專利名稱：具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種液壓系統過程中的減振消聲設備，該設備具有多種頻率的共振鋼板 簧，利用液體與固體的耦合振動，消除液壓系統中的不同頻率的振動能量，從而達到減振和 消聲的效果。
背景技術：
液壓系統是各類機械設備的核心技術。隨著液壓技術向高速、高壓和大功率方向發展， 液壓系統中的振動與噪聲成為妨礙液壓技術進步和生命財產安全的重要因素之一。
液壓系統的振動與噪聲主要來自機械振動與噪聲和流體振動與噪聲兩方面。除利用振動 原理進行工作的液壓設備外，液壓系統振動與噪聲通常是非常有害的。機械振動與噪聲可以 采用目前比較成熟的措施予以消減和隔離。而流體壓力脈動引發的振動和噪聲沿管路傳播， 直接導致管道的應力脈動和機械振動。美國科研人員在Mcdo皿ell公司研制F-15戰斗機的過 程中得出如下規律壓力脈動幅值大于系統工作壓力的10%時，將導致較高的振動應力，使 出口導管迅速破壞；壓力脈動幅值在系統工作壓力的2.5-10%范圍內，則管夾墊子易磨損， 可能導致導管破壞，泵源回路中的單向閥也容易磨損，影響系統工作可靠性。國內外由于液 壓系統振動所引起的事故屢見不鮮，如美國的F14及我國的殲七及殲八飛機等都發生過類似 的事故。
液壓泵的內部結構特性決定了輸出的流量不是恒定而是變化的，泵的輸出流量遇到系統 負載阻抗后形成系統壓力，從而決定了輸出流量和壓力的周期性。
直接在脈動源處消除流體的振動是降低液壓脈動最自然的方法。國內外學者進行了許多 研究，提出了一些改進措施如在齒輪泵結構中加開卸荷槽，在柱塞泵壓出窗開三角尖槽等。 盡管采取了一些改進措施，但因液壓泵周期性排油機制的約束，要根除流量脈動是不可能的 。 一個性能良好的液壓泵如果出口負載特性不好，同樣產生可觀的噪聲。因此，單純從液壓 泵入手解決液壓系統壓力脈動是難以湊效的，需尋找其它降低壓力脈動的方法。
流體脈動衰減器就是從負載系統出發來衰減壓力脈動，其原理來源于氣體消聲器。氣體 消聲濾波有阻性濾波和抗性濾波兩大類。阻性濾波器通過吸收系數較大的阻性材料使氣流產 生摩擦來衰減壓力脈動和流量脈動，濾波頻帶較寬，但在低頻時性能降低。在液壓系統中， 阻性濾波技術因壓力損失大而無法使用。抗性濾波器是在管道上連接截面突變的管段或旁接 共振腔，利用阻抗失配，使壓力波在阻抗突變的界面處發生反射達到濾波的目的。但目前的抗性濾波器存在著以下一些難以克服的缺點(l)大容積設計，許多設備因為空間布置等因 素顯得尤為突出；(2)只有在流體共振時才有較佳的濾波效果，所有結構的抗性濾波器只對 特定頻率點及狹窄頻段才有良好濾波效果，無法調節諧振頻率以適應工況變化；(3)除了多 腔共鳴器外，其他脈動衰減器都不能同時衰減基頻及其整數倍諧波流體脈動。
傳統的濾波消聲原理屬于被動式，濾波器結構參數是不可變的，即使可變，也是人工手 動調節，不具有自適應消振的能力。為此，國內外學者提出了多種主動消振策略，通過檢測 源脈動用控制器控制執行器產生二次脈動以抵消源脈動。理論上，源脈動和二次脈動幅值相 同，相位相反(相位差為")時，合成脈動為零。由于脈動并不是簡諧振動，而是多次諧波組成 的周期信號，再加上其他干擾因素的影響，液壓系統中流量和壓力脈動的頻率成分非常豐富， 實際上不可能使管路流量及壓力脈動補償到零。不論是哪一種主動控制方式，控制系統均較 復雜，成本也很高，實際應用效果不理想，目前僅限于原理研究，未見工程應用的報導。
香港學者Lixi Huang提出了結構振動的氣體濾波消聲原理在剛性管道中嵌入一段有一 定軸向張力的柔性膜管，膜管上游邊沿處因膜管膨脹變形使壓力波產生反射，而通過的聲波 振動波則一分為二， 一部分轉換成柔性膜的彎曲變形波，剩下部分再向下游傳遞。這種消聲 器最重要的特征是不再利用流體的共振，而是通過流體擔茆溝鳥詈險穸 逭穸 懷山
峁？柔性膜)的振動，這種轉換效應遠高于氣栴棠2:痢ixi Huang在上述消聲結構的基礎上 ，在膜管外面加裝一個剛性的類似于常規共振型消聲器共振腔的密封腔體，內充一定質量的 氣體，產生了一種稱之為"擊鼓式消聲器"的結構振動式消聲器，試驗證明，該消聲器在低 中頻段有較好的廣譜消聲效果。
結構振動式氣體消聲原理為液壓系統脈動控制提供了全新的思路。但是，與氣體消聲濾 波器不同的是，液壓濾波器結構還必須適應液壓油的高壓、穩態大流量、低壓縮性及耐腐蝕 等工況要求。上述結構振動式消聲結構無法滿足液壓系統的工況需要。因此，本發明是一種 用于高壓液壓系統壓力脈動抑制的新技術和新設備，為液壓系統振動及噪聲控制提供了實用 手段。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對目前液壓系統中所使用的抗性濾波器存在的容積大、 濾波效果差、適應頻段窄、無法調節諧振頻率以適應工況變化等缺點，提供一種具有自適應 消振能力的多頻減振消聲器，利用液體-固體的耦合振動，消除液壓系統中振動和噪聲的具 有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器。
為了解決上述技術問題，本發明提供的具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器，擴張腔式減振器殼體設有進油口和出油口，在所述的擴張腔式減振器殼體內設有隔板，所述的隔 板將所述的擴張腔式減振器殼體的內腔分隔成連通所述的進油口與出油口的液壓油通道和減 振消聲腔，在所述的隔板上開有若干減振消聲孔，每個所述的減振消聲孔內均采用柔性體密 封固定聯接有共振板簧形成彈性體且每個所述的共振板簧的固有頻率是不同的，所述的共振 板簧上均裝有質量體且各個所述的質量體的質量是不同的，在每塊所述的質量體上均設有連 通所述的液壓油通道和減振消聲腔的阻尼孔。
所述的進油口和出油口為內螺紋結構，與液壓油管密封連接。
采用上述技術方案的具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器，由于減振器殼體是一種 帶擴張腔的結構形式，具有一般抗性濾波器特點。減振器殼體內部封裝有隔板，隔板上安裝 有不同固有頻率的共振板簧，為達到減小沖擊、提高共振板簧工作穩定性目的，每塊共振板 簧上都布有阻尼孔。工作時液壓油從減振器一端油口進入擴張腔式的減振器，消除液壓系統 過程中油液的一部分脈動，同時，具有一定脈動頻率的液壓油將引起與之頻率相近的共振板 簧產生共振，以此減小液壓油系統過程中的脈動能量，經減振效果后的液壓油從減振器另一 端油口流出，從而達到液壓系統傳動過程中的減振降噪效果。
由以上可知，本發明為一種具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器，帶有很多具有各 種固有頻率的彈性振動體，安裝在液壓系統傳動的管路中，能夠減小或消除液壓系統過程中 產生的不同頻率的液壓脈動，達到液壓系統傳動過程中減振和降噪作用，提高系統的安全性 ，特別適合于高壓液壓系統傳動。
圖l是本發明一種整體結構示意圖； 圖2是本發明截面示意圖3是圖1中K處放大圖4是沿圖3中A-A線剖示放大圖5是圖4中B處放大圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
參見圖l、圖2、圖3、圖4和圖5，本發明的一種結構可以是，擴張腔式減振器殼體2設有 進油口1和出油口8，進油口1和出油口8為內螺紋結構，與液壓油管密封連接，在擴張腔式減 振器殼體2內設有上隔板12和下隔板3，上隔板12和下隔板3將擴張腔式減振器殼體2的內腔分 隔成連通進油口1與出油口8的液壓油通道7和上減振消聲腔6、下減振消聲腔13，在上隔板12和下隔板3上分別開有若干減振消聲孔11，減振消聲孔ll為矩形孔，每個減振消聲孔ll內均 采用柔性體10密封固定聯接有共振板簧4形成彈性體且每個共振板簧4的固有頻率是不同的， 共振板簧4上均裝有質量體9且各個質量體9的質量是不同的，在每塊質量體9上均設有連通液 壓油通道7和上減振消聲腔6或下減振消聲腔13的阻尼孔5 。
參見圖l、圖2、圖3、圖4和圖5，擴張腔式減振器殼體2為擴張腔式結構，具有一般抗性 濾波器特點，上隔板12、下隔板3和擴張腔式減振器殼體2通過焊接固定，每塊隔板開有很多 減振消聲孔ll，以便安裝不同固有頻率的共振板簧4、為減小沖擊、提高共振板簧4工作穩定 性，每塊共振板簧4上鉆有阻尼孔5。
擴張腔式減振器殼體2與上隔板12、下隔板3通過焊接固定，每塊隔板開有很多減振消聲 孔ll，減振消聲孔ll為矩形孔，如圖3中A-A視圖，共振板簧4的四邊與上隔板12和下隔板3的 減振消聲孔11側壁采用柔性體10密封固定聯接，形成彈性體，如圖2中K處放大圖，每塊共振 板簧4上裝有不同質量的質量體9，其上鉆有阻尼孔5，這樣帶有不同質量體9的共振板簧4與 阻尼孔5組成"質量+彈簧+阻尼"集中參數式耦合彈簧振動系統，并且每個耦合彈簧振動系 統具有各自的固有頻率。
參見圖l、圖2、圖3、圖4和圖5，工作時，產生擾動和噪聲的液壓油從減振器的一端進 油口 l進入擴張腔式減振器殼體2，由于擴張腔式減振器殼體2容積的變大而消除部分油液的 振動和系統噪聲，然后具有某一頻率和頻段的壓力油引起具有相近固有頻率或頻段的共振板 簧4產生共振，將壓力油的振動能量轉化為共振板簧4的機械振動，消耗其能量，從而達到減 小液壓系統中的振動和噪聲目的，阻尼孔5可以減小沖擊、提高共振板簧4工作的穩定性，消 除油液的振動和系統噪聲的液壓油從擴張腔式減振器殼體2另一端的出油口8輸出。此減振消 聲器能滿足液壓油的高壓、穩態大流量、低壓縮性及耐腐蝕等工況要求，在低中高頻段都有 較好的廣譜濾波效果。
權利要求
1.一種具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器，其特征是擴張腔式減振器殼體(2)設有進油口(1)和出油口(8)，在所述的擴張腔式減振器殼體(2)內設有隔板(3、12)，所述的隔板(3、12)將所述的擴張腔式減振器殼體(2)的內腔分隔成連通所述的進油口(1)與出油口(8)的液壓油通道(7)和減振消聲腔(6、13)，在所述的隔板(3、12)上開有若干減振消聲孔(11)，每個所述的減振消聲孔(11)內均采用柔性體(10)密封固定聯接有共振板簧(4)形成彈性體且每個所述的共振板簧(4)的固有頻率是不同的，所述的共振板簧(4)上均裝有質量體(9)且各個所述的質量體(9)的質量是不同的，在每塊所述的質量體(9)上均設有連通所述的液壓油通道(7)和減振消聲腔(6、13)的阻尼孔(5)。
2 根據權利要求l所述的具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器， 其特征是所述的進油口(1)和出油口(8)為內螺紋結構，與液壓油管密封連接。
全文摘要
本發明公開了一種具有廣譜濾波效果的液壓系統減振消聲器，包括油口、減振器殼體、上下隔板、共振板簧、阻尼孔。其結構是擴張腔式減振器殼體與上下隔板通過焊接固定，每塊隔板開有很多矩形孔，孔中采用柔性體密封固定聯接共振板簧，每塊共振板簧上裝有不同質量的質量體，其上鉆有阻尼孔，這樣帶有不同質量體的共振板簧與阻尼孔組成“質量+彈簧+阻尼”集中參數式耦合彈簧振動系統，并且每個耦合彈簧振動系統具有各自的固有頻率。此結構能滿足液壓油的高壓、穩態大流量、低壓縮性及耐腐蝕等工況要求，在低中高頻段都有較好的廣譜濾波效果。
文檔編號F15B21/04GK101614231SQ20091030425
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月13日 優先權日2009年7月13日
發明者何志勇, 賀尚紅 申請人:長沙理工大學