轴向柱塞泵表面振动分布特性谐响应及瞬态响应分析

• 作 者: 骆洪亮
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 轴向柱塞泵 振动传递 流量脉动 谐响应 瞬态响应

近年来，机械设备振动及由此引发的相关问题越来越引起广泛关注。液压系统作为三大传动系统之一，其工作特点决定其在工作过程中必然会产生强烈的振动。液压泵是液压系统的心脏，是液压系统中的关键元件，同时液压泵又是液压系统振动和噪声产生的主要根源之一。轴向柱塞泵是最常见的一种液压泵，受其结构影响，工作过程中不可避免地会产生振动。这些振动不但使轴向柱塞泵的零部件相互碰磨，造成损伤，降低工作寿命和效率，还会造成液压管系振动，引发其它故障；此外由此带来的能源浪费，环境污染问题也是有目共睹的。由于轴向柱塞泵结构复杂，运动副多，受到多种非线性因素的影响，使其具有多源激励综合作用和振动机理复杂的特点；同时考虑到轴向柱塞泵内振动传递路径复杂，约束形式多样，导致其振动传递规律不易探索。因此，有必要对轴向柱塞泵振动问题进行深入研究。本文以某型号轴向柱塞泵为研究对象，具体开展如下研究工作：首先，分析轴向柱塞泵机械结构、机械连接处约束及油膜特性，结合振动传递途径的特点，建立轴向柱塞泵内零部件及壳体的振动传递路径数学模型，构建振动传递路径分布图。然后，针对引起泵振动的主要振源——流量脉动，用Fluent流场分析软件建立柱塞腔和配流盘流量脉动分析模型，考虑油液惯性、粘度和油温等因素的影响，利用滑移网格和动网格技术，分析泵出口压力和泵的转速变化对轴向柱塞泵流量脉动及压力冲击的影响。最后，以轴向柱塞泵壳体为振动的最终受体，用ANSYS软件建立轴向柱塞泵有限元模型，通过数值模态分析得出壳体的固有振动特性；针对容易引起谐振区域进行谐响应分析，研究谐振频率下，柱塞泵壳体的振动特性及其变化规律；以压力脉动为激励信号，分析谐振区域在压力脉动下的瞬态响应，研究壳体表面振动特性的变化规律。