一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其采用C型容腔濾波器衰減液壓系統(tǒng)高頻壓力脈動；利用彈性薄壁的受迫機(jī)械振動來削弱液壓系統(tǒng)中高頻壓力脈動；插入式串并聯(lián)H型濾波器組在中低頻段對壓力脈動具有較好的濾波效果；由此實現(xiàn)了全頻譜的壓力脈動濾波。濾波器的軸向長度被設(shè)計為大于壓力脈動波長，且濾波器內(nèi)的三種濾波結(jié)構(gòu)在軸向長度范圍內(nèi)具有一致的壓力脈動衰減效果，使濾波器具備工況自適應(yīng)能力。三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和濾波器一致，其較大的尺寸也保證了液壓濾波器的濾波性能。自動適應(yīng)壓力波動，濾波器的結(jié)構(gòu)隨壓力變化而改變，可減少濾波壓力損耗，并降低濾波對液壓剛度的影響。
【專利說明】一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種液壓濾波方法，具體涉及一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波 方法，屬于液壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 液壓系統(tǒng)具有功率密度大、運行穩(wěn)定性好等特點，在工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著 液壓技術(shù)向高壓、高速和大流量方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)中固有的壓力脈動的影響日益突出。相 關(guān)研究表明，當(dāng)壓力脈動幅值超過液壓系統(tǒng)工作壓力的10%時，管路將形成較高的壓力而 導(dǎo)致管路系統(tǒng)破壞；當(dāng)壓力脈動幅值超過液壓系統(tǒng)工作壓力的2~10%時，管路及閥門將產(chǎn) 生磨損，危及整個液壓系統(tǒng)的可靠性。
[0003] 壓力脈動是由流量脈動通過系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生的，而流量脈動起源于液壓栗的輸出的 流量的脈動，在液壓栗處消除壓力脈動是液壓濾波最直接的方法。國內(nèi)外學(xué)者對此進(jìn)行了 許多研究，雖然采取了許多改進(jìn)措施，但因液壓栗周期性排油機(jī)制的約束，要根除流量脈動 是不可能的。除了從源頭考慮如何衰減脈動，還可以從系統(tǒng)負(fù)載的角度來考慮，在管路上加 裝液壓濾波器可以降低系統(tǒng)的輸入阻抗（即減小栗的輸出阻抗)也能增加對壓力脈動的衰 減和吸收。
[0004] 液壓濾波器是從負(fù)載系統(tǒng)出發(fā)來衰減壓力脈動，從作用機(jī)理上可分為阻性濾波和 抗性濾波兩大類?？剐詾V波原理是利用阻抗失配，使壓力波在阻抗突變的界面處發(fā)生反射 達(dá)到濾波的目的。但目前的抗性濾波器存在著以下不足：（1)液壓管道中的壓力脈動是時間 和位置的函數(shù)，定位安裝的液壓濾波器無法適應(yīng)變工況情況；（2)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，無法實現(xiàn)廣譜濾波；（3)液壓濾波器對壓力脈動的衰減效 果不夠理想；（4)對流量脈動沒有濾波作用；（5)壓力損失顯著且降低了系統(tǒng)液壓剛度。
[0005] 為解決上述問題，專利文獻(xiàn)1 (中國發(fā)明專利申請，公開號CN101614231)公開了一 種液壓系統(tǒng)減振消聲器，其結(jié)構(gòu)是擴(kuò)張腔式減振器，固定聯(lián)接共振板簧上裝有不同質(zhì)量的 質(zhì)量體，質(zhì)量體上有阻尼孔，這樣帶有不同質(zhì)量體的共振板簧與阻尼孔組成"質(zhì)量+彈簧+阻 尼"集中參數(shù)式耦合彈簧振動系統(tǒng)，從而達(dá)到廣譜濾波效果。該專利的減振消聲器的濾波效 果和彈性薄板上每個濾波單元的半徑以及厚度密切相關(guān)，由于在彈性薄板上設(shè)有多個濾波 單元以實現(xiàn)廣譜濾波，而每個單元的半徑和厚度都受限制，因此對濾波效果造成影響；同時 該專利的減振消聲器沒有解決壓力脈動隨位置變化的問題，對變工況情況的適應(yīng)性欠佳； 對流量脈動沒有濾波作用。
[0006] 因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng) 液壓濾波方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓 濾波方法，其可跟蹤液壓系統(tǒng)壓力波動，自動改變?yōu)V波結(jié)構(gòu)衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻 段的脈動壓力，從而起到全頻段工況自適應(yīng)濾波作用。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓 濾波方法，其米用一種液壓濾波系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、插入式Η 型濾波器以及插入式串聯(lián)Η型濾波器;其中，所述輸入管連接于外殼的一端;所述輸出管連 接于外殼的另一端;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性 薄壁共同形成一C型容腔濾波器;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I、串聯(lián)共振 容腔II以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之間通過一彈性隔板隔 開;所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐 形彈性阻尼孔管和縫孔組成;所述彈性隔板靠近輸入管側(cè)設(shè)有錐形插入管，所述錐形插入 管連通串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II;所述插入式Η型濾波器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其 和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述插入式串聯(lián)Η型濾波器位于串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容 腔II內(nèi)，其亦和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述插入式Η型濾波器和插入式串聯(lián)Η型濾波器 軸向呈對稱設(shè)置，并組成插入式串并聯(lián)Η型濾波器；
[0009] 其包括如下方法：
[0010] 1)，液壓流體通過輸入管進(jìn)入C型容腔濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成高 頻壓力脈動的濾波；
[0011] 2)，通過彈性薄壁受迫振動，消耗流體的壓力脈動能量，完成中頻壓力脈動的濾 波；
[0012] 3)，通過插入式串并聯(lián)Η型濾波器組，以及通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔、錐形插入管和 流體產(chǎn)生共振，消耗脈動能量，完成低頻壓力脈動的濾波；
[0013] 4)，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的錐形彈性阻尼孔管的伸縮和縫孔的開關(guān)，完成壓力 脈動自適應(yīng)濾波。
[0014] 本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法進(jìn)一步設(shè)置為:所述輸入管和輸 出管的軸線不在同一軸線上。
[0015] 本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法進(jìn)一步設(shè)置為:所述錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔I和并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其錐度角為10° ;其錐形彈性阻 尼孔管的楊氏模量比彈性薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔的楊 氏模量比錐形彈性阻尼孔管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉。
[0016] 本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法進(jìn)一步設(shè)置為:所述錐形插入管 開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形插入管和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔 的位置相互錯開。
[0017] 本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法進(jìn)一步設(shè)置為:所述彈性薄壁的 內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內(nèi)層和外層分別為外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄 壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和內(nèi)層彈 性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內(nèi)懸浮有多孔硅膠。
[0018] 本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法還設(shè)置為:所述膠體阻尼層靠近 輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設(shè)有一活塞。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明具有不同固有頻率的插入式串并聯(lián)Η型濾波器組，在中低頻壓力波動頻 率范圍內(nèi)形成了平坦的衰減頻帶;插入式串聯(lián)Η型濾波器的兩個共振容腔之間由彈性隔板 隔開，拓寬了其衰減頻帶寬度;濾波器的共振容腔橫跨整個自適應(yīng)濾波器，由此可以得到較 大的共振容腔體積，加強衰減效果;錐形阻尼孔和錐形插入管插入到相應(yīng)的共振容腔內(nèi)，錐 度角均為10°，展寬了濾波頻率范圍并使整體結(jié)構(gòu)更緊湊;錐形插入管開在靠近輸入管側(cè)的 彈性隔板上，使共振容腔1和2形成非對稱結(jié)構(gòu)，以降低濾波器固有共振頻率。
[0021] 2、本發(fā)明采用膠體阻尼層和C型濾波器結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在衰減壓力的同時吸收流量 脈動，并具有較好的流量脈動衰減效率，濾波器的輸入管和輸出管不在同一軸線上，提高了 10%以上的濾波效果。
[0022] 3、本發(fā)明采用錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔，不同脈動頻率和幅度的流體壓力可使濾波器改 變結(jié)構(gòu)，既保證了液壓系統(tǒng)的全頻段全工況濾波，又降低了正常工況下濾波器的壓力損失， 保證了系統(tǒng)的液壓剛度。
[0023] 4、本發(fā)明的濾波器的軸向長度被設(shè)計為大于壓力脈動波長，在彈性薄壁的軸向上 均勻開有多個相同參數(shù)的錐形阻尼孔，保證了濾波器內(nèi)的三種濾波結(jié)構(gòu)在軸向長度范圍內(nèi) 具有一致的壓力脈動衰減效果，使濾波器具備工況自適應(yīng)能力。三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和 濾波器一致，其較大的尺寸也保證了液壓濾波器的濾波性能。
[0024] 5、本發(fā)明的插入式串并聯(lián)Η型濾波器組、C型容腔濾波器、彈性薄壁濾波器、錐形變 結(jié)構(gòu)阻尼孔以及膠體阻尼相互結(jié)合成一個整體，使濾波器具備全頻段壓力自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)濾 波、工況自適應(yīng)濾波和流量脈動濾波性能。 【【附圖說明】】
[0025] 圖1是本發(fā)明的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2是圖1中沿Α-Α的剖面圖。
[0027]圖3是圖2中插入式Η型濾波器示意圖。
[0028] 圖4是圖2中插入式串聯(lián)Η型濾波器示意圖。
[0029] 圖5是插入式Η型濾波器和插入式串聯(lián)Η型濾波器頻率特性組合圖。其中，實線為插 入式串聯(lián)Η型濾波器頻率特性。
[0030] 圖6是插入式串并聯(lián)Η型濾波器頻率特性圖。
[0031 ]圖7是C型容腔濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖8是彈性薄壁的橫截面示意圖。
[0033] 圖9是膠體阻尼層的縱截面示意圖。
[0034] 圖10是圖2中錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的示意圖。
[0035] 圖10(a)至圖10(c)是錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的工作狀態(tài)圖。 【【具體實施方式】】
[0036] 請參閱說明書附圖1至附圖10所示，本發(fā)明為一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓 濾波系統(tǒng)，其由輸入管1、外殼9、輸出管11、彈性薄壁7、插入式Η型濾波器12以及插入式串聯(lián) Η型濾波器13等幾部分組成。
[0037] 其中，所述輸入管1連接于外殼9的一端;所述輸出管11連接于外殼9的另一端。所 述彈性薄壁7沿外殼的徑向安裝于外殼9內(nèi)。所述輸入管1和輸出管11的軸線不在同一軸線 上，這樣可以提高10%以上的濾波效果。
[0038] 所述輸入管1、輸出管11和彈性薄壁7共同形成一 C型容腔濾波器，從而衰減液壓系 統(tǒng)高頻壓力脈動。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器透射系數(shù)為：
[0039]
[0040] a-介質(zhì)中音速Lv-C型容腔長度Sv-C型容腔體積 [0041 ] Z-特性阻抗
[0042] γ-透射系數(shù)f一壓力波動頻率S:-輸入管橫截面積。
[0043]由上式可見，不同頻率的壓力脈動波通過該濾波器時，透射系數(shù)隨頻率而不同。頻 率越高，則透射系數(shù)越小，這表明高頻的壓力脈動波在經(jīng)過濾波器時衰減得越厲害，從而起 到了消除高頻壓力脈動的作用。
[0044]所述C型容腔濾波器的設(shè)計原理如下：當(dāng)管道中壓力脈動頻率較高時，波動的壓力 作用在流體上對流體產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。當(dāng)變化的流量通過輸入管1進(jìn)入C型容腔時，液流超過 平均流量，擴(kuò)大的容腔可以吸收多余液流，而在低于平均流量時放出液流，從而吸收壓力脈 動能量。
[0045] 所述彈性薄壁7通過受迫機(jī)械振動來削弱液壓系統(tǒng)中高頻壓力脈動。按集總參數(shù) 法處理后得到的彈性薄壁固有頻率為：
[0046]
[0047] k-彈性薄壁結(jié)構(gòu)系數(shù)h-彈性薄壁厚度R-彈性薄壁半徑 [0048] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質(zhì)量密度
[0049] η-彈性薄壁的載流因子μ-彈性薄壁的泊松比。
[0050] 代入實際參數(shù)，對上式進(jìn)行仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，彈性薄壁7的固有頻率通常比Η型 濾波器的固有頻率高，而且其衰減頻帶也比Η型濾波器寬。在相對較寬的頻帶范圍內(nèi)，彈性 薄壁對壓力脈動具有良好的衰減效果。同時，本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)中的彈性薄壁半徑較大 且較薄，其固有頻率更靠近中頻段，可實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)中的中高頻壓力脈動的有效衰減。
[0051] 所述彈性薄壁7的設(shè)計原理如下：管道中產(chǎn)生中頻壓力脈動時，C型容腔對壓力波 動的衰減能力較弱，流入濾波器C型容腔的周期性脈動壓力持續(xù)作用在彈性薄壁7的內(nèi)外壁 上，彈性薄壁7按脈動壓力的頻率做周期性振動，該受迫振動消耗了流體的壓力脈動能量， 從而實現(xiàn)中頻段壓力濾波。由虛功原理可知，彈性薄壁消耗流體脈動壓力能量的能力和其 受迫振動時的勢能和動能之和直接相關(guān)，為了提高中頻段濾波性能，彈性薄壁的半徑設(shè)計 為遠(yuǎn)大于管道半徑，且薄壁的厚度較小，典型值為小于0.1_。
[0052] 進(jìn)一步的，所述彈性薄壁7和外殼9之間形成串聯(lián)共振容腔14、串聯(lián)共振容腔113以 及并聯(lián)共振容腔5,所述容腔3、4、5橫跨整個濾波器，由此可以得到較大的共振容腔體積，加 強衰減效果。所述串聯(lián)共振容腔14和串聯(lián)共振容腔115之間通過一彈性隔板10隔開。所述彈 性薄壁7的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6,所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6開口較寬處 位于串聯(lián)共振容腔14和并聯(lián)共振容腔5內(nèi)，其錐度角為10°。所述彈性隔板10靠近輸入管1側(cè) 設(shè)有錐形插入管2,所述錐形插入管2連通串聯(lián)共振容腔14和串聯(lián)共振容腔113。所述錐形插 入管2開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔113內(nèi)，其錐度角為10°，所述錐形插入管2和錐形變結(jié) 構(gòu)阻尼孔6的位置相互錯開。
[0053] 所述插入式Η型濾波器12位于并聯(lián)共振容腔5內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6相連通。 按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器固有角頻率為：
[0054] (1)
[0055] a-介質(zhì)中音速L一阻尼孔長S-阻尼孔橫截面積V-并聯(lián)共振容腔體積。
[0056] 所述插入式串聯(lián)Η型濾波器13位于串聯(lián)共振容腔14和串聯(lián)共振容腔113內(nèi)，其亦和 錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6相連通。按集總參數(shù)法處理后，濾波器的兩個固有角頻率為：
[0062] a-介質(zhì)中音速h-阻尼孔長cb-阻尼孔直徑13-插入管長 [0063] d3-插入管直徑串聯(lián)共振容腔1體積V4-串聯(lián)共振容腔2體積。
[0064] 所述插入式Η型濾波器12和插入式串聯(lián)Η型濾波器13軸向呈對稱設(shè)置，并組成插入 式串并聯(lián)Η型濾波器，用于展寬濾波頻率范圍并使整體結(jié)構(gòu)更緊湊。本發(fā)明沿圓周界面分布 了多個插入式串并聯(lián)Η型濾波器(圖中只畫出了 2個），彼此之間用隔板20隔開。
[0065] 由圖5插入式Η型濾波器和插入式串聯(lián)Η型濾波器頻率特性及公式（1)(2)(3)均可 發(fā)現(xiàn)，插入式串聯(lián)Η型濾波器有2個固有角頻率，在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本 沒有濾波效果;插入式Η型濾波器有1個固有角頻率，同樣在波峰處濾波效果較好，而在波谷 處則基本沒有濾波效果;選擇合適的濾波器參數(shù)，使插入式Η型濾波器的固有角頻率剛好落 在插入式串聯(lián)Η型濾波器的2個固有角頻率之間，如圖6所示，既在一定的頻率范圍內(nèi)形成了 3個緊鄰的固有共振頻率峰值，在該頻率范圍內(nèi)，無論壓力脈動頻率處于波峰處還是波谷處 均能保證較好的濾波效果。多個插入式串并聯(lián)Η型濾波器構(gòu)成的濾波器組既可覆蓋整個中 低頻段，實現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0066] 進(jìn)一步的，所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6由錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15組成，錐形較 窄端開口于彈性薄壁7。其中錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模量比彈性薄壁7的楊氏模量要 大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔15的楊氏模量比錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模量 要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉。故當(dāng)壓力脈動頻率落在高頻段時，C型容腔濾波器結(jié)構(gòu)起 濾波作用，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài)；而當(dāng)脈動頻率落在中頻段 時，濾波器結(jié)構(gòu)變?yōu)镃型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁7濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形彈性阻尼 孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài)；當(dāng)脈動頻率落在某些特定的低頻頻率時，濾波器結(jié)構(gòu) 變?yōu)椴迦胧酱⒙?lián)Η型濾波器、C型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形 彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(b)狀態(tài)，由于插入式串并聯(lián)Η型濾波器的固有頻率被 設(shè)計為和這些特定低頻脈動頻率一致，對基頻能量大的系統(tǒng)可起到較好的濾波效果；當(dāng)脈 動頻率落在某些特定頻率以外的低頻段時，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(c) 狀態(tài)。這樣的變結(jié)構(gòu)濾波器設(shè)計既保證了液壓系統(tǒng)的全頻段全工況濾波，又降低了正常工 況下濾波器的壓力損失，保證了系統(tǒng)的液壓剛度。
[0067]所述彈性薄壁7的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層8。所述膠體阻尼層8的內(nèi)層和外層分別 為外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82,外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間由若干支柱 14固定連接。外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水 16,純凈水16內(nèi)懸浮有多孔硅膠15。所述膠體阻尼層8靠近輸出管11的一端和外殼9相連;所 述膠體阻尼層8靠近輸出管11的一端還設(shè)有一活塞17。
[0068]由于外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82間距很小且由支柱14固定連接，在壓力脈 動垂直作用于薄壁時，內(nèi)外壁產(chǎn)生近乎一致的形變，膠體阻尼層厚度幾乎保持不變，對壓力 脈動沒有阻尼作用;膠體阻尼層8的活塞17只感應(yīng)水平方向的流量脈動，流量脈動增強時， 活塞17受壓使膠體阻尼層收縮，擠壓作用使得膠體阻尼層8中的水由納米級輸送通道進(jìn)入 微米級中央空隙；流量脈動減弱時，活塞17受反壓，此時膠體阻尼層膨脹，膠體阻尼層中的 水從中央空隙經(jīng)通道排出。在此過程中，由于硅膠15微通道吸附的力學(xué)效應(yīng)、通道表面分子 尺度的粗糙效應(yīng)及化學(xué)非均質(zhì)效應(yīng)，活塞跟隨膠體阻尼層收縮和膨脹過程中做"氣-液-固" 邊界的界面功，從而對流量脈動實現(xiàn)衰減，其實質(zhì)上是一個并行R型濾波器。該濾波器相對 于一般的液體阻尼器的優(yōu)勢在于:它通過"氣-液-固"邊界的界面功的方式衰減流量脈動， 可以在不產(chǎn)生熱量的情況下吸收大量機(jī)械能，且能量消耗不依賴于活塞速度，衰減效率有 了顯著提高。
[0069] 本發(fā)明還能實線工況自適應(yīng)壓力脈動衰減。當(dāng)液壓系統(tǒng)工況變化時，既執(zhí)行元件 突然停止或運行，以及閥的開口變化時，會導(dǎo)致管路系統(tǒng)的特性阻抗發(fā)生突變，從而使原管 道壓力隨時間和位置變化的曲線也隨之改變，則壓力峰值的位置亦發(fā)生變化。由于本發(fā)明 的濾波器的軸向長度設(shè)計為大于系統(tǒng)主要壓力脈動波長，且濾波器的插入式串并聯(lián)Η型濾 波器組的容腔長度、C型容腔濾波器的長度和彈性薄壁7的長度和濾波器軸線長度相等，保 證了壓力峰值位置一直處于濾波器的有效作用范圍內(nèi)；而錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6開在彈性薄 壁7上，沿軸線方向均勻分布，在彈性隔板10的軸向上均勻開有多個相同參數(shù)的錐形插入管 2,錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔6和錐形插入管2位置相互錯開，使得壓力峰值位置變化對濾波器的性 能幾乎沒有影響，從而實現(xiàn)了工況自適應(yīng)濾波功能?？紤]到三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和濾波 器相當(dāng)，這一較大的尺寸也保證了液壓濾波器具備較強的壓力脈動衰減能力。
[0070] 采用本發(fā)明的液壓濾波器進(jìn)行液壓脈動濾波的方法如下：
[0071] 1)，液壓流體通過輸入管進(jìn)入C型容腔濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成高 頻壓力脈動的濾波；
[0072] 2)，通過彈性薄壁7受迫振動，消耗流體的壓力脈動能量，完成中頻壓力脈動的濾 波；
[0073] 3)，通過插入式串并聯(lián)Η型濾波器組，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔、錐形插入管和流體 產(chǎn)生共振，消耗脈動能量，完成低頻壓力脈動的濾波；
[0074] 4)，將濾波器的軸向長度設(shè)計為大于液壓系統(tǒng)主要壓力脈動波長，且插入式串并 聯(lián)Η型濾波器長度、C型容腔濾波器長度和彈性薄壁7長度同濾波器長度相等，使壓力峰值位 置一直處于濾波器的有效作用范圍，實現(xiàn)系統(tǒng)工況改變時壓力脈動的濾波。
[0075] 5)，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的錐形彈性阻尼孔管的伸縮和縫孔的開關(guān)，完成壓力 脈動自適應(yīng)濾波。
[0076]以上的【具體實施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于：其采用一種液壓濾波系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、插入式H型濾波器以及插入式串聯(lián)H型濾波 器;其中，所述輸入管連接于外殼的一端;所述輸出管連接于外殼的另一端;所述彈性薄壁 沿外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一 C型容腔濾波器； 所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I、串聯(lián)共振容腔II以及并聯(lián)共振容腔;所述串 聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之間通過一彈性隔板隔開;所述彈性薄壁的軸向上均勻開 有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐形彈性阻尼孔管和縫孔組成;所述 彈性隔板靠近輸入管側(cè)設(shè)有錐形插入管，所述錐形插入管連通串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振 容腔II;所述插入式H型濾波器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述 插入式串聯(lián)H型濾波器位于串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其亦和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔 相連通;所述插入式H型濾波器和插入式串聯(lián)H型濾波器軸向呈對稱設(shè)置，并組成插入式串 并聯(lián)H型濾波器； 其包括如下方法： 1) ，液壓流體通過輸入管進(jìn)入C型容腔濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成高頻壓 力脈動的濾波； 2) ，通過彈性薄壁受迫振動，消耗流體的壓力脈動能量，完成中頻壓力脈動的濾波； 3) ，通過插入式串并聯(lián)H型濾波器組，以及通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔、錐形插入管和流體 產(chǎn)生共振，消耗脈動能量，完成低頻壓力脈動的濾波； 4) ，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的錐形彈性阻尼孔管的伸縮和縫孔的開關(guān)，完成壓力脈動 自適應(yīng)濾波。2. 如權(quán)利要求1所述的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于:所述輸入 管和輸管的軸線不在同一軸線上。3. 如權(quán)利要求1所述的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于:所述錐形 變結(jié)構(gòu)阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔I和并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其錐度角為10° ;其錐形 彈性阻尼孔管的楊氏模量比彈性薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫 孔的楊氏模量比錐形彈性阻尼孔管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉。4. 如權(quán)利要求1所述的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于:所述錐形 插入管開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其錐度角為10%所述錐形插入管和錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔的位置相互錯開。5. 如權(quán)利要求1所述的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于:所述彈性 薄壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內(nèi)層和外層分別為外層彈性薄壁和內(nèi)層 彈性薄壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和 內(nèi)層彈性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內(nèi)懸浮有多孔硅膠。6. 如權(quán)利要求5所述的全頻段變結(jié)構(gòu)工況自適應(yīng)液壓濾波方法，其特征在于:所述膠體 阻尼層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設(shè)有一活塞。
【文檔編號】F15B21/04GK105889200SQ201610311246
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】顧巍
【申請人】紹興文理學(xué)院