[发明专利]一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及液压管路系统振动控制领域，更进一步对振动控制要求高的航空液压系统泵口管路油液脉动吸收领域。本发明尤其涉及一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器。

背景技术

飞机液压动力系统是飞机事故发生率最高，维修保障最为费时、费力、费钱的机载子系统，振动和噪声是导致其故障频发的一个主要原因。航空主泵口的流量/压力脉动是液压动力系统振动噪声产生的主要根源之一，其所占比例为56％。流量脉动与压力脉动相互耦合，流量脉动经由流体管路系统中的阻抗作用后变换为压力脉动，压力脉动作用于管道管壁上，形成脉动应力，脉动应力使管壁产生应变，过大的应变直接造成管壁破裂，而较小的脉动应力应变则在管路上产生振动。这种振动是非常复杂的，其幅值和频率的变化范围很大，主要原因是航空泵转速的大范围变化，航空泵内部流道结构和复杂的管路空间结构迫使流体流动产生的复杂湍流，航空柱塞泵的复杂机械振动，以及动力系统承受的来自飞机机体机械结构的复杂强迫激励等。这些振动一方面表现在管路管壁和管路支架振动上，另一方面，在流固耦合作用下，进一步刺激管路中的流量脉动，使其更为复杂。这种振动带来的危害是非常明显的，长期的持续振动会造成管路管壁和支架疲劳破坏，降低管路管壁和支架刚度，最终使管路及管路支架失效。尤其，随着飞机液压动力系统向高压高速高功重比方向发展，液压动力系统的振动和噪声更为剧烈。减小振动危害的一个最直接的途径是安装泵口管路滤波器，将一些对系统有害的脉动波滤去，以达到削减飞机液压动力系统流量脉动的目的。

传统泵口管路滤波器的设计思路是在系统全工作过程中，选定对系统危害最明显的脉动波频段，合理确定滤波器结构和参数，实现在有效通频带上的低衰减和在抑制频带上的高衰减特性。H型液压滤波器是飞机液压动力系统中研究和应用较多的一种滤波器，其设计过程中需要遵守两个原则，一是其固有频率与液压系统脉动波主频尽量接近，二是滤波器的容腔体积要足够大。按照这样的原则设计的滤波器，对一定频段范围内的脉动波有很好的吸收效果。但是这种滤波器也有其局限性，即不能吸收频率范围比较大的脉动波。

根据H型液压滤波器的原理，当滤波器的固有频率与脉动波频率接近时，便发生共振，此时液柱在小孔中振动的速度最快，摩擦损耗最大，吸收的脉动能量也最多。H型液压滤波器的纯阻损及固有频率与结构参数密切相关，即小孔直径d、长度l及滤波器容腔体积V，其固有频率计算式为

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其中，a为流体中的声速；A_i为小孔横截面积，d_i为第i个小孔直径；l为小孔长度；V为小孔容腔体积。

可以看出：小孔长度、孔径及滤波器容腔体积决定了滤波器的频率，而且使其与孔径呈线性关系，与孔长度呈非线性关系；此外，还可以看出，如果小孔的长度、孔径及滤波器容腔体积一旦确定，其频率即确定，也就只能吸收与该频率较接近的一定范围内的流量脉动。

但是在大多数液压系统工作过程中，泵口脉动波频率都不是单一的，都会随着系统工况变化而变。尤其对于飞机液压动力系统，当飞机完成“开车-地面加速滑行-爬升-巡航-机动-下降-地面减速滑行-停车”的整个工作周期时，航空主泵的转速和排量是大范围变化的，因此泵口的脉动波频率也随之而变。如此以来，采用上述方法设计的泵口管路滤波器是不能满足飞机液压动力系统全工作周期内吸收脉动的需求的。

针对这一缺陷，本发明提供一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，目的是为了使该滤波器的谐振频率适应液压系统工况的频率变化，以满足多种工况下吸收液压系统不同频率脉动波的需求，达到更好的滤波效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压泵口孔道参数不同的多孔管式变阻尼滤波器，使其能够根据液压泵转速变化，调整滤波器吸收脉动的阻尼孔内径，改变滤波器的阻尼，以达到消除多个频率段流量脉动，增大液压滤波器的消振频率范围，实现对不同频率流量脉动吸收的目的。