[實用新型]一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置

有效

• 申請號: 201520890474.8
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN205136942U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 鄧斌;楊帆;柯堅;王國志;于蘭英
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: F16L55/04
• 分類號: F16L55/04;F16L55/033
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型屬于液壓管路流體脈動控制領域，具體涉及一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置。

背景技術

由于軸向柱塞泵自身結構特性以及巨大壓差導致油液反沖回油缸，使得柱塞泵同時存在著固有流量脈動和回沖流量脈動，且以回沖流量脈動為主。泵輸出的流量脈動在流經液壓管道時，由于管道中節流口、閥口等的存在，會產生壓力脈動。管道內的壓力、流量脈動會誘發管路振動、產生噪聲，從而降低液壓元件壽命，嚴重時會導致災難性的事故。因此，控制和削弱液壓管路系統的流體脈動具有很重要的現實意義。

目前，流體脈動衰減分為被動控制和主動控制兩部分。被動控制主要是在液壓系統中設置衰減器，國內外已先后研制成功了多種類型的脈動衰減裝置并在實際應用中取得了不同程度的衰減效果。但隨著液壓系統向著高壓、大流量、大功率密度方向發展，液壓流體脈動被動控制也暴露出了許多缺點，例如：(1)在實際液壓系統中，由于系統的復雜性，如非線性、分布參數以及不確定性等因素，使得系統很容易受到外界干擾的影響。而傳統的脈動衰減器往往屬于被動式，其結構參數不可變，即使可變，也是人工手動調節，不具有自適應削減脈動波的能力；(2)一般地，脈動能量主要集中在200Hz以下頻率范圍，衰減這個頻率段內的脈動是很重要的。采用被動控制方法時，衰減器對中、高頻脈動削減比較好，但對低頻脈動，由于體積龐大、衰減效果不太理想，其中阻性衰減器能量損失過大，而抗性衰減器也各有不足。

流體脈動主動控制是利用專門的裝置產生一個附加壓力波，使它與源壓力脈動波頻率相同、幅值相等且相位相差，以此來消減系統中的壓力與流量脈動。目前，主動濾波的方法主要有：(1)在管道中直接加裝伺服作動器，通過其往復運動來增大或減小管路容積，產生壓力脈動波抵消原液壓系統中的壓力脈動；(2)在管道外壁安裝壓電陶瓷或磁致伸縮等智能材料作動器，通過作動器的運動使管壁發生彈性變形，從而在管道內產生壓力脈動波；(3)基于旁路溢流原理，在主管路中引出一分叉管路，在分叉管路上安裝由壓電陶瓷等智能材料驅動的主動節流閥、主動消振閥或伺服閥，通過控制閥的運動，達到抑制主管路脈動的效果。隨著液壓系統的發展，前人所研究的液壓流體脈動主動控制方法也暴露出了許多缺點，總結如下：(1)當加裝伺服作動器時，由于要產生幅值大小相等、相位相差的次級脈動波，這就使得作動器體積較大；又由于在高壓液壓系統中，作動器要承受很大的負載，使得其驅動電壓或磁場強度非常大，會引起作動器過熱等一系列問題；(2)因為管路中的高壓流體會使管道剛度變大，因此若要管道發生變形，則要很大的執行力，利用液壓系統管壁的變形來產生壓力脈動波的流體脈動主動控制大多應用于低壓的液壓管路系統，對于高壓液壓系統并不適用；(3)主動濾波雖然消除脈動的效果較好，但主動控制系統復雜、成本昂貴，因此目前只處于實驗室水平。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，該裝置不僅結構緊湊，還實現了流體脈動的主、被動一體化控制，結合各自的優點，能夠有效削弱寬頻帶內的脈動和振動、噪聲。

本實用新型的目的是通過如下的手段實現的。

一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置,衰減器機械結構部分31的中部為一長方體密封腔體，腔體的左右兩端分別具有流入液壓流體的進口圓管1和流出液壓流體的出口圓管11，進口圓管1和出口圓管11的部分伸入衰減器腔體內；腔體內表面的上部和下部分別設置有PVDF壓電薄膜，PVDF壓電薄膜上置有將其兩面引出密封腔體外與外部形成電連接的引出線，即：用于與可控電感型壓電分支電路24連接的上引出線(5和8)和用于與電荷放大電路27連接的下引出線(18和19)；衰減器腔體內的進口圓管1、出口圓管11的側壁上布滿孔徑大小不均勻的微孔；衰減器腔體的內徑大于進口圓管1和出口圓管11的內徑，形成內插管單室擴張式結構。

進一步地，作為本實用新型的一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置：在制作壓電傳感器時，為了提高靈敏度，將二片或二片以上具有相同性能的PVDF壓電薄膜17并聯連接，薄膜兩側的鋁電極15和16各是一層很薄的鋁箔，與PVDF壓電薄膜的粘結非常牢固，也很柔韌，可以承受很高的應力和做大幅度的彎曲應變。用環氧樹脂14包裹PVDF壓電薄膜17及其鋁電極，這樣既起到絕緣作用又可以保護薄膜避免與管道中的流體發生接觸。