>[0013]圖1為本實用新型的一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置機械部分的縱向剖視圖。
[0014]圖2為電荷放大電路示意圖。
[0015]圖3可控電感型壓電分支電路示意圖。
[0016]圖4為本實用新型實施例液壓管路流體脈動主、被動一體化控制系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖5為控制器原理圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0019]本實用新型基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，如圖1、2、3所示，進口圓管1、出口圓管11的部分伸入衰減器腔體內(nèi)，且通過螺紋部分13與端蓋3相連。衰減器左右端蓋3與上下端蓋7之間通過開槽圓柱頭螺釘4連接;為了增大電荷放大電路27的輸出電壓，將PVDF壓電薄膜17并聯(lián)連接，并且在PVDF壓電薄膜兩側粘結鋁電極(15和16 )，從而制作成PVDF壓電薄膜傳感器；用環(huán)氧樹脂14將PVDF壓電薄膜17以及鋁電極進行包裹，再通過502粘合劑10將其粘合在上、下端蓋的內(nèi)壁上;在脈動衰減器上、下端蓋表面開通孔(6、
9、20和21)，從而將鋁電極上的引出線(5、8、18和19)引出。將上引出線(5和8)引出連接可控電感型壓電分支電路24，下引出線(18和19)引出連接電荷放大電路27;在位于衰減器腔體內(nèi)的進口圓管1、出口圓管11的側壁上布滿孔徑大小不均勻的微孔(22和23)。
[0020]本實用新型的控制對象是基本的液壓管路系統(tǒng)，一個典型的例子如圖4所示，由油箱、油濾、電機、阻塞栗、蓄能器、溢流閥、液壓管路和可調(diào)節(jié)流閥組成。具體的連接關系為:電機帶動柱塞栗從油箱中吸油，產(chǎn)生一定流量的高壓流體，若油液壓力達到溢流閥調(diào)定壓力時，直接溢流回油箱;若油液壓力未達到溢流閥調(diào)定壓力時，油液進入液壓管路中，在液壓管路末端安裝作為負載的可調(diào)節(jié)流閥，高壓流體流經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥回到油箱;其中，皮囊式蓄能器起到吸收脈動和穩(wěn)壓的作用，油濾過濾掉油液中的雜質(zhì)，溢流閥調(diào)定液壓系統(tǒng)中的最高壓力，起到安全保護的作用。
[0021]本實用新型是一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動主、被動一體化控制方法，包括以下幾個步驟:
[0022]第一步、如圖4所示，利用安裝在栗出口處的皮囊式蓄能器對液壓管路壓力脈動進行一定程度的被動衰減；
[0023]第二步、如圖4所示，基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動主、被動一體化控制方法采用PVDF(壓電薄膜)薄壁筒式液壓脈動衰減器作為流體脈動主、被動一體化控制的執(zhí)行元件；
[0024]第三步、如圖4所示，脈動衰減器采用內(nèi)插管單室擴張式結構，該結構屬于抗性衰減器的結構類型之一，可對液壓管路中的流體壓力脈動進行再次的被動衰減。以內(nèi)插管中軸面為對稱面，鋪設上、下層PVDF壓電層；
[0025]第四步、如圖4所示，將下層PVDF壓電層做成壓電薄膜傳感器，用于檢測液壓管道內(nèi)部的壓力脈動。利用PVDF壓電材料的正壓電效應，將脈動信號轉化為電信號，由于直接由PVDF壓電薄膜輸出的電荷或電壓信號十分微弱，所以只有當PVDF壓電薄膜傳感器與相匹配的前置電路相連接時，才能構成一個完整的信號輸出部分。將PVDF壓電薄膜傳感器視為電荷源，使其與電荷放大電路相連，電荷信號經(jīng)電荷放大電路轉化成電壓信號。輸出的電壓信號再通過A/D卡轉化成控制器可處理的數(shù)字信號，控制器對采集到的壓力脈動數(shù)據(jù)進行FFT變換，得到壓力振動頻譜，選擇基頻作為要進行脈動衰減的成分。采用自適應尋優(yōu)控制算法，將誤差壓力傳感器所測的衰減后的壓力脈動量大小作為控制目標，對分支電路的電路參數(shù)進行不斷地調(diào)整，直到誤差壓力傳感器測量到的壓力脈動最小，從而實現(xiàn)流體脈動的主動控制。
[0026]需要對第四步做如下補充說明:(1)由于源脈動流量含有多個正弦分量，一般情況下高頻流量脈動無法測量，但可以通過測量壓力脈動來進行分析，并且壓力脈動恰好又是衡量振動強度的直接指標，因此這里通過檢測壓力脈動作為評價液壓管路振動的指標，而且液壓系統(tǒng)中壓力脈動的頻率與流量脈動的頻率是一致的；(2)如圖5所示，自適應尋優(yōu)控制算法，這種算法就是在系統(tǒng)的振動控制過程中，按照某種優(yōu)化準則動態(tài)地調(diào)整有關控制參數(shù)，以使受控系統(tǒng)的輸出處于振動最小狀態(tài)的一種控制方法。此處以誤差壓力傳感器所測的消振后的壓力脈動量大小作為控制目標，被控對象為栗源系統(tǒng)，對采集到的壓力脈動數(shù)據(jù)進行FFT變換，得到壓力脈動頻譜，選擇其幅值最大的頻率點(即基頻)為要消振的成分。對分支電路中的可調(diào)電阻與可調(diào)電感值進行不斷地調(diào)整，使壓電系統(tǒng)的諧振頻率與脈動波的某個頻率相一致，從而控制液壓系統(tǒng)的振動響應，直到誤差壓力傳感器測量到的壓力脈動最小，從而實現(xiàn)流體脈動的主動控制。
【主權項】
1.一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，其特征在于，衰減器(31)的中部為一長方體密封腔體，腔體的左右兩端分別具有流入液壓流體的進口圓管(1)和流出液壓流體的出口圓管(11)，進口圓管(1)和出口圓管(11)的部分伸入衰減器腔體內(nèi)；腔體內(nèi)表面的上部和下部分別設置有PVDF壓電薄膜，PVDF壓電薄膜上置有將其兩面引出密封腔體外與外部形成電連接的引出線，即:用于與可控電感型壓電分支電路(24)連接的上引出線(5和8)和用于與電荷放大電路(27)連接的下引出線(18和19);衰減器腔體內(nèi)的進口圓管(1)、出口圓管(11)的側壁上布滿孔徑大小不均勻的微孔;衰減器腔體的內(nèi)徑大于進口圓管(1)和出口圓管(11)的內(nèi)徑，形成內(nèi)插管單室擴張式結構。2.根據(jù)權利要求1所述的基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，其特征在于，所述PVDF壓電薄膜采用多層疊合的結構，多層PVDF壓電薄膜并聯(lián)連接，并且在PVDF壓電薄膜兩側粘結鋁電極，環(huán)氧樹脂(14)將PVDF壓電薄膜以及鋁電極進行包裹，起到絕緣作用且保護PVDF壓電薄膜(17)避免與管道內(nèi)的流體接觸。3.根據(jù)權利要求1所述的基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，其特征在于，電荷放大電路(27)由運算放大器(30)、電荷放大器反饋電容(28)和反饋電阻(29)組成。4.根據(jù)權利要求1所述的基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，其特征在于，所述可控電感型壓電分支電路(24)由可控電感元件(25)和可控電阻元件(26)串聯(lián)組成，構成分支電路壓電阻尼系統(tǒng)。5.根據(jù)權利要求2所述的基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，其特征在于，所述微孔(22和23)的孔徑在0.1-0.3mm之間變化。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于壓電分流阻尼技術的液壓管路流體脈動衰減裝置，衰減器(31)的中部為一長方體密封腔體，腔體的左右兩端分別具有流入液壓流體的進口圓管(1)和流出液壓流體的出口圓管(11)，進口圓管(1)和出口圓管(11)的部分伸入衰減器腔體內(nèi)；腔體內(nèi)表面的上部和下部分別設置有PVDF壓電薄膜，PVDF壓電薄膜上置有將其兩面引出密封腔體外與外部形成電連接的引出線。本實用新型利用主動濾波衰減低頻脈動，被動濾波衰減中、高頻脈動，將主、被動濾波結合，既可保持液壓系統(tǒng)原有的動特性，又可在較寬頻帶內(nèi)提高脈動衰減效果。
【IPC分類】F16L55/033, F16L55/04
【公開號】CN205136942
【申請?zhí)枴緾N201520890474
【發(fā)明人】鄧斌, 楊帆, 柯堅, 王國志, 于蘭英
【申請人】西南交通大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月9日