【摘 要】
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随着液压系统向着高压高速发展,其振动噪声问题越来越严重,影响液压元件寿命和操作人员身心安全。液压马达作为液压系统重要的执行元件,其自身的振动与噪声是整个系统主要噪声贡献源之一。因此,研究马达内部激振源是降低马达辐射噪声的重要研究方向。由于马达结构紧凑,同时内部噪声源较多,存在激振源同频和倍频的现象,传统的频谱分析无法准确的识别噪声源,同时声强测量技术在进行小元件的测量时存在分辨率不足的问题,因此,
【基金项目】
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中央财政支持地方高校发展专项资金-人才培养和创新团队建设项目(闽财教函[2016]14号),流体动力与电液智能控制福建省高校重点实验室(闽财教函[2017] 151号);
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随着液压系统向着高压高速发展,其振动噪声问题越来越严重,影响液压元件寿命和操作人员身心安全。液压马达作为液压系统重要的执行元件,其自身的振动与噪声是整个系统主要噪声贡献源之一。因此,研究马达内部激振源是降低马达辐射噪声的重要研究方向。由于马达结构紧凑,同时内部噪声源较多,存在激振源同频和倍频的现象,传统的频谱分析无法准确的识别噪声源,同时声强测量技术在进行小元件的测量时存在分辨率不足的问题,因此,本文引入压缩感知理论方法,结合声强可视化技术,提高声强云图的分辨率以实现马达内部声源识别,为后续马达减振降噪提供理论指导。本文的主要研究工作如下:首先,建立斜轴式马达模型,分析其工作原理,对柱塞运动轨迹以及液压系统中存在的流量脉动进行理论分析推导。结合马达内部激振源的位置,分析马达内部的主要激振力并进行仿真分析。先通过Pumplinx软件建立马达的流体仿真模型,得到马达配流盘处流体振动力变化信息,再通过ADAMS和AMESim软件联合仿真,得到马达运动时柱塞撞击缸体所引起的振动力变化信息。其次,对马达进行模态分析,获得马达的模态分析结果,分析马达的振动变形。再以上述两种激振源信息为基础,结合有限元瞬态动力学分析方法,通过ANSYS中瞬态分析方法得到马达壳体和后端盖表面的振动位移响应,利用速度和位移云图描述马达表面结构变化。以ANSYS中得到的马达壳体和后端盖表面的振动信息作为声学边界条件,结合边界元分析方法,在LMS Virtual.Lab中仿真得到马达的声场云图和频率分布图,得到马达的噪声主要集中于0~3000Hz频率段。然后,对马达声强实验平台进行理论设计,并对声强测量网格进行加工,确定马达实验的软硬件设置,并且选定两组马达实验工况。再对马达声强按传统声强测量方式进行测量,获得三个方向视图的声强云图并且将其与对应马达视图进行比较,对云图中声强强点位置进行分析,辨识出其所代表的噪声源。最后,设计适用于马达声强重构的压缩感知理论,根据马达实验中测量网格和测量区域位置的布置,设计出适合实验数据维度的观测矩阵和稀疏矩阵,并且验证矩阵的不相关性。推导观测矩阵的数学表达,得到基于压缩感知理论的测点,并对测点进行实测,获得观测数据,利用重构算法对该数据进行声强云图的重现,并将之与传统声强实验获得的声强云图进行对比分析,验证算法有效性。本文特色之处在于将压缩感知理论和声强可视化结合,实现对马达流固噪声源的定位识别研究,也为微型元件声源识别提供思路。
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