一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器的制造方法
【專利摘要】一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，包括殼體、葉輪、右端蓋、左端蓋、主動摩擦盤、被動摩擦盤、密封套筒、主軸、復位彈簧；在殼體上設有進口連接件和出口連接件，右端蓋和左端蓋分別裝配在殼體兩端口處；葉輪和被動摩擦盤裝配在主軸上，主軸通過軸承裝在左端蓋和右端蓋上；右端蓋內側為圓形凹槽結構，主動摩擦盤嵌凹槽結構中并裝配在主軸上，密封套筒裝配在凹槽結構中，復位彈簧裝配在右端蓋內側凹槽結構和密封套筒之間；內部分別形成第一內部容腔、第二內部容腔和第三內部容腔；內部油道連通第一內部容腔和第三內部容腔，第二內部容腔和內部油道間開有阻尼孔。本發明采用渦輪式結構和壓力自反饋機構實現管路中壓力流量脈動抑制。
【專利說明】一種壓力自反饋滿輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器
【技術領域】
[0001]本發明涉及航空液壓泵出口管路的壓力流量脈動抑制及振動領域，特別涉及一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器。
【背景技術】
[0002]液壓系統作為工程機械、工業冶金設備和大型高端裝備中主要的動力傳動與控制方式之一，逐步得到了廣泛應用。而且，隨著技術發展需要，液壓系統逐步向高壓、高速和大功率化方向發展，但是，其振動和噪聲帶來的危害也更加嚴重。因此在一些安全性可靠性要求高的設備，比如飛機、潛艇、坦克等，更是對其液壓系統的振動噪聲提出了更高的要求。由于軸向柱塞泵的壓力流量脈動是振動和噪聲產生的主要根源之一，直接影響系統的正常運行。因此，研制能夠有效降低液壓系統管道壓力流量脈動的裝置，從源頭遏制振動噪聲的產生，對改善液壓系統工作性能，提高其可靠性和壽命，改善工作環境具有重要意義。
[0003]軸向柱塞泵壓力脈動與流量脈動是相互親合的，壓力脈動是流量脈動在遇到系統阻抗后所產生的。因此，目前對于壓力流量脈動抑制，主要有以下兩種途徑:
[0004]I)通過改進軸向柱塞泵內部流場結構和外部機械結構，比如配流盤節流槽、高壓腔結構、殼體筋板等，以減小壓力流量脈動，此方法能夠一定程度上抑制脈動和吸收振動，浙江大學流體動力與機電系統國家重點實驗室的楊華勇教授、徐兵教授等多位專家在這方面開展了研宄工作。但由于目前為止對其理論研宄仍然不夠深入，因此難以形成普遍有效的改進方法。
[0005]2)在系統中增加阻性或容性元件吸收脈動和消耗壓力能，以減小脈動和振動的影響。比如在管路系統中安裝蓄能器、液壓軟管、脈動衰減器、管路支架、粘彈性減振材料等。但是由于液壓系統各項參數的大范圍變化導致其振動的幅值和頻率也會大范圍變化，因此使得這些阻容性減振元件無一例外會存在一個共性缺陷，即:元件型號和規格一旦確定，其工作參數就不能改變，難以滿足大范圍內振動控制的要求。以蓄能器為例，蓄能器雖然可以吸收一定的壓力流量脈動，但是當充氣容積和充氣壓力一旦確定后，其工作頻帶則基本確定，難以滿足對復雜工況下壓力流量脈動的吸收。
[0006]為了取得更好的吸收液壓管路壓力流量脈動的效果，已經有很多專利技術在該方面開展了創新研宄工作。
[0007]中國專利ZL200880107328提出了一種基于彈性材料的脈動衰減器，采用帶有彈性材料的外殼，實現脈動衰減功能。通過彈性材料實現特定的回彈行程和彈性曲線，確保與給定頻率最佳匹配，從而抑制液壓系統壓力流量脈動。
[0008]中國專利ZL00263449.X提出了一種針對管路振動和流體壓力脈動的衰減器，在衰減器套筒和擋板之間設置環裝間隙和彈性材料，實現管路振動和流體壓力脈動的雙重衰減。
[0009]中國專利CN 101680461A公開了一種用于消減液壓系統壓力波動的衰減器，采用彈簧加載的可移動活塞調整衰減器容腔大小和流道阻尼，從而使其能夠在較寬范圍內平衡液壓系統中壓力脈動。
[0010]綜上所述，現有的普通脈動衰減器大多用于吸收特定頻率、特定壓力工況的壓力流量脈動，不適用工況復雜變化時的壓力流量脈動的吸收。為了克服這一缺點，亟需設計一種新型脈動吸收調節器。
【發明內容】
[0011]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，通過葉輪慣性存儲壓力能，以調節壓力流量脈動幅值，并通過所設計的壓力自反饋裝置，實時調整管路中的壓力流量脈動的幅值和頻率，達到抑制振動的效果。該裝置具備傳統脈動吸收調節器結構簡單、經濟性好等優點，同時又實現了在工況復雜變化條件下壓力流量脈動的抑制。
[0012]為了解決上述存在的技術問題實現上述發明目的，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0013]一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，包括殼體、葉輪、右端蓋、左端蓋、主動摩擦盤、被動摩擦盤、密封套筒、主軸、復位彈簧；所述的殼體為圓筒形結構，在所述的殼體一側設有進口連接件，在另一側設有出口連接件，所述的右端蓋和左端蓋分別裝配在所述的殼體兩端口處；所述的葉輪和被動摩擦盤裝配在主軸上形成過盈配合關系，所述的主軸最終通過軸承與所述的左端蓋和右端蓋中心孔裝配在一起；所述的右端蓋內側為圓形凹槽結構，主動摩擦盤嵌在所述的右端蓋內側凹槽結構中，并裝配在主軸上與主軸形成間隙配合關系；所述的密封套筒裝配到所述的右端蓋內側凹槽結構中形成過盈配合關系，復位彈簧裝配在所述的右端蓋內側凹槽結構和所述的密封套筒之間；由所述的右端蓋和主動摩擦盤形成第一內部容腔，由主動摩擦盤和所述的密封套筒形成第二內部容腔，由所述的殼體、右端蓋和左端蓋形成第三內部容腔；在所述的右端蓋內設有一內部油道連通第一內部容腔和第三內部容腔，在第二內部容腔和內部油道間開有阻尼孔。
[0014]本發明的工作原理如下:
[0015]當脈動高壓油經進口管路進入進口連接件，并進入脈動吸收調節器殼體構成的第三內部容腔后，高壓油推動葉輪旋轉，此后，高壓油經出口連接件輸出到出口管路；同時，高壓油經內部油道進入第一內部容腔，作用在主動摩擦盤上。
[0016]當輸入高壓油的壓力流量沒有脈動時，由于主動摩擦盤兩側的承受液壓力的面積相等，因此，無論系統中的靜壓多大，主動摩擦盤都不會與被動摩擦盤發生摩擦，葉輪在液流力作用下正常旋轉，輸出油液的壓力流量平穩。當系統流量出現脈動，在瞬時流量大于平均值時，一部分液體動能存儲到葉輪中，葉輪的動能增加，轉速加快，在瞬時流量小于平均值時，葉輪動能釋放出來，轉化為流體動能，葉輪動能減小。當瞬時壓力脈動增大時，由于阻尼孔的作用，第二內部容腔的壓力變化會滯后于系統壓力，因此，主動摩擦盤右側液壓力大于左側，導致主動摩擦盤向左伸出與被動摩擦盤摩擦，消耗一部分壓力能。當壓力減小時，復位彈簧使主動摩擦盤復位，并不再與被動摩擦盤摩擦。
[0017]輸入第一內部容腔和第三內部容腔的高壓油對主動摩擦盤的液壓力作為受力給定，高壓油經過阻尼孔滯后反饋到第二內部容腔對主動摩擦盤的液壓力與受力給定進行比較，從而糾正主動摩擦盤受力偏差，確保其受力平衡，實現最葉輪轉速的控制，確保輸出液壓油壓力流量平穩。
[0018]由于采用上述技術方案，本發明提供了一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，與現有技術相比具有這樣的有益效果:
[0019]I)本發明采用常規渦輪式結構，結構簡單，并采用管接頭或法蘭安裝，較為方便；
[0020]2)本發明利用渦輪旋轉來平衡流量脈動，利用摩擦盤阻尼作用消耗壓力脈動峰值存儲的壓力能，很好地削弱了壓力脈動；
[0021]3)本發明提供的壓力自反饋機構，隨著壓力脈動幅值變化，自動調整葉輪轉速，能夠吸收工況復雜變化條件下的壓力脈動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的局部剖視圖；
[0023]圖2是本發明的A-A剖視圖；
[0024]圖3是本發明的工作原理圖；
[0025]圖4是本發明的壓力反饋控制框圖；
[0026]圖5是本發明的脈動調頻過程能量轉化圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0028]一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，如圖1和圖2所示，包括進口連接件1，葉輪2，殼體3，出口連接件4，緊固螺釘5.1,5.2,5.3、5.4，右端蓋6，主動摩擦盤7，軸承8.1、8.2，密封端蓋9.1、9.2，密封套筒14，被動摩擦盤15，左端蓋17，主軸18、復位彈簧19 ;殼體3為圓筒形結構，在殼體3 —側設有進口連接件1，在另一側設有出口連接件4，進口連接件I和出口連接件4可以采用管接頭，也可以采用法蘭；右端蓋6和左端蓋17分別通過緊固螺釘5.1、5.2、5.3、5.4裝配在所述的殼體兩端口處，螺釘5.1、5.2、5.3、5.4用于左端蓋17、右端蓋6與殼體3的緊固和密封；葉輪2和被動摩擦盤15裝配在主軸18上形成過盈配合關系，主軸18最終通過軸承8.1,8.2與右端蓋6和左端蓋17中心孔裝配連接在一起，密封端蓋9.1、9.2用于軸承8.1、8.2的密封；右端蓋6內側為圓形凹槽結構，主動摩擦盤7嵌在右端蓋6內側凹槽結構中，并裝配在主軸18上與主軸18形成間隙配合關系；密封套筒14裝配到右端蓋6內側凹槽結構中形成過盈配合關系，復位彈簧19裝配在右端蓋6內側凹槽結構和密封套筒14之間，密封套筒14實現復位彈簧19的緊固預壓；由右端蓋6和主動摩擦盤7形成第一內部容腔11，由主動摩擦盤7和密封套筒14形成第二內部容腔13，由殼體3、右端蓋6和左端蓋17形成第三內部容腔16 ;在右端蓋內6設有一內部油道10連通第一內部容腔11和第三內部容腔16，在第二內部容腔13和內部油道10間開有阻尼孔12。
[0029]圖3所示為本發明的工作原理圖，高壓油進入脈動吸收調節器時，若壓力流量沒有脈動，葉輪2在液流力作用下正常旋轉，輸出油液的壓力流量平穩；當系統流量出現脈動，在瞬時流量大于平均值時，葉輪2轉速增加實現液體動能存儲；當瞬時壓力脈動增大時，由于阻尼孔12的作用，第二內部容腔13的壓力變化會滯后于系統壓力，因此，主動摩擦盤?右側液壓力大于左側，導致主動摩擦盤7向左伸出與被動摩擦盤15摩擦，消耗一部分壓力能，緩解壓力峰值引起的葉輪2轉速波動，最后確保輸出液壓油壓力流量平穩。
[0030]圖4所示為本發明壓力反饋控制框圖，輸入第一內部容腔11和第三內部容腔16的高壓油對主動摩擦盤7的液壓力作為受力給定，高壓油經過阻尼孔12滯后反饋到第二內部容腔13對主動摩擦盤7的液壓力與受力給定進行比較，從而糾正主動摩擦盤7受力偏差，確保其受力平衡，實現最葉輪2轉速的控制，確保輸出液壓油壓力流量平穩。
[0031]圖5所示為本發明脈動調頻過程能量轉化圖，當系統的工況發生改變，產生脈動峰值能量。一方面，當瞬時流量大于平均值時，葉輪轉速升高，將一部分峰值能量轉化為葉輪動能；一方面，當瞬時壓力脈動值較大時，摩擦盤制動，將一部分峰值能量轉化為熱能。
[0032]本發明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，其特征在于，包括殼體、葉輪、右端蓋、左端蓋、主動摩擦盤、被動摩擦盤、密封套筒、主軸、復位彈簧；所述的殼體為圓筒形結構，在所述的殼體一側設有進口連接件，在另一側設有出口連接件，所述的右端蓋和左端蓋分別裝配在所述的殼體兩端口處；所述的葉輪和被動摩擦盤裝配在主軸上形成過盈配合關系，所述的主軸最終通過軸承與所述的左端蓋和右端蓋中心孔裝配在一起；所述的右端蓋內側為圓形凹槽結構，主動摩擦盤嵌在所述的右端蓋內側凹槽結構中，并裝配在主軸上與主軸形成間隙配合關系；所述的密封套筒裝配到所述的右端蓋內側凹槽結構中形成過盈配合關系，復位彈簧裝配在所述的右端蓋內側凹槽結構和所述的密封套筒之間；由所述的右端蓋和主動摩擦盤形成第一內部容腔，由主動摩擦盤和所述的密封套筒形成第二內部容腔，由所述的殼體、右端蓋和左端蓋形成第三內部容腔；在所述的右端蓋內設有一內部油道連通第一內部容腔和第三內部容腔，在第二內部容腔和內部油道間開有阻尼孔。
2.根據權利要求1所述的一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，其特征在于，所述的進口連接件和出口連接件采用管接頭。
3.根據權利要求1所述的一種壓力自反饋渦輪式軸向柱塞泵口脈動吸收調節器，其特征在于，所述的進口連接件和出口連接件采用法蘭。
【文檔編號】F04B53/00GK104481859SQ201410480128
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】權凌霄, 張晉, 孔祥東, 李斌, 閆桂山 申請人:燕山大學