CN111947884A - 一种高压流体脉动控制测试平台 - Google Patents

一种高压流体脉动控制测试平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压流体脉动控制测试平台，包括试验台、伺服电机、扭矩传感器、轴向柱塞泵和流体脉动控制装置，伺服电机、扭矩传感器和轴向柱塞泵依次排列，伺服电机经传动轴与扭矩传感器相连接，扭矩传感器经传动轴与轴向柱塞泵相连接，轴向柱塞泵的高压输出端经脉动高压管路与流体脉动控制装置的输入端相连接，流体脉动控制装置的输出端与平稳高压管路输入端相连接，平稳高压管路输出端与负载相连接，脉动高压管路上设置有前置压力变送器，平稳高压管路上设置有后置压力变送器，前置压力变送器和后置压力变送器均与数据采集仪电连接。本发明利用阻抗复合原理，可以克服高压脉动对液压系统的疲劳破坏等问题，以提高装置运行的稳定性。

Description

一种高压流体脉动控制测试平台
技术领域
本发明涉及控制测试平台，特别涉及一种高压流体脉动控制测试平台。
背景技术
文献“燃油箱噪声测量驱动试验台（CN201710689903.9）”公开了一种燃油箱晃动噪声测量驱动试验台，该发明可有效的测量液体晃动噪声，但是该种振动噪声为低压状态。而高压流体广泛存在于飞控系统、水下航行器，挖掘机执行装置驱动系统、柴油机燃油喷射系统、燃料电池储氢装置等液压传动领域。随着对功率密度要求的不断提高，液压系统的压力也不断攀升。高压流体、特别是高压脉动流体对管路的冲击将造成振动噪声、疲劳破坏，影响系统的安全性和可靠性。
常规的流体脉动控制装置采用阻式控制原理及抗式控制原理两种，阻式控制原理是在流体通过的途径上固定多孔结构，如海绵、开孔泡沫铝、带孔挡板，利用多孔材料的摩擦和阻尼作用将压力脉动能量转化为热能，达到衰减压力脉动的目的。阻式控制原理适合于消除中、高频率的压力脉动，消声频带范围较宽，但对低频压力脉动衰减效果较差。抗式控制原理则利用脉动的反射和干涉效应，通过改变压力脉动的传播特性，阻碍压力脉动向外传播，适合消除低、中频率的窄带压力脉动，对宽带高频压力脉动则效果较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种高压流体脉动控制测试平台，克服了高压脉动对液压系统的疲劳破坏等问题，以提高装置运行的稳定性。
本发明的目的是这样实现的：一种高压流体脉动控制测试平台，包括试验台、伺服电机、扭矩传感器和轴向柱塞泵，还包括流体脉动控制装置，所述伺服电机、扭矩传感器和轴向柱塞泵依次排列固定在试验台上，所述伺服电机经传动轴与扭矩传感器输入端相连接，所述扭矩传感器输出端经传动轴与轴向柱塞泵相连接，所述传动轴间经联轴器相连接，所述轴向柱塞泵的高压输出端经脉动高压管路与流体脉动控制装置的输入端相连接，所述流体脉动控制装置的输出端与平稳高压管路输入端相连接，所述平稳高压管路输出端与负载相连接，所述脉动高压管路上设置有前置压力变送器，所述平稳高压管路上设置有后置压力变送器，所述前置压力变送器和后置压力变送器均与数据采集仪电连接。
作为本发明的进一步限定，所述流体脉动控制装置包括圆柱体壳体，所述壳体内设有穿孔管，所述穿孔管外壁与壳体内壁之间形成空腔，所述壳体内壁上设有弹性层，所述穿孔管上设有多个小孔。
作为本发明的进一步限定，所述伺服电机经伺服电机连接板和固定件固定在试验台上。
作为本发明的进一步限定，所述扭矩传感器经扭矩传感器连接板和固定件固定在试验台上。
作为本发明的进一步限定，所述轴向柱塞泵经泵连接板和固定件固定在试验台上。
作为本发明的进一步限定，所述固定件为螺丝。
作为本发明的进一步限定，所述试验台包括台面和试验台支架，所述试验台支架通过螺丝与台面固定，所述台面上设置有多个固定孔，所述试验支架上设置有支架连接件。
作为本发明的进一步限定，所述支架连接件上设置有键槽，所述支架连接件与试验台支架采用螺栓固定。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，有益效果在于：本发明利用阻抗复合原理，可以克服高压脉动对液压系统的疲劳破坏等问题，以提高装置运行的稳定性；平台中的流体脉动控制装置，结合阻式控制原理和抗式控制原理的优点，具有结构尺寸紧凑、压力损失小及压力脉动衰减效果优的特点，在高、中、低频范围内皆有较好的脉动衰减效果；采用阻性穿孔管和抗性空腔实现阻抗一体的复合式结构设计，当流体压力脉动作用时，小孔中的液柱在压力脉动的作用下做类似于活塞的往复运动，在液柱与孔的阻尼与摩擦的作用下，使得部分液压脉动能量转变成热能消耗掉，同时，空腔内有薄弹性层，压力脉动作为激振源，对薄弹性层施加周期变化的力；当脉动的频率与薄弹性层的固有谐振频率一致时，薄弹性层便发生共振，最大程度地将容腔中的脉动能量转化成自身的振动能量，从而衰减液压系统中的振动噪声；
试验台是带有支架连接件，支架连接件用固定支架间的相对位置将原来零散的支架构建成一个整体，连接件与支架间采用螺栓固定，保证施加足够的预紧力，防止支架松动，试验台面上有固定孔，保证了轴向柱塞泵、扭矩传感器、伺服电机的传动轴能否在同一直线上。
附图说明
图1本发明高压流体脉动控制测试平台加载部分主视图。
图2本发明高压流体脉动控制测试平台轴向柱塞泵与流体脉动控制装置的连接示意图。
图3本发明流体脉动控制装置的主视图。
图4本发明流体脉动控制装置A-A剖视图。
图5本发明高压流体脉动控制测试平台加载部分B-B剖视图。
图6本发明轴向柱塞泵的主视图。
图7本发明轴向柱塞泵的C-C剖视图。
其中，1试验台支架，2支架连接件，3台面，4轴向柱塞泵，4-1高压输出端，5泵连接板，6联轴器，7扭矩传感器，8扭矩传感器连接板，9传动轴，10伺服电机，11伺服电机连接板，12流体脉动控制装置，12-1壳体，12-2弹性层，12-3穿孔管，12-4空腔，12-5小孔，13脉动高压管路，14前置压力变送器，15后置压力变送器；16平稳高压管路，17数据采集仪，18负载，19轴向柱塞泵壳体；20柱塞，21斜盘，22缸体，23端盖，24柱塞垫，25弹簧芯轴，26弹簧，27泵体。
具体实施方式
如图1-2所示的一种高压流体脉动控制测试平台，包括试验台、伺服电机10、扭矩传感器7和轴向柱塞泵4，试验台包括台面3和试验台支架1，还包括流体脉动控制装置12，试验台支架1通过螺丝与台面3固定，台面3上设置有多个固定孔，试验支架上设置有支架连接件2，支架连接件2上设置有键槽，支架连接件2与试验台支架1采用螺栓固定；伺服电机10、扭矩传感器7和轴向柱塞泵4依次排列固定在试验台上，伺服电机10经伺服电机连接板11和螺丝固定在试验台上，伺服电机10与伺服电机连接板11四个角上的螺孔经螺丝固定连接，伺服电机连接板11底部有三个螺纹孔经螺丝与试验台面固定；扭矩传感器7经扭矩传感器连接板8和螺丝固定在试验台上，扭矩传感器7置于扭矩传感器底板8上，扭矩传感器底板8再与试验台通过螺丝固定；轴向柱塞泵4经泵连接板5和螺丝固定在试验台上，轴向柱塞泵4与泵连接板5装配在一起，再将泵连接板5安装到试验台上；伺服电机10经传动轴9与扭矩传感器7输入端相连接，扭矩传感器7输出端经传动轴9与轴向柱塞泵4相连接，传动轴9间经联轴器6相连接，轴向柱塞泵4的高压输出端4-1经脉动高压管路13与流体脉动控制装置12的输入端相连接，流体脉动控制装置12的输出端与平稳高压管路16输入端相连接，平稳高压管路16输出端与负载18相连接，脉动高压管路13上设置有前置压力变送器14，平稳高压管路16上设置有后置压力变送器15，前置压力变送器14和后置压力变送器15均与数据采集仪17电连接。
如图3-4所示，流体脉动控制装置12包括圆柱体壳体12-1，壳体12-1内设有穿孔管12-3，穿孔管12-3与壳体12-1通过焊接固定，穿孔管12-3外壁与壳体12-1内壁之间形成空腔12-4，壳体12-1内壁上设有弹性层12-2，穿孔管12-3上设有多个小孔12-5。
本发明工作时，如图5-7所示，伺服电机10通过传动轴9经扭矩传感器7带动轴向柱 塞泵4，泵体27和轴向柱塞泵壳体19间通过螺丝固定在一起，轴向柱塞泵壳体19和端盖23通 过螺丝固定在一起，弹簧26套在弹簧芯轴25上，弹簧26和弹簧芯轴25夹在传动轴9内部，传 动轴9转动时，可带动缸体22和柱塞20一同旋转，柱塞20与斜盘21保持接触，柱塞20和斜盘 21之间有柱塞垫24，防止柱塞20和斜盘21之间过度挤压，弹簧芯轴25与斜盘21接触，斜盘21 与缸体22成一角度，缸体22旋转时，柱塞20做往复运动；弹簧26可通过伸缩控制弹簧芯轴25 改变斜盘21角度，斜盘21角度的改变，可改变柱塞20的行程长度；通过改变伺服电机10的转 速或者通过改变柱塞泵4内部柱塞20的数量或间隔加以控制流体脉动获得不同频率的高压 脉动流体，通过柱塞泵4加压的流体压力升高，此时脉动高压管路13与轴向柱塞泵4高压输 出端4-1连接，在脉动高压管路13上安装有前置压力变送器14，脉动高压管路13的另一端连 接流体脉动控制装置12，当流体压力脉动作用时，小孔12-5中的液柱在压力脉动的作用下 做类似于活塞的往复运动，在液柱与孔的阻尼与摩擦的作用下，使得部分液压脉动能量转 变成热能消耗掉，同时，空腔12-4内有薄弹性层12-2，压力脉动作为激振源，对薄弹性层12- 2施加周期变化的力；当脉动的频率与薄弹性层12-2的固有谐振频率一致时，薄弹性层12-2 便发生共振，最大程度地将空腔12-4中的脉动能量转化成自身的振动能量，从而衰减液压 系统中的振动噪声，此时通过平稳高压管路16流向负载18，在平稳高压管路16上同样安装 有后置压力变送器15，用于测量滤波后的流体时域压力，两个压力变送器的数据将传送至 数据采集仪17，通过数采软件记录其压力脉动数据，并分析评估流体脉动控制装置12的传 递损失、作用效果；通过公式
Figure 583096DEST_PATH_IMAGE002
计算得到滤波效率，分子通过前置压力变送 器可测得Pin，数采软件可得Pin关于时间的函数图像，△Pin =峰值-谷值，即Pmax-Pmin，分母同 理，Pout由后置压力变送器测得，FE是滤波效率，当FE大于5dB，说明滤波效果好，当FE小于 5dB，说明滤波效果不好。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高压流体脉动控制测试平台，包括试验台、伺服电机、扭矩传感器和轴向柱塞泵，其特征在于，还包括流体脉动控制装置，所述伺服电机、扭矩传感器和轴向柱塞泵依次排列固定在试验台上，所述伺服电机经传动轴与扭矩传感器输入端相连接，所述扭矩传感器输出端经传动轴与轴向柱塞泵相连接，所述传动轴间经联轴器相连接，所述轴向柱塞泵的高压输出端经脉动高压管路与流体脉动控制装置的输入端相连接，所述流体脉动控制装置的输出端与平稳高压管路输入端相连接，所述平稳高压管路输出端与负载相连接，所述脉动高压管路上设置有前置压力变送器，所述平稳高压管路上设置有后置压力变送器，所述前置压力变送器和后置压力变送器均与数据采集仪电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述流体脉动控制装置包括圆柱体壳体，所述壳体内设有穿孔管，所述穿孔管外壁与壳体内壁之间形成空腔，所述壳体内壁上设有弹性层，所述穿孔管上设有多个小孔。
3.根据权利要求1所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述伺服电机经伺服电机连接板和固定件固定在试验台上。
4.根据权利要求1所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述扭矩传感器经扭矩传感器连接板和固定件固定在试验台上。
5.根据权利要求1所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述轴向柱塞泵经泵连接板和固定件固定在试验台上。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述固定件为螺丝。
7.根据权利要求1所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述试验台包括台面和试验台支架，所述试验台支架通过螺丝与台面固定，所述台面上设置有多个固定孔，所述试验支架上设置有支架连接件。
8.根据权利要求7所述的一种高压流体脉动控制测试平台，其特征在于，所述支架连接件上设置有键槽，所述支架连接件与试验台支架采用螺栓固定。
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