CN114922884B - 一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器及其工作过程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器及其工作过程,包括上缸筒、下缸筒、内管、上端盖、环形端盖、密封中板、下端盖、双重弹性膜机构、可调刚度的质量弹簧谐振机构、充放气阀和管接头;所述上端盖和密封中板分别设置在上缸筒两端;所述环形端盖设置在上端盖和上缸筒之间;所述下缸筒设置在上缸筒底端;所述下缸筒的顶端设置在密封中板和上缸筒之间;所述下端盖设置在下缸筒底端;所述双重弹性膜机构呈环状设置在上缸筒内部;所述可调刚度的质量弹簧谐振机构设置在下缸筒内部;所述上缸筒和下缸筒布置在内管的圆周外侧;所述管接头设置在内管顶端;本发明结构紧凑,能适应不同液压管路的工作压力,对宽频压力脉动具有良好的衰减效果。
Description
技术领域
本发明涉及液压管路脉动衰减技术领域,尤其涉及一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器及其工作过程。
背景技术
液压系统由于具有传输功率密度大,刚度大、精度高、响应快等优点,在工程机械领域有了越来越多的应用。液压系统大多采用轴向柱塞泵作为能源供给装置,但是由于泵本身的结构特点以及工作原理,必然会导致液压泵以及液压管路内产生流体脉动,流体脉动在液压系统管路和负载阻抗的作用下引发压力脉动,进而导致液压系统管路的疲劳磨损甚至管路损伤,对于液压管路系统的可靠性产生了严重影响,因此在液压管路中,抑制或衰减液压系统中所产生的液压脉动以及由此带来的管路振动、损伤是十分有必要的。
目前,降低液压脉动的衰减器形式多样,但采取的原理大致相同,主要有共振式压力脉动衰减器和囊式压力脉动衰减器。
共振式压力脉动衰减器通过衰减器结构的共振实现液压脉动能量的转化与吸收衰减,其大多采用质量-弹簧谐振机构,主要是因为弹簧具有较强吸储能量的作用,能够在流体压力脉动发生时以很小的变形量发生很快的响应,将脉动能量进行吸收转化,因而具有结构紧凑脉动衰减效果好的特点,但因为弹簧刚度不易进行调节,因此质量-弹簧谐振机构所适应工作频带固定且频宽较窄。囊式压力脉动衰减器是通过压缩或膨胀气体来实现液压脉动能量的储存和释放,具有很好的脉动衰减效果,但囊式压力脉动衰减器固有频率较低,一般仅针对100Hz以内的频段消振效果较好,对于高频压力脉动衰减效果较差,且其最佳工作压力为定值。
上述这些压力脉动衰减器工作频带固定且频宽较窄,不适合压力脉动频率多变的液压系统,不适合宽频消振范围的应用场合,因此针对具有宽频压力脉动的液压管路系统开展液压脉动衰减研究,具有很重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器及其工作过程,可有效解决现有压力脉动衰减器工作频带固定且频宽较窄、不适合压力脉动频率多变的液压系统以及不适合宽频消振范围的应用场合等技术问题。
本发明采用的技术方案如下:
本发明所提出的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,包括上缸筒、下缸筒、内管、上端盖、环形端盖、密封中板、下端盖、双重弹性膜机构、可调刚度的质量弹簧谐振机构、充放气阀和管接头;
所述上端盖和密封中板分别同轴设置在上缸筒的上端和下端;所述环形端盖设置在上端盖和上缸筒顶部之间;所述下缸筒同轴设置在上缸筒底端;所述下缸筒的顶端设置在密封中板和上缸筒底部之间;所述下端盖同轴设置在下缸筒底端;
所述双重弹性膜机构呈环状同轴设置在上缸筒内部且上下两端分别与环形端盖和下缸筒顶端对应连接;所述双重弹性膜机构内侧与内管之间形成第一容腔;所述双重弹性膜机构内部形成第一气腔;所述双重弹性膜机构外侧与上缸筒之间形成第二气腔;所述双重弹性膜机构的外侧开有与第二气腔连通的贯通孔;所述充放气阀设置在上缸筒一侧并与第二气腔连通;
所述上缸筒和下缸筒同轴布置在内管的圆周外侧;所述内管依次同轴穿过上端盖、上缸筒、密封中板、下缸筒和下端盖;
所述可调刚度的质量弹簧谐振机构位于下缸筒内部并同轴设置在内管外壁和下缸筒内壁之间;
所述内管位于上缸筒内的部分的侧壁上均布有若干连通内管和第一容腔的阻尼小孔;所述内管位于下缸筒内部且位于可调刚度的质量弹簧谐振机构上方的部分径向均布有通孔;
所述内管顶端螺纹连接有管接头。
进一步的,所述双重弹性膜机构包括弹性隔膜和橡胶内衬膜;所述弹性隔膜连接在环形端盖和下缸筒顶端的内圆周之间并朝内管一侧凸起;所述橡胶内衬膜连接在环形端盖和下缸筒顶端的外圆周之间;所述橡胶内衬膜开设有与第二气腔连通的贯通孔;所述弹性隔膜上下两端分别设置有向上端盖和密封中板内延伸的径向凸起;所述橡胶内衬膜上下两端分别设置有向上缸筒侧壁内延伸的径向凸起。
进一步的,所述可调刚度的质量弹簧谐振机构包括谐振质量块和谐振弹簧;所述谐振质量块滑动连接在内管的外壁和下缸筒内壁之间;所述谐振弹簧设置在内管的圆周外侧,且上下两端分别抵在谐振质量块和下端盖上。
进一步的,所述谐振质量块为环形结构,其内圆周和外圆周分别通过内嵌的耐磨密封特氟龙导向环与内管和下缸筒接触;且所述谐振质量块的圆周端面上设置有若干长阻尼孔。
进一步的,所述谐振弹簧为端面磨平的圆柱旋压弹簧。
进一步的,所述下端盖通过螺纹实现与下缸筒底端之间的密封连接;所述下端盖为圆环形结构且下端面设置有六边形凸台结构,通过六边形凸台结构实现下端盖沿着内管轴向位移,从而调整谐振弹簧预紧力,使可调刚度的质量弹簧谐振机构实现对于压力脉动最佳消除效果;所述下端盖与内管之间设置有密封结构。
进一步的,所述下缸筒内部位于内管通孔下方的位置设置有弹簧挡环,用于限制谐振质量块的初始位置。
进一步的,所述上端盖、密封中板与内管之间均设置有O形密封圈;且所述上端盖与内管连接处的外侧设置有止动螺母。
进一步的,所述上端盖、环形端盖和上缸筒的顶部之间以及密封中板、下缸筒顶端和上缸筒底部之间均通过径向螺钉固连。
一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器的工作过程,包括以下步骤:
S1、外部流体流经管接头后流入内管,分别通过内管侧壁上的阻尼小孔和通孔流入衰减器上缸筒和下缸筒的内部空间;
S2、当液压管路系统发生流体压力脉动以及体积变化,流体流经阻尼小孔,阻尼小孔中的油液在脉动压力作用下像活塞一样反复运动,阻尼小孔的阻尼作用将耗散油液的脉动能量;
S3、流经阻尼小孔的流体流入设置有双重弹性膜机构的内部环形空间,内部环形空间内的流体压力脉动以及体积变化作用在弹性隔膜上,通过压缩和膨胀第一气腔内的气体而被吸收,同时,第一气腔内气体的压缩以及膨胀也将带动第二气腔内的气体体积变化,进一步提高双重弹性膜机构对于液压脉动的吸收效果;
S4、内管流体经过通孔流入设置有可调刚度的质量-弹簧谐振机构的内部环形空间,流体压力脉动以及体积变化作用在谐振质量块上,谐振质量块在流体压力脉动作用下沿着内管轴向发生谐振运动,将液压脉动能量转化为谐振质量块以及谐振弹簧的机械能,同时谐振质量块的运动进而导致流体经过谐振质量块上分布的长阻尼孔,进一步耗散脉动能量吸收液压脉动;
S5、经过多重的能量吸收转化以及耗散作用,脉动衰减器有效的将液压流体脉动能量转化为气体的内能以及质量-弹簧机构的机械能,进而实现对于液压管路系统中液压脉动的有效衰减。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明通过提出双重弹性膜机构以及可变压力气腔设计,能够解决传统囊式压力脉动衰减器难以消除高频脉动、消除脉动不稳定,且对不同工作压力的液压系统适应性较差的问题。
本发明针对传统共振式压力脉动衰减器衰减频带窄、体积较大且刚度不可调节等问题,提出了可调刚度的质量-弹簧谐振机构,通过实现弹簧刚度的调节,有效增加了工作频宽,对于液压管路系统液压脉动有很好的消除效果。
综上,应用本发明的技术方案能够解决现有压力脉动衰减器大部分工作频带窄、脉动消除不稳定、无法实现变刚度调节且对变工况适应性较差的问题,可在流体机械装置以及液压管路脉动衰减领域广泛推广。
附图说明
图1为本发明所提出的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器的整体结构剖视图;
图2为图1中的上缸筒及内部结构剖视图;
图3为图1中的内管三维结构示意图;
图4为图1中的谐振质量块三维结构示意图;
图5为图1中的下端盖三维结构示意图;
图6为本发明在AMEsim中的仿真模型及对照模型图;
图7为图6中仿真模型及对照模型仿真后系统压力的响应曲线图。
其中,附图标记:1-管接头;2-内管;3-上端盖;4-环形端盖;5-螺钉;6-上缸筒;7-弹性薄膜;8-橡胶内衬膜;9-密封中板;10-弹簧挡圈;11-耐磨密封特氟龙导向环;12-下缸筒;13-下端盖;131-安装孔;132-六边形凸台;14-密封结构;15-谐振弹簧;16-谐振质量块;161-中心通孔;17-长阻尼孔;18-通孔;19-第二气腔;20-充放气阀;21-第一气腔;22-贯通孔;23-阻尼小孔;24-第一容腔;25-O型密封圈;26-止动螺母。
101-正弦信号源;102-电机;103-低压槽Ⅰ;104-定量泵;105-模拟管路模块Ⅰ;106-通孔模块;107-可变液压容腔Ⅰ;108-前接管路模块;109-节流阻尼孔模块Ⅰ;110-后接管路模块;111-质量活塞模块;112-质量属性块;113-谐振弹簧块;114-谐振结构模块;115-阻尼孔模块;116-节流阻尼孔模块Ⅱ;117-可变液压容腔Ⅱ;118-蓄能器模块;119-膜结构模块;120-模拟管路模块Ⅱ;121-节流阀模块;122-低压槽Ⅱ;123-系统液压源模块;124-流体属性模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
参见附图1至5,给出了本发明所提出的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器的一个实施例的具体结构,所述衰减器包括管接头1、内管2、上端盖3、环形端盖4、上缸筒6、密封中板9、下缸筒12、下端盖13、双重弹性膜机构、可调刚度的质量弹簧谐振机构和充放气阀20;
所述上端盖3同轴设置在上缸筒6上端中部区域;所述密封中板9同轴设置在上缸筒6下端中部区域;所述环形端盖4设置在上端盖3圆周外侧和上缸筒6顶部圆周内侧之间;所述下缸筒12同轴设置在上缸筒6底端;所述下缸筒12的圆周顶端设置在密封中板9圆周外侧和上缸筒6底部圆周内侧之间;所述上端盖3、密封中板9与内管2之间均设置有O形密封圈25;且所述上端盖3与内管2连接处的上侧设置有止动螺母26;所述下端盖13同轴螺纹连接在下缸筒12底端;所述上端盖3、环形端盖4和上缸筒6的顶部之间以及密封中板9、下缸筒12顶端和上缸筒6底部之间均通过径向螺钉5紧固连接。
所述双重弹性膜机构呈环状同轴设置在上缸筒6内部且上下两端分别与环形端盖4和下缸筒12顶端对应连接;所述双重弹性膜机构内侧与内管2之间形成第一容腔24;所述双重弹性膜机构内部形成第一气腔21;所述双重弹性膜机构外侧与上缸筒6的侧壁之间形成第二气腔19;所述双重弹性膜机构的外侧开有与第二气腔连通的贯通孔22;所述充放气阀20设置在上缸筒6一侧并与第二气腔19连通;所述第一气腔21、第二气腔19构成双气腔结构,气腔内均填充有氮气且压力均为液压管路系统工作压力,通过改变其第一气腔21、第二气腔19的氮气压力以适应不同压力工况的液压管路系统。
所述上缸筒6和下缸筒12同轴布置在内管2的圆周外侧;所述上端盖3、密封中板9和下端盖13的中心处均开设有与内管2各段对应的安装孔;所述内管2依次同轴穿过上端盖3、上缸筒6、密封中板9、下缸筒12和下端盖13。
所述可调刚度的质量弹簧谐振机构位于下缸筒12内部并同轴设置在内管2的外壁和下缸筒12的内壁之间。
所述内管2位于上缸筒6内的部分的侧壁上均布有若干连通内管2和第一容腔24的阻尼小孔23,本实施例中,所述阻尼小孔23设置有五行,每行径向均布四个;所述内管2位于下缸筒12内部且位于可调刚度的质量弹簧谐振机构上方的部分径向均布有通孔18,本实施例中,所述通孔18径向均布四个;所述内管2的两端分别螺纹连接有管接头1。
所述双重弹性膜机构包括弹性隔膜7和橡胶内衬膜8;所述弹性隔膜7连接在环形端盖4和下缸筒12顶端的内圆周之间并朝内管2一侧呈弧形凸起;所述橡胶内衬膜8连接在环形端盖4和下缸筒12顶端的外圆周之间;所述弹性隔膜7和橡胶内衬膜8之间构成第一气腔21;所述橡胶内衬膜8上开设有连通第一气腔21和第二气腔19的贯通孔22;所述弹性隔膜7的上下两端分别设置有向上端盖3和密封中板9内延伸的径向凸起;所述橡胶内衬膜8上下两端分别设置有向上缸筒6上下两端侧壁内延伸的径向凸起。
所述可调刚度的质量弹簧谐振机构包括谐振弹簧15和谐振质量块16;所述谐振质量块16滑动连接在内管2的外壁和下缸筒12的内壁之间;所述谐振弹簧15设置在内管2的圆周外侧,且上下两端分别抵在谐振质量块16和下端盖13上;本实施例中,所述谐振质量16块为环形结构,且中心处开有中心通孔161用于连接内管2,其内圆周和外圆周分别通过内嵌的耐磨密封特氟龙导向环11与内管2外壁和下缸筒12内壁接触;且所述谐振质量块16的圆周端面上周向布置有八个轴向长阻尼孔17;所述谐振弹簧为端面磨平的圆柱旋压弹簧。
所述下端盖13通过螺纹实现与下缸筒12底端之间的密封连接;所述下端盖13为圆环形结构,其下端面同轴设置有六边形凸台132结构,且中心处开有安装孔131,通过六边形凸台132的结构实现下端盖13沿着内管2的轴向位移,从而调整谐振弹簧15的预紧力,使可调刚度的质量弹簧谐振机构实现对于压力脉动最佳消除效果;所述下端盖13与内管2之间设置有密封结构14;所述下缸筒12内部位于内管2通孔18下方的位置设置有弹簧挡环10,用于限制谐振质量块16的初始位置。
本发明在宽频压力脉动衰减器未接入液压管路油路时,谐振质量块16上端面被弹簧挡环10限制无法移动,谐振弹簧15不被压缩且双重弹性膜机构不发生弹性形变。在宽频压力脉动衰减器接入液压管路油路后,弹性隔膜7在油液作用下沿缸筒径向方向压缩第一气腔21及第二气腔19内的气体,弹性隔膜7内外面受到的压力平衡,谐振质量块16两端面受到的油液压力平衡,谐振弹簧15不被压缩而保持原长。当管路油路系统中出现压力脉动时,油液流经阻尼小孔23可以耗散掉一部分流体压力脉动能量,流经阻尼孔23的油液作用于双重弹性膜机构,通过压缩气腔将压力脉动能量转换为气腔内气体内能,质量弹簧谐振机构将脉动能量转化为谐振质量块16以及谐振弹簧15的机械能,同时油液流经位于谐振质量块16内的长阻尼孔17并耗散能量,如此循环,从而对液压管路系统实现较好的液压脉动衰减效果。
一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器的工作过程,包括以下步骤:
S1、外部流体流经管接头1后流入内管2,分别通过内管2侧壁上的阻尼小孔23和通孔18流入衰减器上缸筒6和下缸筒12的内部空间;
S2、当液压管路系统发生流体压力脉动以及体积变化,流体流经阻尼小孔23,阻尼小孔23中的油液在脉动压力作用下像活塞一样反复运动,阻尼小孔23的阻尼作用将耗散油液的脉动能量;
S3、流经阻尼小孔的流体流入设置有双重弹性膜机构的内部环形空间,内部环形空间内的流体压力脉动以及体积变化作用在弹性隔膜7上,通过压缩和膨胀第一气腔21内的气体而被吸收,同时,第一气腔21内气体的压缩以及膨胀也将带动第二气腔19内的气体体积变化,进一步提高双重弹性膜机构对于液压脉动的吸收效果;
S4、内管2流体经过通孔18流入设置有可调刚度的质量-弹簧谐振机构的内部环形空间,流体压力脉动以及体积变化作用在谐振质量块16上,谐振质量块16在流体压力脉动作用下沿着内管2轴向发生谐振运动,将液压脉动能量转化为质量块以及谐振弹簧15的机械能,同时谐振质量块16的运动导致流体经过谐振质量块16上分布的长阻尼孔17,进一步耗散脉动能量吸收液压脉动;
S5、经过多重的能量吸收转化以及耗散作用,脉动衰减器有效的将液压流体脉动能量转化为气体的内能以及质量弹簧机构的机械能,进而实现对于液压管路系统中液压脉动的有效衰减。
依据本发明宽频压力脉动衰减器的结构,并依据上述宽频压力脉动衰减器工作过程,利用AMEsim(多学科领域复杂系统建模仿真平台)仿真软件,搭建设有宽频压力脉动衰减器的液压系统仿真模型,其模型图如图6所示。
其中包含谐振结构模块114、阻尼孔模块115、膜结构模块119、系统液压源模块123、流体属性模块124等模块。流体属性模块124指定了部件流动工质的属性,包括液体密度、体积模量和粘度等。
系统液压源模块123包括定量泵104、低压槽Ⅰ103、正弦信号源101及电机102,正弦信号源101用于定义系统流量脉动幅值以及脉动频率,电机102及定量泵104定义液压系统额定流量。
谐振结构模块114由可变液压容腔Ⅰ107、前接管路模块108、节流阻尼孔模块Ⅰ109、后接管路模块110、质量活塞模块111、质量属性块112以及谐振弹簧阻尼块113组成,节流阻尼孔模块Ⅰ109用于模拟长阻尼孔17,后接管路模块110用于赋予长阻尼孔长度属性,质量活塞模块111用于赋予谐振质量块16面积属性,质量属性块112用于定义密封菌型活塞质量,机械弹簧阻尼块113用于模拟谐振弹簧15。
阻尼孔模块115用于模拟内管上的若干阻尼小孔23,由若干节流阻尼孔模块Ⅱ116并联组成。膜结构模块119包括可变液压容腔Ⅱ117以及蓄能器模块118。可变液压容腔Ⅱ117用于模拟第一容腔,其与阻尼孔模块115以及蓄能器模块118串联,蓄能器模块118用于模拟双重弹性膜机构。
节流阀121的开度由液压系统工况决定,通过控制不同开度可形成不同背压,用于模拟系统额定工作压力大小;低压槽Ⅰ103及低压槽Ⅱ107,均表示液压系统中的油箱;模拟管路模块Ⅰ105以及模拟管路模块Ⅱ120,用于表示液压系统中液压管路。
结合上述宽频压力脉动衰减器工作过程及仿真模型,基于以下实例对搭建的仿真模型进一步仿真分析,验证所提出的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器对液压管路压力脉动衰减效果。
某液压系统的额定压力为10MPa,额定排量为18L/min,流量脉动率10%,要求宽频压力脉动衰减器能够衰减一定的压力脉动,本实例中液压管路的内径为10mm,液压管路长度为1m。通过AMEsim(多学科领域复杂系统建模仿真平台)仿真软件,搭建设有宽频压力脉动衰减器的液压系统仿真模型。
仿真分析具体的实施过程如下:
1、根据实际工作情况,对宽频压力脉动衰减器气腔充气压力大小、谐振质量块质量、谐振弹簧刚度大小进行设计,设定宽频压力脉动衰减器谐振质量块质量68g、气腔充气压力10MPa,等效弹簧刚度136N/mm。
2、在AMESim软件的草图模式下,搭建设有宽频压力脉动衰减器的液压系统仿真模型,在子模型模式下选择元件的合适子模型,在参数模式下依据前述确定参数设置各仿真模块参数。
3、设定定量泵104额定排量为18L/min,设定节流阀121开口1.9326mm以设定系统额定压力为10MPa,给定信号源101为正弦信号,其频率150Hz以及幅值±10%。
4、设置空白对照模型,即除不含宽频压力脉动衰减器外的其他液压系统组件,初始条件与步骤2和3一致,最后对两组模型的系统压力响应曲线及仿真结果进行分析。
根据上述仿真分析实施过程,对两组仿真模型进行分析仿真,设置采样步长0.01s,仿真时间15s,得出液压系统的工作压力响应曲线如图7所示。通过对压力响应曲线的分析,可以看到在加入宽频压力脉动衰减器后,仿真开始后在经过短暂的压力上升后,设有宽频压力脉动衰减器的液压系统,压力响应曲线的脉动幅值得到了很好的衰减。由此可以看出,宽频压力脉动衰减器对于液压系统压力脉动具有明显的衰减抑制吸收效果。
本发明提供的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,对于液压管路压力脉动能够实现平稳的吸收衰减,且具有工作频带宽、刚度可调节、对变压力工况适应性较强等优点。将囊式脉动衰减器与共振式脉动衰减器相融合优化,并通过应用阻尼孔衰减技术大幅提升了脉动衰减器对于宽频压力脉动的衰减性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述衰减器包括上缸筒、下缸筒、内管、上端盖、环形端盖、密封中板、下端盖、双重弹性膜机构、可调刚度的质量弹簧谐振机构、充放气阀和管接头;
所述上端盖和密封中板分别同轴设置在上缸筒的上端和下端;所述环形端盖设置在上端盖和上缸筒顶部之间;所述下缸筒同轴设置在上缸筒底端;所述下缸筒的顶端设置在密封中板和上缸筒底部之间;所述下端盖同轴设置在下缸筒底端;
所述双重弹性膜机构呈环状同轴设置在上缸筒内部且上下两端分别与环形端盖和下缸筒顶端对应连接;所述双重弹性膜机构内侧与内管之间形成第一容腔;所述双重弹性膜机构内部形成第一气腔;所述双重弹性膜机构外侧与上缸筒之间形成第二气腔;所述双重弹性膜机构的外侧开有与第二气腔连通的贯通孔;所述充放气阀设置在上缸筒一侧并与第二气腔连通;
所述上缸筒和下缸筒同轴布置在内管的圆周外侧;所述内管依次同轴穿过上端盖、上缸筒、密封中板、下缸筒和下端盖;
所述可调刚度的质量弹簧谐振机构位于下缸筒内部并同轴设置在内管外壁和下缸筒内壁之间;
所述内管位于上缸筒内的部分的侧壁上均布有若干连通内管和第一容腔的阻尼小孔;所述内管位于下缸筒内部且位于可调刚度的质量弹簧谐振机构上方的部分径向均布有通孔;
所述内管顶端螺纹连接有管接头;
所述双重弹性膜机构包括弹性隔膜和橡胶内衬膜;所述弹性隔膜连接在环形端盖和下缸筒顶端的内圆周之间并朝内管一侧凸起;所述橡胶内衬膜连接在环形端盖和下缸筒顶端的外圆周之间;所述橡胶内衬膜开设有与第二气腔连通的贯通孔;所述弹性隔膜上下两端分别设置有向上端盖和密封中板内延伸的径向凸起;所述橡胶内衬膜上下两端分别设置有向上缸筒侧壁内延伸的径向凸起;
所述可调刚度的质量弹簧谐振机构包括谐振质量块和谐振弹簧;所述谐振质量块滑动连接在内管的外壁和下缸筒内壁之间;所述谐振弹簧设置在内管的圆周外侧,且上下两端分别抵在谐振质量块和下端盖上。
2.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述谐振质量块为环形结构,其内圆周和外圆周分别通过内嵌的耐磨密封特氟龙导向环与内管和下缸筒接触;且所述谐振质量块的圆周端面上设置有若干长阻尼孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述谐振弹簧为端面磨平的圆柱旋压弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述下端盖通过螺纹实现与下缸筒底端之间的密封连接;所述下端盖为圆环形结构且下端面设置有六边形凸台结构,通过六边形凸台结构实现下端盖沿着内管轴向位移,从而调整谐振弹簧预紧力,使可调刚度的质量弹簧谐振机构实现对于压力脉动最佳消除效果;所述下端盖与内管之间设置有密封结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述下缸筒内部位于内管通孔下方的位置设置有弹簧挡环,用于限制谐振质量块的初始位置。
6.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述上端盖、密封中板与内管之间均设置有O形密封圈;且所述上端盖与内管连接处的外侧设置有止动螺母。
7.根据权利要求1所述的一种用于液压管路的宽频压力脉动衰减器,其特征在于:所述上端盖、环形端盖和上缸筒的顶部之间以及密封中板、下缸筒顶端和上缸筒底部之间均通过径向螺钉固连。
8.一种如权利要求1所述的用于液压管路的宽频压力脉动衰减器的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、外部流体流经管接头后流入内管,分别通过内管侧壁上的阻尼小孔和通孔流入衰减器上缸筒和下缸筒的内部空间;
S2、当液压管路系统发生流体压力脉动以及体积变化,流体流经阻尼小孔,阻尼小孔中的油液在脉动压力作用下像活塞一样反复运动,阻尼小孔的阻尼作用将耗散油液的脉动能量;
S3、流经阻尼小孔的流体流入设置有双重弹性膜机构的内部环形空间,内部环形空间内的流体压力脉动以及体积变化作用在弹性隔膜上,通过压缩和膨胀第一气腔内的气体而被吸收,同时,第一气腔内气体的压缩以及膨胀也将带动第二气腔内的气体体积变化,进一步提高双重弹性膜机构对于液压脉动的吸收效果;
S4、内管流体经过通孔流入设置有可调刚度的质量-弹簧谐振机构的内部环形空间,流体压力脉动以及体积变化作用在谐振质量块上,谐振质量块在流体压力脉动作用下沿着内管轴向发生谐振运动,将液压脉动能量转化为谐振质量块以及谐振弹簧的机械能,同时谐振质量块的运动进而导致流体经过谐振质量块上分布的长阻尼孔,进一步耗散脉动能量吸收液压脉动;
S5、经过多重的能量吸收转化以及耗散作用,脉动衰减器有效的将液压流体脉动能量转化为气体的内能以及质量-弹簧机构的机械能,进而实现对于液压管路系统中液压脉动的有效衰减。
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