一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法技术

本发明专利技术涉及一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，其采用C型容腔滤波器衰减液压系统高频压力脉动；利用弹性薄壁的受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动；插入式串并联H型滤波器组在中低频段对压力脉动具有较好的滤波效果；由此实现了全频谱的压力脉动滤波。滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，且滤波器内的三种滤波结构在轴向长度范围内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。三种滤波结构轴向尺寸和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。自动适应压力波动，滤波器的结构随压力变化而改变，可减少滤波压力损耗，并降低滤波对液压刚度的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液压滤波方法，具体涉及一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，属于液压设备

技术介绍
液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10％时，管路将形成较高的压力而导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2～10％时，管路及阀门将产生磨损，危及整个液压系统的可靠性。压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压泵的输出的流量的脉动，在液压泵处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压泵周期性排油机制的约束，要根除流量脉动是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可以从系统负载的角度来考虑，在管路上加装液压滤波器可以降低系统的输入阻抗(即减小泵的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰减和吸收。液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着以下不足：(1)液压管道中的压力脉动是时间和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；(2)抗性滤波器只对特定频率点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；(3)液压滤波器对压力脉动的衰减效果不够理想；(4)对流量脉动没有滤波作用；(5)压力损失显著且降低了系统液压刚度。为解决上述问题，专利文献1(中国专利技术专利申请，公开号CN101614231)公开了一种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板簧上装有不同质量的质量体，质量体上有阻尼孔，这样带有不同质量体的共振板簧与阻尼孔组成“质量+弹簧+阻尼”集中参数式耦合弹簧振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效果和弹性薄板上每个滤波单元的半径以及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波单元以实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳；对流量脉动没有滤波作用。因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的全频段变结构工况自适应液压滤波方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，其可跟踪液压系统压力波动，自动改变滤波结构衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，其采用一种液压滤波系统，该系统包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器；其中，所述输入管连接于外壳的一端；所述输出管连接于外壳的另一端；所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一C型容腔滤波器；所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II以及并联共振容腔；所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开；所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II；所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器；其包括如下方法：1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压力脉动的滤波；2)，通过弹性薄壁受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤波；3)，通过插入式串并联H型滤波器组，以及通过锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；4)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力脉动自适应滤波。本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波方法进一步设置为：所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上。本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波方法进一步设置为：所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°；其锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩；缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波方法进一步设置为：所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振容腔II内，其锥度角为10°；所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开。本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波方法进一步设置为：所述弹性薄壁的内侧设有一胶体阻尼层；所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接；所述外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶。本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波方法还设置为：所述胶体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连；所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术具有不同固有频率的插入式串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频率范围内形成了平坦的衰减频带；插入式串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性隔板隔开，拓宽了其衰减频带宽度；滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可以得到较大的共振容腔体积，加强衰减效果；锥形阻尼孔和锥形插入管插入到相应的共振容腔内，锥度角均为10°，展宽了滤波频率范围并使整体结构更紧凑；锥形插入管开在靠近输入管侧的弹性隔板上，使共振容腔1和2形成非对称结构，以降低滤波器固有共振频率。2、本专利技术采用胶体阻尼层和C型滤波器结构相结合，在衰减压力的同时吸收流量脉动，并具有较好的流量脉动衰减效率，滤波器的输入管和输出管不在同一轴线上，提高了10％以上的滤波效果。3、本专利技术采用锥形变结构阻尼孔，不同脉动频率和幅度的流体压力可使滤波器改变结构，既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。4、本专利技术的滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在弹性薄壁的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形阻尼孔，保证了滤波器内的三种滤波结构在轴向长度范围内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。三种滤波结构轴向尺寸和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。5、本专利技术的插入式串并联H型滤波器组、C型容腔滤波器、弹性薄壁滤波器、锥形变结构阻尼孔以及胶体阻尼相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段压力自适应变结构滤波、工况自适应滤波和流量脉动滤波性能。【附图说明】图1是本专利技术的全频段变结构工况自适应液压滤波系统的结构示意图。图2是图1中沿A-A的剖面图。图3是图2中插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，其特征在于：其采用一种液压滤波系统，该系统包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器；其中，所述输入管连接于外壳的一端；所述输出管连接于外壳的另一端；所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一C型容腔滤波器；所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II以及并联共振容腔；所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开；所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II；所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器；其包括如下方法：1），液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压力脉动的滤波；2），通过弹性薄壁受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤波；3），通过插入式串并联H型滤波器组，以及通过锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；4），通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力脉动自适应滤波。...

【技术特征摘要】
1.一种全频段变结构工况自适应液压滤波方法，其特征在于：其采用一种液压滤波系统，该系统包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器；其中，所述输入管连接于外壳的一端；所述输出管连接于外壳的另一端；所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一C型容腔滤波器；所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II以及并联共振容腔；所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开；所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II；所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通；所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器；其包括如下方法：1），液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压力脉动的滤波；2），通过弹性薄壁受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤波；3），通过插入式串并联H型滤波器组，以及通过锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共振，消耗脉动...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾巍，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33