凸缘中心部分设有一排通油阻尼孔6，通油阻尼孔共五个，这排通油阻尼孔沿滤波器的轴向排列，滑动挡板3上设有一直径与主壳体1最大阻尼孔直径相同的通流孔，当滑动挡板3贴靠主壳体1滑动时，可使每个通油阻尼孔单独与油腔7相通；每个通油阻尼孔通过滑动挡板3单独与油腔7相通；主壳体靠近进油口的一端上侧开有圆形通道，滑动挡板3的推动杆穿过该通道，通道设有第一密封圈4，如图4所示，起到密封作用。油腔壳体8为一个长方体容腔与主壳体1形成油腔7，油腔壳体8的下边设有与主壳体上侧长方形凸缘对应的长方形凸缘，该长方形凸缘上开有与主壳体上侧长方形凸缘孔道对应的安装孔，两个长方形凸缘由螺栓紧固连接，两个长方形凸缘之间设有第二密封圈5，如图3所示，起到密封作用。如图5所示，小型直线电机2的伸出轴与滑动挡板3铰接，小型直线电机2安装在滤波器靠近进油口一端的外壳上。小型直线电机2另外单独配有电流放大器和控制放大器。

本发明的工作过程：如图6所示，当液压泵转速变化时，液压泵转速将会被泵输入轴上的转速传感器检测，检测到的信号输入到控制放大器中，控制放大器经内部控制算法处理将转速分为低速、中低速、中速、中高速、高速五个级别，然后根据相应的速度级别，输出控制电流，经过电流放大器输入到小型直线电机2，驱动电机运动，进而驱动活动挡板3，使其上的通流孔分别与主壳体1上侧长方形凸缘中心部分的五个通油阻尼孔相对齐。由于五个阻尼孔的直径不同，因此其固有共振频率不同，吸收液压泵口高频压力脉动的频率也就不同，达到复合滤波的效果。

Claims (3)

1.一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，其特征在于：它是由主壳体(1)、小型直线电机(2)、滑动挡板(3)、第一密封圈(4)、第二密封圈(5)和油腔壳体(8)组成，主壳体(1)右端为进油口接头，左端为出油口接头；在主壳体(1)上侧左端设有长方形凸缘，油腔壳体(8)安装在主壳体(1)左端的长方形凸缘上并与主壳体(1)形成长方体油腔(7)，在主壳体(1)与油腔壳体(8)之间设有第二密封圈(5)；在油腔(7)内的主壳体(1)上侧中间设有五个通油阻尼孔(6)，通油阻尼孔(6)沿滤波器的轴向排列，间距相同，孔径逐渐增大；小型直线电机(2)安装在主壳体(1)上侧右端，小型直线电机(2)的伸出轴与滑动挡板(3)的推动杆相铰接；在主壳体(1)的长方形凸缘右侧的侧壁上开有圆形通道，滑动挡板(3)的推动杆穿过该通道，通道内侧设有滑动密封装置第一密封圈(4)；滑动挡板(3)上设有一直径与主壳体(1)最大通油阻尼孔直径相同的通流孔，当滑动挡板(3)贴靠主壳体(1)滑动时，可使每个通油阻尼孔单独与油腔(7)相通；小型直线电机(2)通过电流放大器和控制放大器进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，其特征在于：所述的液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器的主壳体(1)为六面状柱体。

3.根据权利要求1所述的一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，其特征在于：所述的滑动挡板(3)深入主壳体(1)内部的部分为长方体形状。