为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题,提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理,用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块,使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统,弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统,实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波,解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点。基于管路动态特性,结合具体的负载,建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型,对压力脉动的衰减特性进行仿真,分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系。根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作,对样机进行相关的试验研究,并将理论计算与试验结果进行比较分析。理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果。

针对船舶轴系的轴向振动问题,研究一种船舶推力轴承轴向液压脉动衰减器。基于四端参数法对安装液压脉动衰减器的船舶推力轴承进行数学模型简化,推导推力轴到推力轴承壳体表面的振级落差,分析液压脉动衰减器的结构参数对轴向减振效果的影响,并基于遗传算法对结构参数进行优化。研究结果表明,在船舶推力轴承中安装液压脉动衰减器能有效降低轴系的轴向振动;减振效果随着油管内径和油箱体积的增大呈小幅增强的趋势,随着油管长度和液压缸直径的增加呈小幅减弱的趋势;液压缸直径对减振效果的影响最大,其次为油管内径,油箱体积和油管长度对减振效果的影响相对较小;对结构进行优化之后减振效果良好,平均提高12.05 dB。

为验证液压脉动衰减器在相同液压系统、两种不同液压工作介质以及规定的高温、中间温度、低温环境条件下的工作可靠性,提出一种合理可行的液压脉动衰减器工作循环寿命试验方法,满足了试验要求,达到了验证的目的,同时也节约了试验资源及成本,缩短了试验周期,可供其他试验需求类似的产品借鉴。

本文设计制造了一种四薄板并联的液压脉动衰减器,分析它的工作原理和固有频率,利用ANSYS Workbench对其进行仿真分析,最后通过实验测试脉动衰减器的衰减性能。

为了衰减液压脉动,提出一种模态共振液压脉动衰减器结构,利用共振板的多模态拓宽衰减频率范围。当液压油的脉动频率接近共振板的某一阶固有频率时,就会激发相应的振型将该频率成分的脉动能量最大限度衰减掉。选择合适的材质,合理设计共振板的结构使共振板固有频率分布得均匀而密集,使模态共振脉动衰减器具备广谱消声效果。用LMS Virtual.Lab对模态共振液压脉动衰减器进行声振耦合模态计算,并进行样机试验测试。研究结果表明:模态共振液压脉动衰减器结构紧凑、消声频率广、消声效果良好。

目前,基于平面波理论的一维解析法已成为气体消声器声学特性研究中最常使用的计算方法,现将其推广到简单扩张室(SEC)和双调谐扩张室(DTETC)压力脉动衰减器的理论建模,并与实验测量结果进行对比,证明了该理论在截止频率范围内用于液压系统也是可行的。之后,应用该理论对设计的一种集成Herschel-Quincke管(HQ管)的双调谐内插管扩张室液压脉动衰减器进行声学模拟,并对可能影响传递损失(TL)的HQ管分支管道长度以及截面积进行了参数化分析。最后,将这种新型结构与SEC、DTETC脉动衰减器的传递损失性能进行了对比比较。

将气体消声器设计理论中的格林函数法扩展到计算和分析具有矩形、正方形截面的扩张室液压脉动衰减器的滤波特性,在平面波截止频率范围内,这两种截面型式脉动衰减器的插入损失理论曲线与实验测量结果吻合较好,证明了该方法同样可用于计算矩形和正方形截面的扩张室压力脉动衰减器的滤波特性.而针对圆形截面,为避免坐标系变换带来的麻烦,引入消声器声学特性研究中最常使用的一维解析法,其计算结果也与实验测量值吻合良好.通过对这三种不同截面扩张室脉动衰减器插入损失的比较,可以得出:控制扩张室腔体截面周长一定的前提下,在2kHz测试频带内,圆形截面具有最优的滤波特性,正方形截面次之,而矩形截面脉动衰减性能最差.

针对液压系统压力脉动提出一种矩形薄板振动式压力脉动衰减器结构，利用矩形薄板的各阶模态来达到宽频带压力脉动衰减效果。当液压油的脉动频率接近共振矩形板的某一阶固有频率时，就会激发相应模态振型将该频率成分的脉动能量以最大限度的衰减掉。运用ANSYSWorkbench对共振板进行湿模态分析，得到前12阶固有频率与振型。分析结果表明：矩形薄板振动式压力脉动衰减器结构紧凑，各模态频率分布均匀且密集，具有扩宽液压压力脉动频率带效果，适应不同工况工作。

Herschel-Quincke管（HQ管）广泛用于气体消声系统,且该结构声学特性研究也已成熟。鉴于此,将这种结构引入液压系统,采用一维解析法构建其数学模型,再利用三维有限元法进行验证。两种理论方法传递损失计算结果在平面波域内吻合较好,证明了截止频带内采用一维解析法研究液压脉动衰减器声学特性是可行的。利用一维解析法对HQ管用作液压脉动衰减器的滤波特性进行了研究,结果表明,只要分支管道长度以及横截面积选取合理,HQ管是可以用于液压系统压力脉动衰减的。

为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题，提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理，用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块，使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统，弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统，实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波，解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点。基于管路动态特性，结合具体的负载，建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型，对压力脉动的衰减特性进行仿真，分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系。根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作，对样机进行相关的试验研究，并将理论计算与试验结果进行比较分析。理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果。