本實用新型專利技術公開了一種入流式流體脈動主動控制支路，壓電式節流閥(4)作為流體脈動主動控制的執行部件連接在液壓管路的消振點處，其出口連接主管路，其入口與補油泵(2)的出口相連接；安裝在主泵(1)出口附近的參考壓力傳感器(4)采集壓力信號，通過A/D轉換模塊(7)后輸入控制器(9)；控制器處理后輸出信號通過D/A轉換模塊(8)和放大電路后控制壓電式節流閥(4)的開口；補油泵(2)通過壓電式節流閥(4)向主管路中注入小部分油液，消除壓力脈動波的谷值。本實用新型專利技術通過主動調節節流閥開口大小，入流一定的流量來降低系統的壓力脈動，結構簡單且具有良好的效果。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于液壓管路流體脈動主動控制領域，涉及的是入流式流體脈動主動控制系統。
技術介紹
隨著液壓系統向著高精度、低噪聲的趨勢發展，流體脈動已成為制約液壓系統發展的一個關鍵因素。液壓管路系統中流體脈動的根源是泵瞬時流量的周期性脈動，并在管路和負載的阻抗作用下形成壓力脈動。壓力脈動不僅會帶來流體噪聲，而且會引起流體與液壓管路之間的耦合振動，最終導致機械結構的疲勞破壞。此外，對于高精度系統，流體脈動會大大降低控制系統的性能。傳統的脈動控制方式是被動式的，即采用結構參數固定的消振器，不具有自適應能力，消減效果不理想。近年來，國內外學者針對液壓管路系統進行了主動消振研究，其原理都是采用主動消振器產生與初始壓力脈動等幅值、反相位的次級壓力脈動，相互疊加以衰減脈動。現有的主動脈動控制方法根據產生次級脈動的原理又可以分為三大類。第一類是通過安裝在管路中的伺服作動筒往復運動來改變管路容積，產生次級壓力脈動波，與管路中的原始壓力脈動波相互疊加以抵消脈動。有如下學者對此類流體脈動控制方式進行了研究：日本的小鳥英一等，利用安裝在管路中的伺服作動器往復運動產生次級脈動源,與管路中的初始壓力相疊加來衰減脈動，(Eiichi KOJIMA等于1991年在《The Japan Society of MechanicalEngineer》第34卷第4期466-473頁上發表的論文《Development of an Active
Attenuator for Pressure Pulsation in Liquid Piping Systems》)；日本的橫田真一等，提出了一種雙壓電陶瓷驅動活塞的主動液壓蓄能器來進行液壓流體脈動主動控制，其基本原理還是通過活塞往復運動改變管路容積產生次級壓力脈動，(YOKOTA等于1996年在《JSME International Journal》第39卷第1期119-124頁上發表的文章《Study on an active accumulator-(Active controlof high-frequency pulsation of flow rate in hydraulic systems)》)。第二類是采用智能材料作動器使液壓油路中某一段特制的管壁變形，使管道內流體產生次級壓力脈動波，與管道初始壓力脈動疊加抵消脈動。有如下學者對此類流體脈動控制方式進行了研究：英國的Brennan設計了非接觸磁致伸縮作動器作用于水管管壁，進行了主動消振(Brennan等于1996年在《SmartMaterials&Structures》第5卷281-296頁上發表的論文《A non-intrusivefluid-wave actuator and sensor pair for the active control of fluid-bornevibrations in a pipe》)；瑞典的梅拉德等利用圓周對稱分布的壓電陶瓷主動作動器，從管路外產生軸對稱平面波，來抵消管路中壓力脈動波，(Maillard等于1999年在《Proceedings Of the 17th International Modal AnalysisConference&Exhibit》第2卷1806-1812頁上發表的論文《Fluid wave actuatorfor the active control of hydraulic pulsations in piping systems》。第三類是采用溢流壓力脈動波峰值的方式來削減壓力脈動，需在旁支路安裝高頻響的液壓閥，當壓力脈動波峰值來臨時打開液壓閥，通過溢流小部分油液的方式來減小壓力脈動。有如下學者對此類流體脈動控制方式進行了研究：太原理工大學的周文教授采用常規伺服閥作為產生次級脈動源的主動消振元件,利用分流原理進行脈動主動控制，(周文等于2003年在《液壓氣動與密封》第4期24-27頁上發表文章《主動振動控制技術的發展與應用》)；北航的焦宗
夏教授利用新型壓電陶瓷比例節流閥作為主動消振元件,主動控制節流口大小來削減系統的峰值流量，(焦宗夏等于2002年在《北京航空航天大學學報》第4期465-469頁上發表文章《液壓能源管路系統振動主動控制的理論研究》)；西安交通大學的刑科禮博士采用兩個伺服閥，一個作為初級脈動源,另一個作為次級脈動源,利用次級脈動源產生的壓力脈動波來抵消初級脈動源的壓力脈動波，(邢科禮等于2001年在《液壓氣動與密封》第2期2-4頁上發表文章《基于神經網絡的有源壓力脈動衰減的試驗研究》)。北航博士生歐陽平超等采用在管路上多個點安裝消振閥的方式進行脈動主動控制，(歐陽平超等于2007年在《Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics》第9期1060-1063頁上發表文章《Study on distributed active control offluid pulsation in hydraulic piping》)。第一類消振策略沒有流量的增減，但結構復雜，體積龐大；第二類消振策略同樣沒有流量的增減，但不適用于高壓系統；第三類消振策略需要溢流一定的高壓油，帶來一定程度的能量損失。現有的研究當中未發現有采用往管路中注入小流量油液來消除壓力脈動波谷值的脈動主動控制方法。
技術實現思路
：鑒于現有技術的以上不足,本技術的目的在于設計了一種新的壓力脈動主動控制系統，使之克服現有技術的缺點。本技術入流式脈動主動控制系統，采用如下的技術方案：一種入流式流體脈動主動控制支路，設置在被控基本液壓系統中的管道消振點處用以提供脈動消除或減小。包括補油泵2、溢流閥3、壓電式節流閥4、
參考壓力傳感器5、誤差壓力傳感器6、A/D轉換模塊7、D/A轉換模塊8、控制器9和相應管路；壓電式節流閥4作為流體脈動主動控制的執行部件連接在液壓管路的消振點處，其出口連接主管路，其入口與補油泵2的出口相連接；安裝在基本液壓系統中的主泵1出口附近的參考壓力傳感器5采集壓力信號，通過A/D轉換模塊7后輸入控制器9；控制器處理后輸出信號通過D/A轉換模塊8和放大電路后控制壓電式節流閥4的開口；補油泵2通過壓電式節流閥4向主管路中注入小部分油液，消除壓力脈動波的谷值。這樣,安裝在節流閥與主泵出口之間的參考壓力傳感器采集壓力信號，通過A/D轉換模塊后輸入控制器，控制器處理后輸出信號，通過D/A轉換模塊和放大電路后控制壓電式節流閥的開口，補油泵向主管路中注入小部分油液，消除壓力脈動波的谷值。安裝在消振點附近的誤差傳感器檢測主管路中的殘余脈動，該壓力信號通過A/D轉換模塊后輸入控制器，作為控制器參數調整的參考依據。壓電式節流閥4的閥芯采用錐閥結構，驅動裝置是壓電陶瓷執行器，是由環型結構的壓電陶瓷薄片堆疊而成，閥芯的尾端與壓電陶瓷固結，并在壓電陶瓷的端部用彈簧來施加一定的預緊力。壓電式節流閥在輸入電壓為0時，壓電陶瓷不產生位移，閥開口為0。壓電式節流閥的壓電陶瓷伸長量為X時，補油泵經過節流閥注入主管路的油液流量Cd為流量系數；D為節流口直徑，m本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種入流式流體脈動主動控制支路，設置在被控基本液壓系統中的管道消振點處用以提供脈動消除或減小,其特征在于,包括補油泵(2)、溢流閥(3)、壓電式節流閥(4)、參考壓力傳感器(5)、誤差壓力傳感器(6)、A/D轉換模塊(7)、D/A轉換模塊(8)、控制器(9)和相應管路；壓電式節流閥(4)作為流體脈動主動控制的執行部件連接在液壓管路的消振點處，其出口連接主管路，其入口與補油泵(2)的出口相連接；安裝在主泵(1)出口附近的參考壓力傳感器(5)采集壓力信號，通過A/D轉換模塊(7)后輸入控制器(9)；控制器處理后輸出信號通過D/A轉換模塊(8)和放大電路后控制壓電式節流閥(4)的開口；補油泵(2)通過壓電式節流閥(4)向主管路中注入小部分油液，消除壓力脈動波的谷值。
【技術特征摘要】
1.一種入流式流體脈動主動控制支路，設置在被控基本液壓系統中的管道消振點處用以提供脈動消除或減小,其特征在于,包括補油泵(2)、溢流閥(3)、壓電式節流閥(4)、參考壓力傳感器(5)、誤差壓力傳感器(6)、A/D轉換模塊(7)、D/A轉換模塊(8)、控制器(9)和相應管路；壓電式節流閥(4)作為流體脈動主動控制的執行部件連接在液壓管路的消振點處，其出口連接主管路，其入口與補油泵(2)的出口相連接；安裝在主泵(1)出口附近的參考壓力傳感器(5)采集壓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉桓龍，季曉偉，柯堅，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：新型
國別省市：四川;51
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