摘 要

液压系统谐振是液压系统普遍存在的问题之一，谐振的发生不仅会使系统产生较大幅度的振动和噪声，较大的压力冲击和流量脉动，而且会降低液压设备精度，损伤精密液压元件使用性能，因此解决液压系统谐振问题刻不容缓。

本文首先通过分析导致液压系统谐振的两个关键因素：压力冲击和流量脉动的形成机理，初步了解压力冲击和流量脉动的影响因素，从而为正确探究液压系统谐振的形成机理和产生原因奠定基础。

其次通过数学建模，揭示具体液压工况下产生谐振条件的公式结论，这为深入分析液压系统谐振的流体动力学特性和通过研究蓄能器动态特性来减振奠定了基础。

最后，以系统性研究的观点，初步建立蓄能器数学模型，应用AMESim仿真软件，对蓄能器动态特性进行模拟仿真，得出蓄能器动态特性对液压系统谐振的影响，从而为通过设置蓄能器动态参数来解决液压系统谐振问题提供理论依据。

关键词：压力冲击；流量脉动；蓄能器；液压谐振

Abstract

Hydraulic system resonance is one of the common problems in hydraulic system, the occurrence of resonance will not only cause the system to produce a large amplitude of vibration and noise, greater pressure impulsion and flow pulsation, but also reduce the accuracy of hydraulic equipment, damage precise hydraulic components. So it is urgent to solve the problem of hydraulic system resonance.

In this paper, the two key factors that cause the resonance of the hydraulic system are analyzed firstly: the formation mechanism of pressure impulsion and flow pulsation, preliminarily understanding influence factors of pressure impulsion and flow pulsation, So as to explore the formation mechanism of the hydraulic system resonance.

Secondly, open out a formula of the resonance condition in the specific hydraulic circumstances by establishing mathematical model. This has laid a foundation for further analysis of the hydrodynamic characteristics of the hydraulic system resonance and the study of the dynamic characteristics of the accumulator.

At last, preliminarily establishing accumulator mathematical model with a systematic study of the point of view, the paper uses ‘AMESim’to emulate the dynamic characteristics of the accumulator, obtains the influence of the dynamic characteristics of the accumulator on the resonance of the hydraulic system, so as to provide the theoretical basis for solving the resonance of hydraulic system by setting the dynamic parameters of the accumulator.

Key Words: pressure impulsion; flow pulsation; accumulator; hydraulic system resonanc

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本课题的研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本课题的研究目标和研究内容 3

第2章 液压谐振系统中压力冲击和流量脉动 4

2.1 液压系统压力冲击的物理本质 4

2.2 压力冲击的相关计算 5

2.3 液压系统流量脉动的物理本质 8

2.3.1 液压泵产生的压力脉动源 9

2.3.2 流体在管道中的压力脉动与振荡 11

2.3.3 流体通过液压阀产生的压力脉动 12

2.3.4 流体通过液压缸产生的压力脉动 12

第3章 液压谐振条件的流体动力学特性探究 13

3.1 液压系统谐振的动态特性 13

3.2液压系统谐振条件的数学推导 15

第4章 蓄能器数学模型建立及仿真实验 19

4.1蓄能器的分类 19

4.2蓄能器的作用 20

4.3 皮囊式蓄能器中各组成部分的数学分析 21

4.3.1气腔中气体数学模型建立 21

4.3.2油腔中压力油数学模型建立 22

4.3.3 压力油阻尼系数的确定 23

4.3.4 气腔中气体阻尼系数的确定 24

4.3.5 气腔中气体刚度的确定 24

4.3.6 皮囊式蓄能器整体数学模型的建立 24

4.4 蓄能器模型仿真分析 24

4.4.1 AMESim简介 25

4.4.2 创建草图，搭建系统 25

4.4.3 给模型各元件分配子模型 26

4.4.4 给模型各元件设置参数 27

第5章 结论与展望 32

参考文献 33

致 谢 34

第1章 绪 论

1.1 本课题的研究背景和意义

随着科学技术的不断进步，工业正以前所未有的速度迅猛发展，液压系统在机械、化工、能源，乃至航空航天等高精尖领域的应用越来越广。相比于其他传动系统，液压系统具有灵活性高、适应性广以及易于实现自动控制等诸多优点，但同时也存在着一些不容忽视的缺陷和不足，例如油液易泄漏、传动效率低下、污染周边环境、体积笨重等问题，其中液压系统的谐振现象越来越受到工程技术人员的关注。

动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油等五部分构成了一个完整的液压系统。液压泵负责整个液压系统的动力驱动，液压缸负责液体的压力能与机械能的相互转化，从而驱动负载作直线往复运动或回转运动，各种液压阀负责调节和控制液体的压力、流量和方向，辅助元件包括油箱、滤油器、油管和管接头等附件。在液压系统的工作过程中，当突然打开或关闭各种液压控制阀，就会使管道中油液的压力产生波动，甚至产生的瞬时峰值压力是额定工作压力的数倍，当系统振动的频率接近于系统的固有频率时，就会发生液压系统的谐振问题。