CN114278527A - 一种液压泵出口压力脉动消振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及振动控制技术领域，尤其涉及一种液压泵出口压力脉动消振装置。该液压泵出口压力脉动消振装置包括三通接头、连接筒、活塞及与压电叠堆促动器，三通接头包括与液压泵出口连通的第一开口、与管路连通的第二开口以及与连接筒连通的第三开口，连接筒上设有与第三开口连通的通孔，活塞设置在通孔内，压电叠堆促动器与活塞连接以带动活塞在通孔内运动以调节通孔内流体的压力脉动。由此实现了采用分入流式主动控制对泵源源头进行减振且有效抑制高压液压泵流体压力脉动对管路产生的振动。

Description

一种液压泵出口压力脉动消振装置

技术领域

本发明涉及振动控制技术领域，尤其涉及一种液压泵出口压力脉动消振装置。

背景技术

航空高压液压管路系统中的液压泵工作容积发生的周期性变化使其瞬时流量是脉动的。流量脉动经由流体管路阻抗变换为压力脉动，压力脉动以脉动应力的形式作用于固体管路的管壁上。当液压管路的固有频率和压力脉动的固有频率相等或者接近时，就会引起共振，这种耦合振动，对于液压管路系统安全性有极大的危害，轻则使液压管路局部变形、降低液压附件的工作寿命，重则发生液压管路的大变形甚至管路的破裂、管路附件的失效，从而引起整个管路系统的失效。因此，对高压液压泵出口处压力脉动抑制技术具有重要的研究意义和工程价值。由于被动减振技术具有对低频振动无抑制作用且设计完成后，无法被改变，自适应较差等缺点，研究者开始研究高压液压泵出口处压力脉动主动控制。

现有的，基于液压阀旁路原理，高压液压泵出口处压力脉动主动控制主要有入流式，分流式以及分入流式。入流式主动控制基本策略是当高压液压泵流体压力脉动达到波谷时，增大消振阀的开口，入流小流量的油液来填平波谷。季晓伟设计了一种高频响的叠层PZT直驱型节流阀作为消振阀，采用神经网络算法，通过补油泵和消振阀为系统弥补脉动谷值，当目标消振频率为90Hz和180Hz时，试验均获得了67％的脉动衰减效果。分流式主动控制基本策略是当高压液压泵流体压力脉动达到波峰时，减小消振阀的开口，分流一部分流量至油箱实现消去波峰的目的。焦宗夏教授设计了一种压电陶瓷直接驱动的新型节流阀作为消振阀，该节流阀采用锥阀阀芯结构,驱动装置为压电叠堆，采用自寻最优算法，主动进行调节消振阀的开口，通过溢流脉动波峰值的方式来削减流体脉动，并获得了69％的脉动抑制效果。Min Pan设计了一种高频响压电阀旁接在泵源出口处，采用FX-LMS算法，控制压电阀的开口实现压力脉动峰值的衰减，取得了30dB的脉动抑制效果。

目前在高压液压泵出口处流体压力脉动主动控制领域中，大多数学者都是采用分流式和入流式实现泵源流体压力脉动的抑制，鲜有研究在高压液压泵出口处采用分入流式主动控制实现泵源流体压力脉动的抑制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种液压泵出口压力脉动消振装置，采用分入流式主动控制对泵源源头进行减振且有效抑制高压液压泵流体压力脉动对管路产生的振动。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种液压泵出口压力脉动消振装置包括三通接头、连接筒、活塞及压电叠堆促动器；三通接头包括与液压泵出口连通的第一开口、与管路连通的第二开口以及与连接筒连通的第三开口；连接筒上设有与第三开口连通的通孔，活塞设置在通孔内；压电叠堆促动器与活塞连接以带动活塞在通孔内运动以调节通孔内流体的压力脉动。

优选地，压电叠堆促动器为压电叠堆促动器，活塞与压电叠堆促动器的动力端连接。

优选地，还包括连接法兰；连接法兰为回转体结构，连接法兰的底端设有连接开口，压电叠堆促动器的动力端与连接开口螺纹连接，活塞与连接法兰的顶端连接。

优选地，还包括弹簧，弹簧套设在压电叠堆促动器的动力端上，且弹簧的一端与连接法兰的底端抵接，弹簧的另一端与压电堆促动器抵接。

优选地，连接筒包括筒体及设置在筒体顶部的上端盖；通孔包括开设在上端盖的第一连接孔及开设在筒体上的第二连接孔，第三开口与第一连接孔对接，活塞设置在第二连接孔内。

优选地，筒体设有容纳腔，容纳腔与第二连接孔连通，压电叠堆促动器设置在容纳腔内；连接筒还包括下端盖，下端盖盖设在连接筒的底端，以将压电叠堆促动器封闭在容纳腔内。

优选地，下端盖为回转体结构，在下端盖的顶端设有对接凹槽，压电叠堆促动器的底端卡接在对接凹槽内。

优选地，三通接头的一端与上端盖螺纹连接。

优选地，还包括动密封圈；动密封圈嵌入至活塞的外周壁上，且动密封圈的外周壁与通孔的内壁连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种液压泵出口压力脉动消振装置，能够对源头进行减振且有效抑制高压液压泵流体压力脉动对管路产生的振动。通过在液压泵出口处接入消振装置，对控制对象的本身结构没有发生任何改变，不会改变柱塞泵出口处液压管路的物理特性，降低了消振成本且操作简单，由于压电叠堆促动器能够带动活塞运动，以调节通孔内流体的压力脉动进而调节经过三通接头进入管路的流体的压力脉动，因此该液压泵出口压力脉动消振装置对高压液压泵产生压力脉动的主动控制具有自适应性和自调节性。

附图说明

图1为本发明的液压泵出口压力脉动消振装置的截面图；

图2为图1中的上端盖的结构示意图；

图3为图1中下端盖的结构示意图；

图4为图1中活塞的结构示意图；

图5为图1中三通接头的结构示意图。

【附图标记说明】

1：三通接头；11：第一开口；12：第二开口；13：第三开口；

2：连接筒；21：上端盖；211：第一连接孔；22：筒体；221：第二连接孔；222：容纳腔；23：下端盖；

3：活塞；

4：压电叠堆促动器；

5：连接法兰；

6：弹簧；

7：安装螺钉。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明提供了一种液压泵出口压力脉动消振装置包括三通接头1、连接筒2、活塞3及压电叠堆促动器4。如图1和5所示，三通接头1包括与液压泵出口连通的第一开口11、与管路连通的第二开口12以及与连接筒2连通的第三开口13，连接筒2上设有与第三开口13连通的通孔，活塞3设置在通孔内，压电叠堆促动器4与活塞3连接以带动活塞3在通孔内运动以调节通孔内流体的压力脉动。

本实施例提供的一种液压泵出口压力脉动消振装置，能够对源头进行减振且有效抑制高压液压泵流体压力脉动对管路产生的振动。通过在液压泵出口处接入消振装置，对控制对象的本身结构没有发生任何改变，不会改变柱塞泵出口处液压管路的物理特性，降低了消振成本且操作简单，由于压电叠堆促动器4能够带动活塞3运动，以调节通孔内流体的压力脉动进而调节经过三通接头1进入管路的流体的压力脉动，因此该液压泵出口压力脉动消振装置对高压液压泵产生压力脉动的主动控制具有自适应性和自调节性。

在本实施例中，压电叠堆促动器4为柱形压电陶瓷促动器，柱形压电陶瓷促动器以压电陶瓷为基础元件，通过外部机械结构进行封装，并输出位移及出力，具有灵敏度高，功率大，高响应频率等特点。具体地，活塞3与压电叠堆促动器4的动力端连接，通过压电叠堆促动器4实现对高压液压泵出口处压力脉动的主动控制，能够更好地抑制流体压力脉动对液压管路产生的振动，且本消振装置体积小，便于安装及运输。

本实施例的液压泵出口压力脉动消振装置采用压电叠堆促动器4进行主动控制原理为，当高压液压泵出口处受大压力脉动时，压电加速度振动传感器会感知到结构的振动，经过信号调理单元转化为模拟的电压信号，再经过A/D模块，由模拟量转化为数字量，进入到控制单元里的主控模块。主控模块按照预先设计的控制算法执行运算，得到了数字量的控制信号，再通过控制信号的输出模块进行数模转换，将数字量转化为模拟量。柱形压电陶瓷促动器在控制信号的作用下，按照控制信号有规律进行动作，从而实现对高压液压泵出口处压力脉动的主动抑制。

基于压电叠层促动器的主动振动控制，由压电传感器感知高压液压泵出口处的振动，通过一定的主动控制算法产生控制信号，经过功率放大后施加于压电叠堆促动器4进而带动与之连接的活塞3运动，压电叠堆促动器4将作用力传递至活塞3，通过活塞3的运动实现高压泵出口处压力脉动的主动抑制，当高压液压泵出口处压力脉动大于期望值时，活塞3向下运动，消去压力脉动的波峰，当高压液压泵出口处压力脉动小于期望值时，活塞3向上运动，填平压力脉动的波谷，从而实现高压液压泵出口处压力脉动的主动控制。

为了增加压电叠堆促动器4与活塞3之间的连接强度，液压泵出口压力脉动消振装置还包括连接法兰5，其中，连接法兰5为回转体结构，连接法兰5的底端设有连接开口。具体地，在压电叠堆促动器4的动力端的外壁上设有外螺纹，在连接法兰5的连接开口内壁设有内螺纹，压电叠堆促动器4的动力端与连接开口通过螺纹连接，且活塞3与连接法兰5的顶端通过螺钉连接。

由于压电叠堆促动器4具有抗压不抗拉的特性，因此通过设置弹簧6对压电叠堆促动器4进行预紧，弹簧6套设在压电叠堆促动器4的动力端上，且弹簧6的一端与连接法兰5的底端抵接，弹簧6的另一端与压电堆促动器抵接。应当说明的是，弹簧6为高强弹簧。

如图1-3所示，连接筒2包括筒体22、设置在筒体22顶部的上端盖21及设置在筒体22底部的下端盖23，通孔包括开设在上端盖21的第一连接孔211及开设在筒体22上的第二连接孔221，第三开口13与第一连接孔211对接，活塞3设置在第二连接孔221内。在筒体22内设有容纳腔222，容纳腔222与第二连接孔221连通，压电叠堆促动器4设置在容纳腔222内，下端盖23盖设在连接筒2的底端，以将压电叠堆促动器4封闭在容纳腔222内。其中，安装螺钉7穿过下端盖23底部与压电叠堆促动器4的底端连接。在本实施例中，容纳腔222及第二连接孔221的截面均为圆形，且第二连接孔221的直径小于容纳腔222的直径。

如图3所示，下端盖23为回转体结构，在下端盖23的顶端设有对接凹槽，压电叠堆促动器4的底端卡接在对接凹槽内，便于压电叠堆促动器4的安装定位。其中，三通接头1的一端与上端盖21通过螺纹连接，在上端盖21的第一连接孔211的内壁上设有内螺纹，三通接头1与螺纹孔连接的一端的外壁设有外螺纹。

在本实施例中，连接筒2包括上端盖21、筒体22和下端盖23，上端盖21、下端盖23与连接筒2之间均通过螺钉连接，其整体为可拆卸结构，具有结构简单、连接可靠、装拆方便的特点。

如图4所示，为了提高活塞3与连接筒2之间的密封性，还包括动密封圈，动密封圈嵌入至活塞3的外周壁的凹槽上，且动密封圈的外周壁与通孔的内壁连接。在本实施例中，动密封圈选用格莱圈。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于，包括三通接头(1)、连接筒(2)、活塞(3)及压电叠堆促动器(4)；

所述三通接头(1)包括与液压泵出口连通的第一开口(11)、与管路连通的第二开口(12)以及与所述连接筒(2)连通的第三开口(13)；

所述连接筒(2)上设有与所述第三开口(13)连通的通孔，所述活塞(3)设置在所述通孔内；

所述压电叠堆促动器(4)与所述活塞(3)连接以带动所述活塞(3)运动以调节所述通孔内流体的压力脉动。

2.根据权利要求1所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：还包括连接法兰(5)；

所述连接法兰(5)为回转体结构，所述连接法兰(5)的底端设有连接开口，所述压电叠堆促动器(4)的动力端与所述连接开口螺纹连接，所述活塞(3)与所述连接法兰(5)的顶端连接。

3.根据权利要求2所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：还包括弹簧(6)，所述弹簧(6)套设在所述压电叠堆促动器(4)的动力端上，且所述弹簧(6)的一端与所述连接法兰(5)的底端抵接，所述弹簧(6)的另一端与所述压电堆促动器抵接。

4.根据权利要求3所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：所述连接筒(2)包括筒体(22)及设置在所述筒体(22)顶部的上端盖(21)；

所述通孔包括开设在所述上端盖(21)的第一连接孔(211)及开设在所述筒体(22)上的第二连接孔(221)，所述第三开口(13)与所述第一连接孔(211)对接，所述活塞(3)设置在所述第二连接孔(221)内。

5.根据权利要求4所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：所述筒体(22)设有容纳腔(222)，所述容纳腔(222)与所述第二连接孔(221)连通，所述压电叠堆促动器(4)设置在所述容纳腔(222)内；

所述连接筒(2)还包括下端盖(23)，所述下端盖(23)盖设在所述连接筒(2)的底端，以将所述压电叠堆促动器(4)封闭在所述容纳腔(222)内。

6.根据权利要求5所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：所述下端盖(23)为回转体结构，在所述下端盖(23)的顶端设有对接凹槽，所述压电叠堆促动器(4)的底端卡接在所述对接凹槽内。

7.根据权利要求4所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：所述三通接头(1)的一端与所述上端盖(21)螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的液压泵出口压力脉动消振装置，其特征在于：还包括动密封圈；

所述动密封圈嵌入至所述活塞(3)的外周壁上，且所述动密封圈的外周壁与所述通孔的内壁连接。

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