汽车动力转向叶片泵配流噪声控制的研究

汽车动力转向叶片泵在驱动转速、工作压力、油液参数等主要参数频繁变化的工况下运行,研究转向叶片泵各种参数对配流噪声的影响规律,从设计上加以优化,是保证动力转向叶片泵在各种运行条件下获得低噪声优良性能的关键。从分析叶片工作腔压力变化出发,建立了预升压微分方程,给出了主要参数对配流压力的影响曲线,得出了控制动力转向叶片泵流体噪声的设计原则。     

减振槽型式对转向叶片泵配流冲击的影响

动力转向叶片泵的噪声对汽车舒适性产生不利影响，其中配流冲击是叶片泵的重要噪声源。优化减振槽结构是降低配流冲击的有效措施。从分析叶片工作腔压力变化出发，建立了预升压微分方程，计算了三种减振槽的预升压和压力梯度，给出了预升压和压力梯度曲线。结果表明，采用变截面和等截面减振槽并联而成的复合结构可以显著地降低配流冲击。     

水压柱塞泵配流盘阻尼槽结构优化及试验研究

针对水压柱塞泵U形阻尼槽的结构参数进行研究,通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性,确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数,从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明,在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0.8mm、配流盘预升/泄闭死压角为11.8°时,柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验,对比了阻尼槽优化前后的试验数据,试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。     

高压子母叶片泵流量均匀性

针对液压用油的可压缩性,研究高压子母叶片泵流量均匀性及其改善的办法。对液压传动领域中传统的忽略油液可压缩性的理论瞬时流量公式进行修正,建立考虑油液可压缩性时的理论瞬时流量数学模型,绘出理论瞬时流量波形图,计算出流量不均匀系数。通过研究泵的工况参数变化与流量不均匀系数的关系,确定影响高压子母叶片泵流量均匀性的主要因素是油液的体积弹性模量、泵的工作压力、转速和阻尼的结构型式及参数,而不是排油腔几何容积变化率的不均匀性。研究结果表明,选择合适的阻尼结构型式及参数,使工作腔在预升压过程中,由机械闭死压缩、阻尼倒灌及吸油区叶片伸出耗油而产生的瞬时损失流量在时域上叠加,并将叠加后的幅值近似为常值,可有效地改善泵的瞬时流量均匀性。     

压力补偿控制型变量柱塞泵配流盘降噪研究

针对PLA70压力补偿控制型变量柱塞泵建立其配流盘单个柱塞内油液压力梯度(压力)变化的数学模型,定量分析了控制体在预升压过程中未开槽和开三角槽时,在一定转速下、不同接触角度时模型的压力梯度(压力)与转角变化之间的关系,在用Matlab对该模型进行仿真,得出三角槽过流面积的最佳结构参数.     

油液中气泡含量对高压叶片泵工作腔油液压力和叶片受力的影响

考虑绝热过程中气泡含量与油液弹性模量的关系,建立高压子母叶片泵工作腔油液预升压过程中油液压力与气泡含量关系的数学模型,得到不同气泡含量下叶片泵预升压过程中油液压力和排油区叶片受力随转子转角变化的曲线。     

叶片式机油泵过渡区的瞬态流动特性

为研究叶片式机油泵叶片腔在过渡区的瞬态流动特性,基于流体体积控制原理,建立了叶片式机油泵集中参数化模型。对叶片式机油泵内部瞬态流动特性进行数值模拟,研究减震槽对叶片式机油泵流动特性的综合影响,并对数值计算模型进行实验验证,得到的叶片式机油泵流量特性曲线与试验结果吻合良好。研究结果表明,开设减震槽对预升压阶段影响明显,单叶片腔排油流量曲线极小值减小40%,叶片腔中压力突变消失;开设减震槽对预卸压阶段减震效果不明显;开设减震槽后,叶片泵出口平均压力及平均流量基本不变,流量脉动减小4%,压力脉动减小10%。研究结论对叶片式机油泵的产品开发及减震降噪具有参考意义。     

螺旋槽气体轴承动态特性及失稳分析

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏心率、供气压力、转速对气膜刚度阻尼系数的影响规律;建立线性稳定性计算模型,预测气膜涡动失稳转速,分析运行参数对失稳转速的影响。结果表明:气膜阻尼是一种抑制涡动的因素,气膜的稳定性取决于气膜刚度与阻尼的协同作用;气膜刚度阻尼随着槽宽比、槽深比、螺旋角的增大,整体上呈先增大后减小的趋势;刚度随转速的升高而增大,阻尼则随转速的升高而减小;径向偏心率和供气压力越大,气膜刚度和阻尼越大;在一定范围内,提高供气压力、增大径向偏心率能够提高系统失稳转速;合理地选取轴承结构参数和运行参数,能够优化轴承动态特性,保证气体轴承较高的运行稳定性。     

升压速率对反拱带槽型爆破片爆破压力影响的试验研究

爆破片作为防止设备超压的安全保护装置,已广泛用于各种承压设备上,特别适合升压速率高的爆炸工况。构件受力破坏时,加载速度对构件的破坏效果有较大影响。通常爆破片的爆破压力均在静态缓慢升压下获得的,而对爆炸工况的高升压速率下的爆破压力与静态爆破压力的差别,及高速升压下爆破片的动态响应性如何,目前未见相关研究报道。试验研究了反拱带槽型爆破片在不同升压速率下的爆破压力变化规律,获得了升压速率与爆破压力增加率之间关系,为急速升压设备的安全设计提供参考。     

径向螺旋槽空气轴承起飞速度与承载能力试验研究

起飞转速是空气轴承的重要性能指标。以螺旋槽空气轴承为研究对象,运用摄动法求解等温可压缩条件下螺旋槽气体润滑轴承压力分布的微分方程,得到空气轴承压力分布及承载力等特性;以最大承载力为目标,计算螺旋槽空气轴承的结构参数,并对设计的空气轴承进行试验,探究其不同载荷下的起飞速度。试验结果表明：空载状态下,转速约为1 200 r/min时空气轴承的转子与轴承套脱离接触,达到起飞速度;螺旋槽空气轴承的起飞速度与起飞转矩均随着的载荷的增加而逐渐升高,随着转速的升高,轴承的承载能力也越来越大。研究表明所设计的螺旋槽空气轴承具有良好的性能,为后续螺旋槽轴承设计优化及实际应用提供了理论与实践基础。     

泵-管路系统振动噪声特性试验研究

泵-管路系统广泛应用于船舶均衡系统中，为研究不同工况下泵-管路系统振动特性，搭建了离心泵-管路系统的振动测试平台，通过采集不同工况下泵及管路的振动数据，分析了泵激振动、管路压力、辐射噪声与泵转速的关系，以及泵转速、阀门开度对管路振动的影响。试验结果表明，泵激振动、管路压力和辐射空气噪声均随着泵转速增加而增大，对于离心泵组的泵激振动并非在额定转速工况下振动最小，与泵的运行工况密切相关；管路压力在额定转速前已经建立，在保证泵功能性前提下，可根据使用工况适当降低转速实现降低噪声目标；泵转速、阀门开度均对管路振动有较大影响。     

配流盘对轴向柱塞泵声振特性的影响

通过振动和噪声测试试验台,在两种不同的试验工况下,分别对轴向柱塞泵的表面振动速度和声压级进行了测试。使用傅里叶变换对测试数据进行处理,分析了不同试验工况下轴向柱塞泵的声振特性,探讨了振动速度和声压级之间的对应关系。然后对比了两种配流盘结构对声振特性的影响,给出了阻尼孔以及三角槽结构的配流盘的适用范围和各自的优势,为不同工况下轴向柱塞泵配流盘结构的选择提供了一定的参考。     

动态超压工况下正拱开缝型爆破片的爆破性能研究

动态超压工况下的升压速率是影响爆破片爆破压力的一个重要因素,但目前对其影响规律还不清楚。搭建了可调节升压速率的爆破片动态爆破实验平台,以正拱开缝型爆破片为对象,对比采用无背压托架影响的单片结构与常见双片结构两种试件,研究了静态、不同升压速率动态工况下的爆破压力变化规律。结果表明,在静态工况下,单片结构与双片结构的正拱开缝型爆破片爆破压力基本一致;在动态超压工况下,爆破片爆破压力显著高于静态数值,且增高的幅度与升压速率有关。定义超压倍数为动态爆破压力与静态爆破压力的比值。超压倍数随着升压速率的增大而增加,其中双片结构的超压倍数远大于单片结构。本研究为预测动态工况下爆破片的爆破压力提供参考。     

环形微槽浮动密封的动态特性分析

基于高参数旋转装备对密封低泄漏和长稳定的苛刻要求，提出一种环形微槽浮动密封；考虑偏心气膜收敛问题，定义了Rayleigh台阶对气膜周期的突变性，并应用小扰动法建立瞬态Reynold方程，获得压力和膜厚的扰动微量关系式；构建动态刚度与动态阻尼矩阵，并研究槽型结构与工况对动态特性系数的影响。研究结果表明：交叉刚度kxy和kyx的曲线与交叉阻尼cxy和cyx的曲线分别呈现对称性，主刚度kxx和kyy、主阻尼cxx和cyy的变化规律保持一致；在-20°与30°螺旋角下主刚度达到了最大值；在槽数为10时主刚度、主阻尼达到了最大值，同时交叉刚度之差与交叉阻尼之和趋于0，说明槽数为10时利于密封稳定；在转速超过38 000 r/min后密封系统有可能发生不稳定；压差对密封压力流和剪切流有明显的影响，使得密封系统处于涡动发散阶段；在大偏心下，楔形效应的增强抵抗了气膜压力与厚度分布的不均匀性，有利于涡动收敛，然而气膜厚度的增大增加了密封不稳定性的概率，从而推断出环形微槽浮动密封更适应于小膜厚、低压、高速、大偏心的服役工况。     

狭缝节流动静压气体径向滑动轴承性能研究

以狭缝节流动静压气体径向滑动轴承为研究对象,采用有限差分方法求解其可压缩气体润滑Reynolds方程,获得压力分布,进而获得轴承承载力、刚度、阻尼等表征滑动轴承静动态特性的参数,并分析偏心率、长径比、槽宽比等轴承的结构参数及供气压力和转速等工况对轴承动静态性能的影响规律。结果表明:在轴承其他参数确定的情况下,连续性狭缝轴承较非续性狭缝轴承具有更大的承载力和刚度;增大偏心率、长径比、供气压力和减小槽宽比均能增加轴承的承载力和刚度;大偏心率、高转速下轴承动压效应突出,可有效提高轴承的承载能力和稳定性能。     

单作用叶片泵瞬时流量的分析与计算

由于单作用叶片泵流量特性的传统分析方法没有考虑油液的可压缩性和卸荷槽回冲流量的影响，由此得出的结论与实际情况相差甚远。综合考虑这些主要的影响因素，建立了流量特性方程，并在此基础上研究了叶片数的奇偶性、配流盘偏转角和预升压幅角对流量脉动的影响。仿真结果表明，当预升压幅角和偏转角之和小于叶片夹角的一半且叶片数为偶数时，单作用叶片泵的流量脉动最小；得出了叶片数的奇偶性与叶片泵的流量脉动并无直接关系，且流量脉动频率与柱塞数的奇偶性无关的结论。     

考虑叶片-定子副动压效应的高压叶片泵叶片优化研究

考虑叶片-定子副之间的动压效应,研究了叶片结构参数对叶片泵工作性能的影响,针对不同参数的叶片,采用ADAMS和Fluent软件对高压叶片泵叶片-定子副进行了动力学、流体动压仿真分析和模态分析。以S25VQH子母叶片泵为研究对象,详细分析了叶片结构参数对叶片-定子副之间相互作用力、叶片-定子副之间动压和振动噪声的影响规律。结果表明,优化后的叶片结构使得叶片-定子副之间相互作用力减小,叶片-定子副之间动压和固有频率显著增加;减小了叶片-定子副之间的摩擦磨损和振动噪声,一定程度上延长叶片泵使用寿命。最后,进行了综合台架实验,实验结果与仿真分析结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的正确性。     

球面螺旋槽动静压气体轴承试验台的研制及试验分析

为研究气体轴承的工作机理和静动态特性、设计了球面螺旋槽动静压气体轴承试验台,通过转子升降速试验分析转速-时间、碰磨电压-时间曲线,得到转子的起飞转速为15 762 r/min;通过轴承轨迹、频谱试验研究轴承-转子系统稳定运行到失稳过程的振动变化特性,进一步使用MATLAB,MYSQL数据库及数据处理系统对试验数据进行在线和离线处理,求得气体轴承刚度、阻尼等静动态特性与供气压力、转速的变化关系;通过电磁激振系统对转子进行加载试验,研究刚度、阻尼与激振频率变化关系。试验表明:试验台可测量气体轴承的转子转速、振动位移、轨迹、频谱、起飞转速及刚度、阻尼等静动态特性系数,研究气体轴承稳定运行及失稳过程静动态特性变化和运行参数对轴承静动态特性的影响。     

双作用子母叶片泵配流副油膜流场的数值分析

在建立双作用子母叶片泵配流副的油膜体模型后,运用CFD软件对其流场区域进行流场仿真,得到该配流副油膜的压力和速度分布。分析结果表明:油膜高压区主要集中在排油阻尼槽和排油区的叶片中间腔分油槽附近。双作用子母叶片泵配流盘配流均压槽较多,使得配流副油膜油液的流动较复杂,油液流动速度很快,且由于油膜内部存在射流现象,导致在高压槽附近出现了负压区域。当转速增加时,压力分布的规律并不会随着转速的增加发生太大的改变,但全速度在油膜高压区由于动压作用的影响反而会减小。径向速度主要受压差作用影响,随着转速增加基本没有变化。     

双槽阶梯槽干气密封性能研究

针对干气密封系统在高转速工况下密封性能差、泄漏量大的问题,提出一种双槽阶梯槽端面密封结构.采用CFD对比分析不同压力、转速下单螺旋槽、双槽阶梯槽、阶梯槽3种槽型的密封性能,探讨槽深、螺旋角对密封性能的影响,得出了双槽阶梯槽型优化的结构参数.结果表明:双槽阶梯槽在降低泄漏量和提高综合密封性能上要优于阶梯槽和单螺旋槽;在槽...