基本信息
- 項目名稱：
- 膜片式流體濾波器
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 膜片式流體濾波器采用結構振動方式，提供一種具有自適應消振能力的多頻減振消聲器，用以消除液壓系統(tǒng)的振動和噪聲。該流體濾波器與現(xiàn)有技術相比，顯著進步有：①所需容積大大縮?。虎诰哂袑掝l帶的流體脈動衰減效果；③具有系統(tǒng)化參數(shù)的選擇。 膜片式流體濾波器能夠滿足液壓系統(tǒng)高壓、穩(wěn)態(tài)大流量、耐腐蝕等工況要求，在高中低頻段都有較好的廣譜濾波效果，是一種用于高壓液壓系統(tǒng)壓力脈動抑制的新技術和新設備。
- 詳細介紹：
- 膜片式流體濾波器主要由上下蓋板、結構振動構件、管路連接殼體等部分組成。管路連接殼體通過螺紋密封連接與主液壓管路相聯(lián)，在殼體上設計壓力平衡結構，滿足高壓大穩(wěn)態(tài)流量下的壓力平衡，內側加工有凸臺放置結構振動構件。結構振動構件由三層構成，上下兩層為剛性板，中間層為彈性纖維柔性膜。柔性膜由剛性板四周固定，固定時使柔性膜沿長度方向產生一定張力，并根據液壓脈動頻率特征及變化范圍，設計了不同的彈性纖維柔性膜截面參數(shù)，以擴大濾波器的自適應能力。上下蓋板則通過螺栓連接固定于管路連接殼體上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 基本思路： 單自由度“質量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)是最具代表性也是最簡單的機械振動系統(tǒng)。我們設想，如果能在流體濾波器中設計結構簡單體積小的機械式“質量-彈簧-阻尼”振動系統(tǒng)，將流體壓力脈動作用于該系統(tǒng)使其產生振動，再通過阻尼元件消耗振動能量，豈不是可以達到消減流體脈動的效果嗎？進一步地，如果能使機械振動系統(tǒng)的固有頻率與流體脈動頻率吻合，機械系統(tǒng)諧振則大大提高這種振動轉換的效率，從而實現(xiàn)流體脈動的最有效消減。更進一步地，如果在濾波器中并列地設計多個，甚至無限個這樣的機械諧振機構，在一定頻率范圍內，任意頻率成份的流體脈動都可以對應一個與之諧振的機械系統(tǒng)，則可以實現(xiàn)流體脈動的廣譜濾波，其應用工況大大拓寬，并具有自適應性。 創(chuàng)新點： （1）在液壓系統(tǒng)中以多自由度機械諧振方式消減液壓系統(tǒng)流體脈動，突破傳統(tǒng)抗性消聲器的濾波消聲局限。 （2）所設計的結構振動式流體濾波器結構簡單緊湊，避免常規(guī)流體濾波器結構體積大的技術缺陷。 技術關鍵： （1）構建有效的振動構件。 根據液壓脈動頻率特征及變化范圍，設計不同的彈性纖維柔性膜截面參數(shù)。 （2）液壓濾波器結構設計基本方案 ●在通道中設計合適方式安裝若干個參數(shù)不同的振動構件，以擴大頻率范圍 ●在殼體或邊界設計壓力平衡結構，滿足高壓大穩(wěn)態(tài)流量下的壓力平衡。
科學性、先進性
- 當今國內外研究最多的為H型液壓濾波器（Helmholtz諧振器），它利用油柱共振原理產生的反相波來衰減特定頻段內脈動幅值。當H型液壓濾波器的固有頻率和液壓系統(tǒng)的脈動主頻一樣時，H型液壓濾波器的濾波效果最好，但此時H型液壓濾波器必須要有足夠大的容腔體積。在液壓系統(tǒng)中，連接體積過大的液壓濾波器會使液壓系統(tǒng)的剛度下降，從而影響液壓系統(tǒng)傳動和控制的精度。再者，濾波器的安裝也會受到尺寸的限制，影響H型液壓濾波器的應用和推廣。 運用結構振動方式抑制液壓系統(tǒng)壓力脈動的流體脈動衰減器是從負載系統(tǒng)出發(fā)進行壓力脈動衰減，理論和實驗分析均證明了合理的設計與安裝流體脈動衰減器不但能降低壓力脈動，還能夠改善液壓泵本身的工作特性。與現(xiàn)有技術相比該技術的特點和顯著進步主要有： (1) 所需容積大大縮小。 (2) 具有寬頻帶的流體脈動衰減效果。 (3) 具有系統(tǒng)化參數(shù)的選擇。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、圖紙、樣品、現(xiàn)場演示、
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 技術特點和優(yōu)勢： 膜片式流體濾波器旨在解決目前液壓系統(tǒng)中所使用的抗性濾波器存在容積大、濾波效果差、適應頻段窄、無法調節(jié)諧振頻率以適應工況變化等缺點，提供一種具有自適應消振能力的多頻減振消聲器，利用結構振動方式，消除液壓系統(tǒng)中的振動和噪聲。 適應范圍及推廣前景： 膜片式流體濾波器可以安裝在液壓傳動系統(tǒng)的管路中，能夠減小或消除液壓系統(tǒng)中產生的不同頻率的液壓脈動，在低中高頻段都具有較好的廣譜濾波效果，達到液壓系統(tǒng)傳動過程中減振和降噪作用，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；同時能夠滿足液壓油的高壓、穩(wěn)態(tài)大流量、低壓縮性及耐腐蝕等工況的要求，特別適合于高壓液壓系統(tǒng)傳動。
同類課題研究水平概述
- 抑制液壓系統(tǒng)流量和壓力脈動的研究主要包含兩個方面,一是從改進泵的本身結構出發(fā)，即直接在脈動源處消除流體的振動，這是降低液壓脈動最自然的方法。國內外學者進行了許多研究，提出了一些改進措施，如在齒輪泵結構中加開卸荷槽，在柱塞泵壓出窗開三角尖槽等。盡管采取了一些改進措施，但受到液壓泵周期性排油機制的約束，要根除流量脈動是不可能的。一個性能良好的液壓泵如果出口負載特性不好，同樣產生可觀的噪聲。因此，單純從液壓泵入手解決液壓系統(tǒng)壓力脈動是難以湊效的，需尋找其它降低壓力脈動的方法。 另一途徑則是從負載系統(tǒng)方面采取措施以降低壓力脈動，其措施有二： ① 減小系統(tǒng)的輸入阻抗，亦即減小泵的負載阻抗。 ② 增加對壓力脈動的衰減和吸收作用。 實踐證明，加裝各種液壓消聲器對減小系統(tǒng)的輸入阻抗和增加對壓力脈動衰減和吸收均有顯著作用。 但目前的抗性濾波器存在著以下一些難以克服的缺點: ①大容積設計, 許多設備因為空間布置等因素顯得尤為突出; ②只有在流體共振時才有較佳的濾波效果，所有結構的抗性濾波器只對特定頻率點及狹窄頻段才有良好濾波效果，無法調節(jié)諧振頻率以適應工況變化; ③除了多腔共鳴器外, 其他脈動衰減器都不能同時衰減基頻及其整數(shù)倍諧波流體脈動。 香港學者Lixi Huang提出了結構振動的氣體濾波消聲原理，通過氣體-結構的耦合，氣體噪聲控制問題則變成了結構振動控制問題，而這一領域已有大量研究成果和成熟技術。如何實現(xiàn)“流體-結構”振動的高效轉換，及結構振動的有效衰減，則成為提高這類消聲器性能的關鍵。
