一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器的制造方法
【专利摘要】一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，包括壳体、叶轮、右端盖、左端盖、主动摩擦盘、被动摩擦盘、密封套筒、主轴、复位弹簧；在壳体上设有进口连接件和出口连接件，右端盖和左端盖分别装配在壳体两端口处；叶轮和被动摩擦盘装配在主轴上，主轴通过轴承装在左端盖和右端盖上；右端盖内侧为圆形凹槽结构，主动摩擦盘嵌凹槽结构中并装配在主轴上，密封套筒装配在凹槽结构中，复位弹簧装配在右端盖内侧凹槽结构和密封套筒之间；内部分别形成第一内部容腔、第二内部容腔和第三内部容腔；内部油道连通第一内部容腔和第三内部容腔，第二内部容腔和内部油道间开有阻尼孔。本发明采用涡轮式结构和压力自反馈机构实现管路中压力流量脉动抑制。
【专利说明】一种压力自反馈满轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空液压泵出口管路的压力流量脉动抑制及振动领域，特别涉及一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器。
【背景技术】
[0002]液压系统作为工程机械、工业冶金设备和大型高端装备中主要的动力传动与控制方式之一，逐步得到了广泛应用。而且，随着技术发展需要，液压系统逐步向高压、高速和大功率化方向发展，但是，其振动和噪声带来的危害也更加严重。因此在一些安全性可靠性要求高的设备，比如飞机、潜艇、坦克等，更是对其液压系统的振动噪声提出了更高的要求。由于轴向柱塞泵的压力流量脉动是振动和噪声产生的主要根源之一，直接影响系统的正常运行。因此，研制能够有效降低液压系统管道压力流量脉动的装置，从源头遏制振动噪声的产生，对改善液压系统工作性能，提高其可靠性和寿命，改善工作环境具有重要意义。
[0003]轴向柱塞泵压力脉动与流量脉动是相互親合的，压力脉动是流量脉动在遇到系统阻抗后所产生的。因此，目前对于压力流量脉动抑制，主要有以下两种途径:
[0004]I)通过改进轴向柱塞泵内部流场结构和外部机械结构，比如配流盘节流槽、高压腔结构、壳体筋板等，以减小压力流量脉动，此方法能够一定程度上抑制脉动和吸收振动，浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室的杨华勇教授、徐兵教授等多位专家在这方面开展了研宄工作。但由于目前为止对其理论研宄仍然不够深入，因此难以形成普遍有效的改进方法。
[0005]2)在系统中增加阻性或容性元件吸收脉动和消耗压力能，以减小脉动和振动的影响。比如在管路系统中安装蓄能器、液压软管、脉动衰减器、管路支架、粘弹性减振材料等。但是由于液压系统各项参数的大范围变化导致其振动的幅值和频率也会大范围变化，因此使得这些阻容性减振元件无一例外会存在一个共性缺陷，即:元件型号和规格一旦确定，其工作参数就不能改变，难以满足大范围内振动控制的要求。以蓄能器为例，蓄能器虽然可以吸收一定的压力流量脉动，但是当充气容积和充气压力一旦确定后，其工作频带则基本确定，难以满足对复杂工况下压力流量脉动的吸收。
[0006]为了取得更好的吸收液压管路压力流量脉动的效果，已经有很多专利技术在该方面开展了创新研宄工作。
[0007]中国专利ZL200880107328提出了一种基于弹性材料的脉动衰减器，采用带有弹性材料的外壳，实现脉动衰减功能。通过弹性材料实现特定的回弹行程和弹性曲线，确保与给定频率最佳匹配，从而抑制液压系统压力流量脉动。
[0008]中国专利ZL00263449.X提出了一种针对管路振动和流体压力脉动的衰减器，在衰减器套筒和挡板之间设置环装间隙和弹性材料，实现管路振动和流体压力脉动的双重衰减。
[0009]中国专利CN 101680461A公开了一种用于消减液压系统压力波动的衰减器，采用弹簧加载的可移动活塞调整衰减器容腔大小和流道阻尼，从而使其能够在较宽范围内平衡液压系统中压力脉动。
[0010]综上所述，现有的普通脉动衰减器大多用于吸收特定频率、特定压力工况的压力流量脉动，不适用工况复杂变化时的压力流量脉动的吸收。为了克服这一缺点，亟需设计一种新型脉动吸收调节器。
【发明内容】
[0011]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，通过叶轮惯性存储压力能，以调节压力流量脉动幅值，并通过所设计的压力自反馈装置，实时调整管路中的压力流量脉动的幅值和频率，达到抑制振动的效果。该装置具备传统脉动吸收调节器结构简单、经济性好等优点，同时又实现了在工况复杂变化条件下压力流量脉动的抑制。
[0012]为了解决上述存在的技术问题实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0013]一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，包括壳体、叶轮、右端盖、左端盖、主动摩擦盘、被动摩擦盘、密封套筒、主轴、复位弹簧；所述的壳体为圆筒形结构，在所述的壳体一侧设有进口连接件，在另一侧设有出口连接件，所述的右端盖和左端盖分别装配在所述的壳体两端口处；所述的叶轮和被动摩擦盘装配在主轴上形成过盈配合关系，所述的主轴最终通过轴承与所述的左端盖和右端盖中心孔装配在一起；所述的右端盖内侧为圆形凹槽结构，主动摩擦盘嵌在所述的右端盖内侧凹槽结构中，并装配在主轴上与主轴形成间隙配合关系；所述的密封套筒装配到所述的右端盖内侧凹槽结构中形成过盈配合关系，复位弹簧装配在所述的右端盖内侧凹槽结构和所述的密封套筒之间；由所述的右端盖和主动摩擦盘形成第一内部容腔，由主动摩擦盘和所述的密封套筒形成第二内部容腔，由所述的壳体、右端盖和左端盖形成第三内部容腔；在所述的右端盖内设有一内部油道连通第一内部容腔和第三内部容腔，在第二内部容腔和内部油道间开有阻尼孔。
[0014]本发明的工作原理如下:
[0015]当脉动高压油经进口管路进入进口连接件，并进入脉动吸收调节器壳体构成的第三内部容腔后，高压油推动叶轮旋转，此后，高压油经出口连接件输出到出口管路；同时，高压油经内部油道进入第一内部容腔，作用在主动摩擦盘上。
[0016]当输入高压油的压力流量没有脉动时，由于主动摩擦盘两侧的承受液压力的面积相等，因此，无论系统中的静压多大，主动摩擦盘都不会与被动摩擦盘发生摩擦，叶轮在液流力作用下正常旋转，输出油液的压力流量平稳。当系统流量出现脉动，在瞬时流量大于平均值时，一部分液体动能存储到叶轮中，叶轮的动能增加，转速加快，在瞬时流量小于平均值时，叶轮动能释放出来，转化为流体动能，叶轮动能减小。当瞬时压力脉动增大时，由于阻尼孔的作用，第二内部容腔的压力变化会滞后于系统压力，因此，主动摩擦盘右侧液压力大于左侧，导致主动摩擦盘向左伸出与被动摩擦盘摩擦，消耗一部分压力能。当压力减小时，复位弹簧使主动摩擦盘复位，并不再与被动摩擦盘摩擦。
[0017]输入第一内部容腔和第三内部容腔的高压油对主动摩擦盘的液压力作为受力给定，高压油经过阻尼孔滞后反馈到第二内部容腔对主动摩擦盘的液压力与受力给定进行比较，从而纠正主动摩擦盘受力偏差，确保其受力平衡，实现最叶轮转速的控制，确保输出液压油压力流量平稳。
[0018]由于采用上述技术方案，本发明提供了一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，与现有技术相比具有这样的有益效果:
[0019]I)本发明采用常规涡轮式结构，结构简单，并采用管接头或法兰安装，较为方便；
[0020]2)本发明利用涡轮旋转来平衡流量脉动，利用摩擦盘阻尼作用消耗压力脉动峰值存储的压力能，很好地削弱了压力脉动；
[0021]3)本发明提供的压力自反馈机构，随着压力脉动幅值变化，自动调整叶轮转速，能够吸收工况复杂变化条件下的压力脉动。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的局部剖视图；
[0023]图2是本发明的A-A剖视图；
[0024]图3是本发明的工作原理图；
[0025]图4是本发明的压力反馈控制框图；
[0026]图5是本发明的脉动调频过程能量转化图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0028]一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，如图1和图2所示，包括进口连接件1，叶轮2，壳体3，出口连接件4，紧固螺钉5.1,5.2,5.3、5.4，右端盖6，主动摩擦盘7，轴承8.1、8.2，密封端盖9.1、9.2，密封套筒14，被动摩擦盘15，左端盖17，主轴18、复位弹簧19 ;壳体3为圆筒形结构，在壳体3 —侧设有进口连接件1，在另一侧设有出口连接件4，进口连接件I和出口连接件4可以采用管接头，也可以采用法兰；右端盖6和左端盖17分别通过紧固螺钉5.1、5.2、5.3、5.4装配在所述的壳体两端口处，螺钉5.1、5.2、5.3、5.4用于左端盖17、右端盖6与壳体3的紧固和密封；叶轮2和被动摩擦盘15装配在主轴18上形成过盈配合关系，主轴18最终通过轴承8.1,8.2与右端盖6和左端盖17中心孔装配连接在一起，密封端盖9.1、9.2用于轴承8.1、8.2的密封；右端盖6内侧为圆形凹槽结构，主动摩擦盘7嵌在右端盖6内侧凹槽结构中，并装配在主轴18上与主轴18形成间隙配合关系；密封套筒14装配到右端盖6内侧凹槽结构中形成过盈配合关系，复位弹簧19装配在右端盖6内侧凹槽结构和密封套筒14之间，密封套筒14实现复位弹簧19的紧固预压；由右端盖6和主动摩擦盘7形成第一内部容腔11，由主动摩擦盘7和密封套筒14形成第二内部容腔13，由壳体3、右端盖6和左端盖17形成第三内部容腔16 ;在右端盖内6设有一内部油道10连通第一内部容腔11和第三内部容腔16，在第二内部容腔13和内部油道10间开有阻尼孔12。
[0029]图3所示为本发明的工作原理图，高压油进入脉动吸收调节器时，若压力流量没有脉动，叶轮2在液流力作用下正常旋转，输出油液的压力流量平稳；当系统流量出现脉动，在瞬时流量大于平均值时，叶轮2转速增加实现液体动能存储；当瞬时压力脉动增大时，由于阻尼孔12的作用，第二内部容腔13的压力变化会滞后于系统压力，因此，主动摩擦盘?右侧液压力大于左侧，导致主动摩擦盘7向左伸出与被动摩擦盘15摩擦，消耗一部分压力能，缓解压力峰值引起的叶轮2转速波动，最后确保输出液压油压力流量平稳。
[0030]图4所示为本发明压力反馈控制框图，输入第一内部容腔11和第三内部容腔16的高压油对主动摩擦盘7的液压力作为受力给定，高压油经过阻尼孔12滞后反馈到第二内部容腔13对主动摩擦盘7的液压力与受力给定进行比较，从而纠正主动摩擦盘7受力偏差，确保其受力平衡，实现最叶轮2转速的控制，确保输出液压油压力流量平稳。
[0031]图5所示为本发明脉动调频过程能量转化图，当系统的工况发生改变，产生脉动峰值能量。一方面，当瞬时流量大于平均值时，叶轮转速升高，将一部分峰值能量转化为叶轮动能；一方面，当瞬时压力脉动值较大时，摩擦盘制动，将一部分峰值能量转化为热能。
[0032]本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，其特征在于，包括壳体、叶轮、右端盖、左端盖、主动摩擦盘、被动摩擦盘、密封套筒、主轴、复位弹簧；所述的壳体为圆筒形结构，在所述的壳体一侧设有进口连接件，在另一侧设有出口连接件，所述的右端盖和左端盖分别装配在所述的壳体两端口处；所述的叶轮和被动摩擦盘装配在主轴上形成过盈配合关系，所述的主轴最终通过轴承与所述的左端盖和右端盖中心孔装配在一起；所述的右端盖内侧为圆形凹槽结构，主动摩擦盘嵌在所述的右端盖内侧凹槽结构中，并装配在主轴上与主轴形成间隙配合关系；所述的密封套筒装配到所述的右端盖内侧凹槽结构中形成过盈配合关系，复位弹簧装配在所述的右端盖内侧凹槽结构和所述的密封套筒之间；由所述的右端盖和主动摩擦盘形成第一内部容腔，由主动摩擦盘和所述的密封套筒形成第二内部容腔，由所述的壳体、右端盖和左端盖形成第三内部容腔；在所述的右端盖内设有一内部油道连通第一内部容腔和第三内部容腔，在第二内部容腔和内部油道间开有阻尼孔。
2.根据权利要求1所述的一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，其特征在于，所述的进口连接件和出口连接件采用管接头。
3.根据权利要求1所述的一种压力自反馈涡轮式轴向柱塞泵口脉动吸收调节器，其特征在于，所述的进口连接件和出口连接件采用法兰。
【文档编号】F04B53/00GK104481859SQ201410480128
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】权凌霄, 张晋, 孔祥东, 李斌, 闫桂山 申请人:燕山大学