CN114576458A - 一种结构可调的流体脉动消振器及其消振方法 - Google Patents

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李晓丹
张程煜
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Abstract

本发明涉及一种结构可调的流体脉动消振器及其消振方法，属于流体脉动消振技术领域，解决了现有技术中H型消振器可消振频率范围窄，消振频率不可变的问题。本发明的流体脉动消振器主体为直筒，设置在直筒内部的活塞与安装在直筒底部的连接块之间形成第二空腔，调节第二空腔的大小能够调节消振器的消振频率范围，通过调节内部活塞的位置实现对第二空腔的容积的调节，进而能够调节消振器的固有频率，通过更换不同类型的连接块，实现对连接中心孔的大小和长度的调节，实现了宽频率范围的流体脉动消振。

Description

一种结构可调的流体脉动消振器及其消振方法
技术领域
本发明涉及流体脉动消振技术领域，尤其涉及一种结构可调的流体脉动消振器及其消振方法。
背景技术
目前，液压系统等流体传输系统大多采用轴向柱塞泵提供能源，因为其具有输出压力大、工作效率高等优点。然而，轴向柱塞泵由于其自身的结构和工作原理必然会产生流体脉动。由于泵内部和管路系统不可避免的存在液阻，流体脉动又会引起压力脉动。压力脉动可以对管路系统和元部件产生疲劳破坏，对设备的性能和可靠性都会带来不利的影响。
现有的流体脉动消振元件，如：H型消振器，具有一定的消振效果。在液压系统中，经常使用缓冲瓶、蓄能器、H型消振器来进行流体脉动消除，但都存在着相应不足。蓄能器在液压系统中仅对低频率脉动有消除作用，对高频脉动效果不明显。缓冲瓶消振效果较好，但体积较大，安装不便。H型消振器对流体脉动频率的针对性较强，脉动衰减的频率范围非常窄，当工作过程中流体脉动频率发生变化时，H型消振器存在失效的风险。
因此，现有的H型消振器并不适合宽频率范围的流体脉动衰减，难以适应日益复杂的液压系统工况。鉴于上述的分析，针对降低液压系统的流体脉动，解决现有H型消振器可消振频率范围窄，消振频率不可变的问题，需要提供一种新的流体脉动消振器实现宽频率范围的流体脉动衰减。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种结构可调的流体脉动消振器及其消振方法，用以解决现有现有H型消振器可消振频率范围窄，消振频率不可变的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，包括：内含空腔的基体、体积调节组件和中心孔调节组件；体积调节组件设置在基体内部，能够调节基体内空腔的大小；基体下方安装连接块，连接块具有中心孔；中心孔调节组件为多个中心孔长度不同和/或孔径不同的连接块，通过更换基体下方安装的连接块能够实现对中心孔的长度和/或孔径的调节。
更换不同中心孔尺寸的连接块，能够实现连接块中心孔尺寸的改变；或者，在连接块的中心孔中装配调节套筒，改变中心孔的孔径和长度。
进一步地，基体包括：直筒；体积调节组件包括：活塞；直筒与安装在直筒内部的活塞和安装座直筒下方的连接块之间形成第二空腔；第二空腔通过中心孔与液压系统连通。
进一步地，体积调节组件还包括：活塞杆和端盖；端盖固定安装在直筒的上方，活塞杆与活塞固定连接；活塞杆套设在端盖内部且能够相对于端盖上下移动，活塞能够在直筒中滑移。
进一步地，端盖上设置螺纹孔，活塞杆上设置外螺纹，活塞杆与端盖通过螺纹连接。
进一步地，活塞杆的上方设置方形凸起，方形凸起能够与力臂扳手的方形孔配合；力臂扳手用于带动活塞杆旋转。
进一步地，端盖与直筒通过螺纹连接；端盖、直筒与活塞之间形成第一空腔。
进一步地，活塞与直筒之间设置第一密封圈。
进一步地，连接块与直筒之间设置第二密封圈。
进一步地，连接块与液压系统的连接件之间设置第三密封圈。
一种结构可调的流体脉动消振器的消振方法，采用流体脉动消振器进行液压系统的脉动消振，包括以下步骤：
步骤S1：测试液压系统的脉动频率和流体脉动消振器的固有频率范围；
步骤S2：将流体脉动消振器接入液压系统中；
步骤S3：根据液压系统的脉动频率调节活塞在基体中的位置，改变第二空腔的大小，调节消振器的固有频率与液压系统的脉动频率相同，对液压系统脉动进行消振。
本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
本发明的流体脉动消振器，采用活塞调节第二空腔的大小，进而实现对消振器固有频率的调节，调节第二空腔的大小能够调节消振器的消振频率范围，实现宽频率范围的流体脉动消振，能够适应不同的工况，具有良好的适用性。
本发明的流体脉动消振器，通过更换不同型号的连接块，能够实现对连接块的中心孔的长度和孔径的调节，实现不同工况下的消振功能，通过改变连接块的中心孔的直径或长度能够实现对消振器固有频率的调整，进而使消振器能够适用于不同频率范围的流体脉动消振，具有良好的适用性，应用范围广泛。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的结构可调的流体脉动消振器的结构示意图；
图2为力臂扳手；
图3为不同高度和孔径的连接块；
图4为调节套筒一；
图5为调节套筒二。
附图标记：
1.活塞杆；2.锁紧螺母；3.端盖；4.第一空腔；5.直筒；6.紧固螺钉；7.活塞；8.第一密封圈；9.第二空腔；10.第二密封圈；11.第三密封圈；12.连接块13.力臂扳手；14-调节套筒；
12-1.第一凹槽；12-2.第二凹槽；12-3.第三凹槽；12-4.限位部；12-5.凸出部。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明的一个具体实施例，公开了一种结构可调的流体脉动消振器，包括：内含空腔的基体、体积调节组件和中心孔调节组件；
内设空腔的基体包括：端盖3和直筒5；
体积调节组件包括：活塞7和活塞杆1，活塞杆1连接活塞7并伸出基体外；
中心孔调节组件包括：多个不同长度和不同中心孔内径的连接块12，即多个连接块12的中心孔的孔径不同和/或多个连接块12的长度不同。通过更换不同参数类型的连接块12，实现对直筒5下方安装的连接块12的中心孔的孔径调节和对连接块12的长度调节。
根据实际工况，本发明的流体脉动消振器能够通过更换具有不同长度和不同内径的具体规格的连接块12，可以实现对中心孔内径和长度的改变。具体地，延长中心孔长度，消振器固有频率减小；减小中心孔长度，消振器固有频率增大。增大中心孔内径，消振器固有频率增大；减小中心孔内径，消振器固有频率减小。端盖3安装在直筒5上端，端盖3的内部套设活塞杆1，中心孔调节组件安装在直筒5的内部，且能够相对于直筒5滑移，连接块12安装在直筒5的下方，端盖3、活塞7和连接块12与直筒5之间构成基体的内部空腔。
具体的，如图1所示，活塞7将基体内部空腔分隔为起体积调节作用的第一空腔4和起消振作用的第二空腔9；也就是说，端盖3、直筒5和活塞7构成第一空腔4，活塞7、直筒5和连接块12之间构成第二空腔9。活塞7能够在基体中相对于直筒5上下移动，即活塞7在基体内部空腔中可进行轴向运动，具有多个体积调节位置，实现对第一空腔4的体积的大小的调节以及对起消振作用的第二空腔9的体积的调节。
本发明的流体脉动消振器通过改变连接块12的中心孔的直径或长度能够实现对消振器固有频率的调整，进而使消振器能够适用于不同频率范围的流体脉动消振，具有良好的适用性，应用范围广泛。
本发明的一种具体实施方式中，在活塞7的侧面装有第一密封圈8，使活塞7与基体内壁实现滑动密封配合；具体地，第一密封圈8与活塞7通过粘接或卡合的方式固定连接，第一密封圈8的外侧与直筒5接触，活塞7相对于直筒5滑移时，第一密封圈8与直筒5之间滑动摩擦且密封。
本发明的一种具体实施方式中，活塞7与活塞杆1之间通过紧固螺钉6固定连接，此方式可方便零部件的拆卸、安装和更换。活塞7与活塞杆1之间固定连接，使活塞7能够与活塞杆1同步运动，活塞杆1能够带动活塞7上移或下移，进而调节第一空腔4和第二空腔9的体积。
本发明的一种具体实施方式中，端盖3与直筒5之间通过螺纹连接。端盖3设有外螺纹，直筒5的上端设有内螺纹，二者通过螺纹配合在一起，这种方式安装、拆卸方便。
本发明的一种具体实施方式中，活塞杆1的外部设置外螺纹，活塞杆1与端盖3通过螺纹连接，通过旋转活塞杆1使活塞杆1相对于端盖3上移或下移，进一步带动活塞7相对于直筒5滑移。
进一步地，体积调节组件还包括：锁紧螺母2和力臂扳手13；锁紧螺母2与活塞杆1通过螺纹连接，用于将活塞杆1固定在所需位置。
具体的，力臂扳手13前端设置有方形通孔，与活塞杆1顶端的方形凸起配合安装，用于对活塞杆1施加力臂，通过较为省力的方式调节活塞7的位置。力臂扳手13的方形通孔套设在活塞杆1上端的方形凸起上，通过旋转力臂扳手13能够使活塞杆1相对于端盖3旋转，进而实现活塞杆1相对于基体的上下移动，最终实现活塞7相对于直筒5的位移，调节第二空腔9的体积大小。
力臂扳手13便于安装拆卸，在活塞位置调节完毕后可另行收起，不占用额外的工作空间。
本发明的一种具体实施方式中，活塞杆1与活塞7固定连接；端盖3的上方设置锁紧螺母2，活塞杆1与锁紧螺母2通过螺纹连接，旋转锁紧螺母2，能够使活塞杆1相对于锁紧螺母2上下移动。调节活塞杆1伸入直筒5的长度，即可调节活塞7相对于直筒5的位置。
1)需要增大第二空腔9的容积时：旋转力臂扳手13，使活塞杆1相对于锁紧螺母2和端盖3上移，活塞杆1伸入直筒5的长度缩短同时带动活塞7上移，第二空腔9的容积增大。
2)需要减小第二空腔9的容积时：旋转力臂扳手13使活塞杆1相对于锁紧螺母2和端盖3下移，活塞杆1伸入直筒5中的长度增大，活塞7相对于直筒5下移，第二空腔9的容积减小。
本发明的一种具体实施方式中，连接块12的外侧设有外螺纹，基体(直筒5)下端设有内螺纹，连接块12和直筒5之间通过螺纹配合连接。
进一步地，连接块12和直筒5之间装有第二密封圈10进行密封，防止漏油。
进一步地，连接块12的外侧设置第一凹槽12-1和第二凹槽12-2，第一凹槽12-1和第二凹槽12-2中均安装第二密封圈10，对消振器进行密封，通过双层密封圈实现良好的密封效果。
进一步地，连接块12的下端设置限位部12-4，限位部12-4的直径大于直筒5的内径。
进一步地，连接块12的下端还设置凸出部12-5，通过调整凸出部12-5的长度，能够调节中心孔的长度，如图3所示，进而改变消振器的固有频率。并且，凸出部12-5的外侧设置外螺纹，通过凸出部12-5的外螺纹将消振器接入液压系统中。
本发明的一种具体实施方式中，在连接块12下端的凸出部12-5上设有外螺纹，可通过螺纹连接至液压系统中，便于安装拆卸；同时，连接块12与液压系统之间的连接处装有第三密封圈11进行密封，防止漏油。
本发明的流体脉动消振器，从结构上看属H型消振器，固有频率公式为：
Figure BDA0002785252280000081
其中，f为固有频率(即消振频率)，c为压强波传播速度，d为消振器的连接块12的中心孔直径，L为消振器的连接块12的中心孔长度，Vp为消振器第二空腔9的体积。
当液压系统的脉动频率与H型消振器固有频率相同时，消振器中心孔中的液柱振幅达到最大，消耗脉动能量最多，消振效果最好。
本发明的流体脉动消振器的第二空腔9的体积、中心孔长度或中心孔内径均可根据实际工况进行调节，从而改变其固有频率。通过调节第二空腔9的体积Vp的大小，以及更换不同规格中心孔连接块，进而改变消振器的消振频率，实现宽频率范围的消振。因此，本发明利用一个消振器就可根据实际工况改变固有频率，实现宽频率范围消振，应对不同频率的消振需求时，仅需要调节第二空腔9的大小或更换连接块12即可，无需制作多个不同规格的H型消振器。
实施时：
直筒5的外壁的圆柱形设计，方便卡箍夹持，使消振器在工作过程中保持稳定，不产生结构振动，避免影响消振效果；基体可根据实际工况，从其他规格连接块中选择不同长度或不同内径的连接块12对标准中心孔连接块进行替换；
本发明的流体脉动消振器，基体内设空腔，活塞7将空腔隔开为起体积调节作用的第一空腔4和起消振作用的第二空腔9,。活塞在基体内部空腔具有多个体积调节位置：当活塞7向下运动，第一空腔4体积增大，第二空腔9体积减小，消振器的固有频率增大；当活塞7向上运动，第一空腔4体积增大，第二空腔9体积减小，消振器的固有频率减小。
本发明的流体脉动消振器，通过力臂扳手带动活塞杆升降，进而控制活塞升降，能够灵活调整第二空腔体积V，实现改变消振器消振频率的目的。
本发明的流体脉动消振器，力臂扳手13在使用完毕后可进行拆卸，另行存放。保证消振器和其他设备共同使用时，不占用过多空间。
本发明的流体脉动消振器，通过更换具有不同规格的中心孔的连接块12，能够灵活调整中心孔长度L或中心孔内径d，实现改变消振器消振频率的目的。
本发明的一种具体实施方式中，改变连接块12的中心孔的长度或孔径能够改变流体脉动消振器整体的固有频率。具体地，通过在连接块12的中心孔中套接调节套筒14的方式改变连接块12的中心孔孔径或者改变连接块12的长度以及中心孔的长度。
具体地，如图4所示，采用一种圆筒形的调节套筒14调节连接块12的中心孔的孔径；在连接块12的中心孔中通过过盈配合的方式套接圆筒形的调节套筒14，改变连接块12的中心孔的孔径。通过套接不同内径的调节套筒14，能够实现对连接块12的中心孔孔径的调整。
具体地，如图5所示，一种T形的调节套筒14，调节套筒14的上部为圆筒结构，调节套筒14的下部能够作为凸出部12-5的延伸，增大连接块12的长度；圆筒结构的外径与中心孔的内径相同，通过过盈配合将调节套筒14套接在连接块12的中心孔中，调节套筒14的内孔形成新的中心孔，实现同时改变中心孔的直径和长度。
实施例2
本实施例提供一种结构可调的流体脉动消振器的消振方法，采用实施例1的流体脉动消振器进行液压系统的脉动消振，具体地，包括以下步骤：
步骤S1：测试液压系统的脉动频率和流体脉动消振器的固有频率范围；
步骤S2：将流体脉动消振器接入液压系统中；
步骤S3：根据液压系统的脉动频率调节活塞7在基体中的位置，改变第二空腔9的大小，调节消振器的固有频率与液压系统的脉动频率相同，对液压系统脉动进行消振。
所述步骤S1中，本发明的流体脉动消振器的连接块12有多个，通过更换不同类型的连接块12能够改变消振器的固有频率，根据实际工况选择消振器的连接块12。
进一步地，通过在连接块12中安装调节套筒14，改变连接块12的中心孔的长度和孔径，进而改变消振器的固有频率的范围。
带有不同孔径中心孔的连接块12的消振器的固有频率不同，根据实际工况选择对应频率范围的消振器，进一步通过改变第二空腔9的体积改变固有频率，实现宽频率范围消振，应对不同频率的消振需求。
所述步骤S2中，连接块12的表面设置外螺纹，通过螺纹连接将连接块12与液压系统连接，将消振器接入液压系统中。
所述步骤S3中，板动力臂扳手13，使活塞杆1相对于端盖3上移或下移，调节活塞7在直筒5中的位置，调节第二空腔9的大小，进而实现对消振器的固有频率的调节，使其能够适应不同工况的流体脉动消振。
具体地，需要增大第二空腔9的容积时：旋转力臂扳手13，使活塞杆1相对于锁紧螺母2和端盖3上移，活塞杆1伸入直筒5的长度缩短同时带动活塞7上移，第二空腔9的容积增大。需要减小第二空腔9的容积时：旋转力臂扳手13使活塞杆1相对于锁紧螺母2和端盖3下移，活塞杆1伸入直筒5中的长度增大，活塞7相对于直筒5下移，第二空腔9的容积减小。
与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：
1、可通过调节空腔体积，改变消振器固有频率，实现宽频率范围消振。
本发明的结构可调的流体脉动消振器可通过力臂扳手13带动活塞杆1升降，进而控制活塞7升降，从而灵活调整消振器空腔体积，实现改变消振器固有频率的目的。同时，力臂扳手13在使用完毕后可自行拆卸，另行存放。保证消振器和其他设备共同使用时，不占用过多空间。
2、可通过调节中心孔直径和长度，改变消振器固有频率，实现宽频率范围消振。
本发明的结构可调的流体脉动消振器可通过更换不同规格中心孔的连接块12，灵活调整中心孔长度或中心孔内径，实现改变消振器固有频率的目的。
3、消振器安装方便，且在液压系统中可保持稳定，不易晃动。
本发明的结构可调的流体脉动消振器自身的圆柱形设计，方便卡箍夹持，使消振器在工作过程中保持稳定，不产生结构震动。同时，消振器下端存在外螺纹，可通过螺纹连接至液压系统中，安装拆卸方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，包括：内含空腔的基体、体积调节组件和中心孔调节组件；所述体积调节组件设置在基体内部，能够调节基体内空腔的大小；所述基体下方安装连接块(12)，所述连接块(12)具有中心孔；所述中心孔调节组件为中心孔长度不同和/或孔径不同的连接块(12)。
2.根据权利要求1所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述基体包括：直筒(5)；所述体积调节组件包括：活塞(7)；直筒(5)与安装在所述直筒(5)内部的活塞(7)和安装座直筒(5)下方的连接块(12)之间形成第二空腔(9)；所述第二空腔(9)通过所述中心孔与液压系统连通。
3.根据权利要求2所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述体积调节组件还包括：活塞杆(1)和端盖(3)；所述端盖(3)固定安装在所述直筒(5)的上方，所述活塞杆(1)与所述活塞(7)固定连接；所述活塞杆(1)套设在所述端盖(3)内部且能够相对于所述端盖(3)上下移动，所述活塞(7)能够在所述直筒(5)中滑移。
4.根据权利要求3所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述端盖(3)上设置螺纹孔，所述活塞杆(1)上设置外螺纹，所述活塞杆(1)与端盖(3)通过螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述活塞杆(1)的上方设置方形凸起，所述方形凸起能够与力臂扳手(13)的方形孔配合；所述力臂扳手(13)用于带动所述活塞杆(1)旋转。
6.根据权利要求5所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述端盖(3)与所述直筒(5)通过螺纹连接；所述端盖(3)、直筒(5)与活塞(7)之间形成第一空腔(4)。
7.根据权利要求2所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述活塞(7)与所述直筒(5)之间设置第一密封圈(8)。
8.根据权利要求2所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述连接块(12)与所述直筒(5)之间设置第二密封圈(10)。
9.根据权利要求1所述的结构可调的流体脉动消振器，其特征在于，所述连接块(12)与液压系统的连接件之间设置第三密封圈(11)。
10.一种结构可调的流体脉动消振器的消振方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项的流体脉动消振器进行液压系统的脉动消振，包括以下步骤：
步骤S1：测试液压系统的脉动频率和流体脉动消振器的固有频率范围；
步骤S2：将流体脉动消振器接入液压系统中；
步骤S3：根据液压系统的脉动频率调节活塞(7)在基体中的位置，改变第二空腔(9)的大小，调节消振器的固有频率与液压系统的脉动频率相同，对液压系统脉动进行消振。
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