一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法

本发明属于减振降噪领域，具体涉及一种带声子晶体结构抑制轴向柱塞泵振动噪声方法。

背景技术：

1、振动噪声不仅影响机器寿命增加故障率而且对环境产生影响，为实现我国2030前碳达峰、2060年前实现碳中和亟需严格控制机械系统振动噪声问题。

2、高压轴向柱塞泵是高端液压装备的动力装置，被称作液压系统的“心脏”。液压系统是装备制造业的关键部件，被广泛应用于工程机械、工业机械、海洋工程装备和航空航天装备等领域，为各国基础工业提供重要支撑。工作于超过压力范围（25mpa以上）的轴向柱塞泵，泵内高压冲击和高低压交变应力变化频繁造成泵产生的强烈振动和噪声，导致其动态性能退化、使用寿命缩短及声品质降低。因此设计一种低振动噪声高压轴向柱塞泵是提升制约高压高速液压装备制造水平的关键。

3、本发明所提出的一种带声子晶体结构抑制轴向柱塞泵振动噪声方法，声子晶体结构最重要的一个特性是具有独特的带隙（阻断某段频率传播）属性，弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲线之间的频率范围称为带隙，可以使得频率在带隙范围内的弹性波被阻断传播，本发明提出通过在柱塞泵外表面敷设带声子晶体结构，采用声子晶体结构对特定频段阻断特性，抑制振动弹性波和声波的主要频率波段传播，从而实现柱塞泵工况范围内主振动噪声源频率阻断传播，达到整泵振动噪声水平降低，对提高轴向柱塞泵的可靠性和寿命具有重要意义。

技术实现思路

1、为降低现有轴向柱塞泵故障率，提高其使用寿命，亟需严格控制柱塞泵振动噪声水平，本发明基于声子晶体结构带隙特性，提出一种带声子晶体结构抑制轴向柱塞泵振动噪声方法，对于降低柱塞泵工况范围内主振动噪声源具有重要意义。

2、本发明采用的技术方案是：本发明提出一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法，其特征在于包括：柱塞泵壳体、端盖、转子机构和周期性声子晶体结构，周期性声子晶体结构敷设于柱塞泵壳体和端盖表面，构成带声子晶体结构的壳体和端盖双层结构形式，所述的双层结构由内部钢制壳体结构和外部声子晶体结构构成，所述的周期性声子晶体结构包括基体和晶胞，晶胞结构为周期性紧密排列组成，所述的晶胞结构有基体、弹性方框和中心位置的圆形散射体组成，所述的外部声子晶体结构敷设厚度为壳体和端盖厚度的20%-40%；所述的声子晶体柱塞泵可实现柱塞泵转速在1300-1900r/min范围内主振动噪声源频率阻断传播。

3、所述的声子晶体晶胞由基体、弹性方框和中心位置的圆柱散射体组成，基体、弹性方框和圆柱散射体材料分别为铝、橡胶和铅；

4、所述的声子晶体晶胞为长方体结构边长为30mm，宽度为30mm，厚度为5mm，弹性方框边长为29mm，宽度为29mm，厚度为5mm，中间内嵌圆柱散射体直径为27mm，周期性晶胞之间的距离为30mm；

5、所述的表面敷设声子晶体结构厚度为10mm，为壳体和端盖厚度的50%，通过粘接与柱塞泵固定连接；

6、所述的柱塞泵外壳双层结构由内部钢制壳体结构和外部声子晶体结构构成；壳体表面敷设长方体框架和端盖表面敷设盒子框架结构；

7、所述的长方体框架ⅰ区共有声子晶体晶胞为25组，ⅱ区共有声子晶体晶胞为40组，ⅲ区和ⅳ区共有声子晶体晶胞分别为25组和40组；端盖框架ⅴ区域共有声子晶体晶胞56组；

8、所述的表面敷设声子晶体结构利用局域耦合共振原理，可实现柱塞泵转速在1300-1900r/min范围内主振动噪声源频率阻断传播。

技术特征：

1.本发明提出一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法，其特征在于包括：柱塞泵壳体、端盖、转子机构和周期性声子晶体结构，周期性声子晶体结构敷设于柱塞泵壳体和端盖表面，构成带声子晶体结构的壳体和端盖双层结构形式，所述的双层结构由内部钢制壳体结构和外部声子晶体结构构成，所述的周期性声子晶体结构包括基体和晶胞，晶胞结构为周期性紧密排列组成，所述的晶胞结构有基体、弹性方框和中心位置的圆形散射体组成，所述的外部声子晶体结构敷设厚度为壳体和端盖厚度的20%-40%；所述的声子晶体柱塞泵可实现柱塞泵转速在1300-1900r/min范围内主振动噪声源频率阻断传播；

技术总结
本发明提出一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法，其特征是：包括柱塞泵壳体、端盖、转子机构和周期性声子晶体结构，周期性声子晶体结构敷设于柱塞泵壳体和端盖表面，构成带声子晶体结构的壳体和端盖双层结构形式，所述的双层结构由内部钢制壳体结构和外部声子晶体结构构成，所述的周期性声子晶体结构包括基体和晶胞，晶胞结构为周期性紧密排列组成，所述的晶胞结构有基体、弹性方框和中心位置的圆柱散射体组成，所述的外部声子晶体结构敷设厚度为壳体和端盖厚度的20%‑40%；所述的声子晶体柱塞泵可实现柱塞泵转速在1300‑1900r/min范围内主振动噪声源频率阻断传播。本发明通过将声子晶体应用于轴向柱塞泵，可根据柱塞泵噪声源特性，实现主振动噪声源频段减振降噪效果。

技术研发人员：潘阳,刘锐,宾光富,常腾飞,汪志能
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11