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1、华中科技大学 硕士学位论文 某电液伺服系统噪声控制装置的理论与试验研究 姓名：胡军华 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：曹树平 20070128 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 电液伺服系统中的噪声不仅影响到液压元件的工作稳定性和寿命， 而且还会影响到 工作人员的生理健康，严重情况下还会导致事故的发生。随着液压伺服技术向高速、高 压和大功率方面发展,液压系统中的流体噪声也日趋严重,并且成为妨碍液压伺服技术 进一步发展的因素。因此，降低电液伺服系统中的流体噪声具有重大的意义，不但可以 改善工作环境，而
2、且可以提高系统总体的性能和寿命。 论文首先以某电液伺服系统为研究对象，介绍了系统中柱塞泵的流量脉动噪声、液 压冲击噪声、管路噪声和负载噪声等流体噪声的形成，得出了本系统中脉动噪声的频率 范围，并采取加装蓄能器、软管、多孔式消声器的方法进行噪声控制。为保证试验数据 处理的可信性，论文提出了误差显著度为0.05的试验数据处理方法。 其次，论文采取矩阵和管路的动态特性方程的建模方法建立管路共振特性、管路系 统中蓄能器降噪特性、软管降噪特性和多孔式消声器降噪特性的数学模型，并利用 Matlab工具进行仿真与计算，计算出不同频率段的共振管长，得出了蓄能器吸收压力脉 动和液压冲击的频谱图，以及软管和多孔式
3、消声器的结构参数对其降噪特性的影响曲 线。分析还得出伺服阀组前加装蓄能器能很好地吸收液压脉动和液压冲击；加大软管和 多孔式消声器的结构尺寸，可以加宽软管和多孔式消声器降噪频带。 最后，针对电液伺服系统普遍存在的低阻尼特点，论文采用动压反馈装置来提高系 统阻尼。 从液压缸活塞阶跃响应曲线看出， 动压反馈装置虽能提高电液伺服系统的阻尼， 但和系统存在着参数匹配的问题。 理论研究与试验表明， 论文采取的矩阵和管路动态特性方程的建模方法可很好地分 析管路系统的动态特性； 论文提出的降噪方法和设计的试验装置能很好降低本系统的流 体噪声。 关键词： 关键词： 流体噪声 蓄能器 多孔式消声器 软管 噪声控制
4、 动态特性方程 动压反馈 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract The noise of the electro-hydraulic servo system not only influences the working stability and longevity of hydraulic components, but also influences the missionarys healthy. In the worst, the accident would happen. With the hyd
5、raulic servo system development with high speed, high pressure and great power, the fluid-borne noise becomes more serious and it has become an important factor which limited the technologys evolution. So it is very important to reduce the fluid-borne noise of the electro-hydraulic servo systems. It
6、 not only can greatly improve the working environments but also can enhance the systems whole performance and longevity. In the first, an electro-hydraulic servo system was studied. In this work, the principles of the hydraulic piston pump pulsation noise, the hydraulic impact noise, the pipeline no
7、ise and the load-noise of the electro-hydraulic system were analyzed, and the range of pulsation noise frequency was brought out. In order to reduce the noises, the accumulator, hole-style muffler, soft tube and active pressure feedback-equipment were adopted. In order to guarantee the creditability
8、 of the testing data processing, this work brings forward a DP method whose error salient degree is not larger than 0.05. Secondly, with matrix methods and tube dynamic characters equations, the mathematic models of the tubes resonant specialties and the noise absorbing specialties of the accumulato
9、r in the tube system were built, and the mathematic models of the noise absorbing specialties of the soft tube and muffle were brought. With the Matlab computational tools and the simulation and the computation, the resonance-length was computed and the frequency-chart of the accumulator absorbing t
10、he pressure-pulsation and the hydraulic impact were educed. By the same method, the effecting curve according with the structural parameters of the noise absorbing specialties of the soft tube and hole-style muffle was depicted. From the research, it can be seen that mounting the accumulator before
11、the servo valve can absorb the hydraulic pressure pulsation noise and the hydraulic impact better, increasing the size of the soft tube and hole-style muffler can broaden the strip of the noise reducing frequency. In the end, to increase the damp of the electro hydraulic servo system which exits low
12、 damp generally, the active pressure feedback-equipment was adopted. The step respond curve of the hydraulic cylinders piston indicate that although active pressure feedback-equipment can increase the systems damp, the parameter should feet the systems needs. The theory study and experiments indicat
13、e that the model building methods which used matrix and tube dynamic characters equations can analyze the tube-systems dynamic characters. The noise reduction methods and equipments designed by the work can highly reduce the systems fluid-borne noise. Keywords: fluid-borne noise; accumulator; hole-s
14、tyle muffler; soft tube; noise control; dynamic characters equations; active pressure feedback. 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完
15、全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 _，在年解密后适用本授权书。 不保密 。 “”（请在以上方框内打） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 1.1 课题的来源、目的和意义课题的来源、目的和意义 本
16、课题为自选项目。 主要目的是降低某电液伺服系统中的压力冲击和压力脉动等流 体噪声。 噪声是一种频率不定和声强无规律地组合在一起的声音,它直接危及到人的情绪、 健康和工作环境,容易使工作人员产生疲倦,造成安全事故。 噪声作为一种公害已经日益 受到人们的重视。国际标准化组织(ISO)已经提出了噪声标准,液压传动中的噪声级一般 规定不超过7080dB。近年来,随着液压技术向高速、高压和大功率方面发展,液压系统 的噪声也日趋严重,并且成为妨碍液压技术进一步发展的因素。 电液位置伺服中的流体噪声不仅影响到系统元件的工作稳定和寿命， 而且还影响到 相关工作人员的生理健康，严重的情况下还会导致事故的发生。通过降低电液伺服系统 中的液压噪声可以大大改善工作环境和提高系统总体的性能和寿命。 当油液的流量或压力随时间发生变化时，则会在流体中产生周期性的压力波。这种 脉动在流体中产生周期性的压力波，将导致系统中元件和管路做周期性的振动，从而激 发噪声。由于压力波在管中产生反射、迭加、干涉
