兩自由度非線性諧振式液壓濾波器實(shí)驗(yàn)研究
2019年06月05日 09:08         所屬學(xué)院: []          點(diǎn)擊:


大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請書

 

 

項(xiàng)目編號      s201910536008                              

項(xiàng)目名稱 

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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人   高陽      聯(lián)系電話 13553043080 

所在學(xué)院        汽車與機(jī)械工程學(xué)院          

學(xué)     201721031209 專業(yè)班級 機(jī)械1712班  

指導(dǎo)教師            何志勇                  

E-mail       1352172312@qq.com           

申請日期             2019.4                 

起止年月          2019.4-2020.3             

長沙理工大學(xué)

 


     

 

1、本申請書所列各項(xiàng)內(nèi)容均須實(shí)事求是,認(rèn)真填寫,表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn),簡明扼要

2、申請人可以是個(gè)人,也可為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),首頁只填負(fù)責(zé)人?!绊?xiàng)目編號”一欄不填。

3、本申請書為大16開本(A4),左側(cè)裝訂成冊??删W(wǎng)上下載、自行復(fù)印或加頁,但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。

4、負(fù)責(zé)人所在學(xué)院認(rèn)真審核, 經(jīng)初評和答辯,簽署意見后,將申請書(一式兩份)報(bào)送××××大學(xué)項(xiàng)目管理辦公室。

 

一、 
基本情況

項(xiàng)目

名稱

兩自由度非線性諧振式液壓濾波器實(shí)驗(yàn)研究

所屬

學(xué)科

學(xué)科一級門:

工學(xué)

學(xué)科二級類:

機(jī)械類

申請

金額

      20000      元

起止年月

   2019 年 4 月至 2020 年3 

負(fù)責(zé)人

姓名

高陽

性別

民族

出生年月

19997 月

學(xué)號

201721031209

聯(lián)系

電話

宅:          手機(jī):13553043080

指導(dǎo)

教師

何志勇

聯(lián)系

電話

宅:          手機(jī):18932431726

負(fù)責(zé)人曾經(jīng)參與科研的情況

加入本田節(jié)能車隊(duì)并參加過本田節(jié)能大賽。為汽機(jī)學(xué)院CDIO實(shí)驗(yàn)班學(xué)生,已進(jìn)入導(dǎo)師的科研課題組學(xué)習(xí)。

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

 

1、主持湖南省自科基金項(xiàng)目(09JJ3087:液壓系統(tǒng)壓力脈動抑制的結(jié)構(gòu)振動方法研究。

窗體底端

2、窗體頂端

2、主持湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目2010FJ3003:挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)振動控制技術(shù)研究。

窗體頂端

3、參與國家自科基金項(xiàng)目51275059:基于耳蝸基底膜仿生原理的液壓系統(tǒng)流體脈動抑制方法。

 

指導(dǎo)教師對本項(xiàng)目的支持情況

 

對產(chǎn)品研制及實(shí)驗(yàn)測試分析進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo),對專利申報(bào)、論文撰寫與投稿進(jìn)行全程質(zhì)量把關(guān)。

 

項(xiàng)

姓   名

學(xué)號

專業(yè)班級

所在學(xué)院

項(xiàng)目中的分工

鄧雄耀

201721030423

機(jī)械1704

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造

羅雅云

201821030601

機(jī)械1806

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

試驗(yàn)臺搭建及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

馬偉剛

201721031234

機(jī)械1712

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)臺搭建

杜圣

201721031208

機(jī)械1712

汽車與機(jī)械工程學(xué)院

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析

二、 立項(xiàng)依據(jù)(可加頁)

(一) 項(xiàng)目簡介

針對液壓系統(tǒng)泵源輸出壓力脈動的沖擊性、周期性及多變性特點(diǎn),圍繞非線性振動構(gòu)件的原理設(shè)計(jì)、“液體-構(gòu)件”耦合振動建模及求解、自適應(yīng)共振系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題,研究“液-固”之間非線性能量轉(zhuǎn)移原理及液壓脈動抑制的技術(shù),為高壓液壓系統(tǒng)流體振動廣譜、自適應(yīng)控制提供全新的技術(shù)手段。

(二) 研究目的

液壓技術(shù)是國家的基礎(chǔ)技術(shù),廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域;是衡量國家工業(yè)化水平的一個(gè)重要標(biāo)志,直接影響到裝備制造業(yè)的強(qiáng)弱。隨著液壓系統(tǒng)向高壓大功率方向發(fā)展,液壓振動和噪聲已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的問題,其不僅影響系統(tǒng)性能,甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)失效、設(shè)備毀壞。

液壓系統(tǒng)的振動與沖擊來源于液壓系統(tǒng)本身固有特性及工作部件和液壓控制元件的瞬態(tài)擾動。其中,液壓系統(tǒng)壓力脈動引發(fā)的振動和噪聲沿管路傳播,直接導(dǎo)致管道的應(yīng)力脈動和機(jī)械振動。研究表明:流體壓力脈動幅值超過系統(tǒng)工作壓力的2.5%以上時(shí),則可能使管接頭松動或管夾墊子磨損,影響系統(tǒng)工作可靠性,縮短元件使用壽命,嚴(yán)重時(shí)可引起設(shè)備的災(zāi)難性破壞。

液壓系統(tǒng)流體脈動抑制是亟需解決的技術(shù)難題,使用合適的方法衰減壓力脈動對著液壓系統(tǒng)的減振降噪有十分重要的意義。目前,工程上廣泛使用的流體濾波器都是基于聲學(xué)消聲原理的抗性濾波模式。受抗性濾波機(jī)制影響,這種濾波器具有很強(qiáng)的頻率選擇性,且濾波頻帶窄, 結(jié)構(gòu)體積龐大,因而使用安裝受到空間限制,無法滿足實(shí)際使用需求。

我們設(shè)想,根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力動的“時(shí)間-頻率-能量譜”物理特性,仿照機(jī)械系統(tǒng)動力吸振器工作原理,設(shè)計(jì)一種特殊結(jié)構(gòu)的兩自由度非線性諧振系統(tǒng),優(yōu)化其立方剛度、阻尼及質(zhì)量系統(tǒng)匹配,在液壓流場中自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)廣譜頻率范圍內(nèi)脈動及沖擊能量的耗散,達(dá)到完美的液壓振動廣譜濾波消聲效果。

基于這一設(shè)想,本項(xiàng)目將從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面入手,對全新原理的兩自由度非線性諧振式液壓濾波器用于高壓液壓系統(tǒng)壓力脈動抑制進(jìn)行探索性研究,為液壓系統(tǒng)振動控制提供實(shí)用技術(shù)手段。

(三) 研究內(nèi)容

1、基于“液體-非線性振子”耦合諧振的液壓脈動抑制原理研究

通過對液壓柱塞泵結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)、流體脈動頻率、流體脈動能量三者之間的相互作用機(jī)理研究,建立泵出口液壓脈動的“時(shí)間-頻率-能量譜”數(shù)學(xué)計(jì)算模型、測試驗(yàn)證并確定參數(shù)識別方法

在此基礎(chǔ)上,探索諧振構(gòu)件在流場中的非線性動力學(xué)響應(yīng),研究諧振構(gòu)件與流體間的能量交換過程,建立構(gòu)件與流體脈動耦合諧振的理論模型,并利用小擾動分析方法對構(gòu)件在液壓脈動流中的振動響應(yīng)進(jìn)行研究,探討幾何參數(shù)(如結(jié)構(gòu)尺寸、諧振質(zhì)量、立方剛度、流體阻尼等)及運(yùn)行參數(shù)(如壓力、流量等)對構(gòu)件耦合諧振頻率響應(yīng)及能量耗散的影響。

同時(shí),考慮液壓系統(tǒng)高壓、大流量的運(yùn)行工況,結(jié)合振動頻率響應(yīng)及脈動能量耗散要求,保證結(jié)構(gòu)的靈巧性,制造硅樹脂纖維薄膜基體附加集中質(zhì)量的諧振構(gòu)件,設(shè)計(jì)合適的阻尼結(jié)構(gòu),達(dá)到系統(tǒng)對脈動能量傳遞及耗散效果。

2、兩自由度非線性諧振式濾波器研制

兩自由度非線性諧振構(gòu)件耗散流體脈動能量模型如圖1所示。其原理是在單自由度非線性諧振構(gòu)件后附加一個(gè)二級非線性諧振構(gòu)件,對系統(tǒng)脈動能量進(jìn)行串聯(lián)衰減。相關(guān)研究表明:二級非線性諧振構(gòu)件的立方剛度K及阻尼C越小,非線性諧振構(gòu)件的振動抑制效率下降越慢,非線性諧振構(gòu)件的振動抑制效率越高。

 

1 兩自由度非線性諧振構(gòu)件耗散流體脈動能量模型

兩自由度非線性諧振式濾波器結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。一級非線性諧振構(gòu)件結(jié)構(gòu)包括柔性膜附加大剛性質(zhì)量塊、阻尼孔、液體容腔及液體阻尼;二級非線性諧振構(gòu)件結(jié)構(gòu)包括柔性膜附加小剛性質(zhì)量塊、氣體容腔及氣體阻尼。這樣,二級非線性諧振構(gòu)件的立方剛度K及阻尼C均比一級非線性諧振構(gòu)件小。

根據(jù)結(jié)構(gòu)模型,我們需要確定的是各級非線性諧振構(gòu)件系統(tǒng)中立方剛度K、阻尼C、質(zhì)量m的合適大小及相互比例關(guān)系,最優(yōu)能量傳遞條件及有效工作帶寬等。

 

2 兩自由度非線性諧振式濾波器結(jié)構(gòu)模型

3、兩自由度非線性諧振式濾波器試驗(yàn)研究

測試試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案如圖3所示:

按照測試試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案,試驗(yàn)研究的思路是:

1)依據(jù)理論分析得出的濾波器相關(guān)設(shè)計(jì)及性能數(shù)據(jù),調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速,改變泵源輸出脈動頻率。

2)在穩(wěn)態(tài)工況下,針對兩自由度非線性諧振濾波器進(jìn)行測試,采集濾波器前后的相關(guān)數(shù)據(jù),對壓力信號進(jìn)行時(shí)域和頻域?qū)Ρ确治觯⑼ㄟ^流量信號和速度信號的引證,得出壓力脈動衰減程度和衰減率,驗(yàn)證濾波器的濾波性能,迭代改進(jìn)樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。

3)在動態(tài)工況下,同理測試兩自由度非線性諧振濾波器對沖擊載荷的響應(yīng)和衰減性能。

4)在全帶寬范圍內(nèi)測試兩自由度非線性諧振濾波器的濾波特性,驗(yàn)證理論成果并評價(jià)濾波效果。

 

3測試試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案

總之,本項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)理論研究、產(chǎn)品制作、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及工程實(shí)踐相結(jié)合,注重學(xué)科交叉,充分利用其它行業(yè)和領(lǐng)域已取得的先進(jìn)成果。

(四) 國、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

液壓泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性決定了輸出的流量不是恒定而是變化的泵的輸出流量遇到系統(tǒng)負(fù)載阻抗后形成系統(tǒng)壓力,從而決定了輸出流量壓力的周期性和動態(tài)性[1]。直接在脈動源處消除流的振是降低液壓脈動最自然的方法。如優(yōu)化液壓泵的設(shè)計(jì)、合理布置管路及元件等。但由于系統(tǒng)負(fù)載特性的多樣性,高壓液壓油與液壓元件的耦合作用,使液壓能在液壓系統(tǒng)中的傳遞呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的動力學(xué)特征。因此,需要研究液壓系統(tǒng)的動力學(xué)行為,掌握液壓脈動產(chǎn)生和傳播的機(jī)理及特征,從液壓系統(tǒng)負(fù)載匹配的視角尋找降低壓力脈動的方法。

流體濾波器就是從負(fù)載系統(tǒng)出發(fā)來衰減壓力脈動被動式濾波器,其原理來源于氣體消聲器,分為阻性濾和抗性濾波兩大類。阻性濾波雖然濾波頻帶較寬,但低頻性能差,壓力損失大而無法應(yīng)用??剐詾V波器是在管道上接截面突變的管段或旁接共振腔,利用阻抗失配使壓力波在阻抗突變的界面處產(chǎn)生反射達(dá)到濾波目的。如蓄能器、擴(kuò)張室型消音器、旁支共鳴器、赫姆霍茲共鳴器以及多腔共鳴器等,其結(jié)構(gòu)及理論研究已非常成熟[2]。

目前常用擴(kuò)張室型及干涉型抗性濾波器結(jié)構(gòu)形式相對固定,只對特定頻率點(diǎn)及狹窄頻段才有良好濾波效果,無法自動調(diào)節(jié)諧振頻率以適應(yīng)工況變化,因而限制了其應(yīng)用范圍。

鑒于常見被動式濾波器的應(yīng)用不足,國內(nèi)外學(xué)者提出了多種主動消振策略,通過檢測脈動源,自動引入與初級脈動源幅值相等、相位相反、隨初級脈動源變化的次級脈動源進(jìn)行疊加,實(shí)現(xiàn)脈動的主動衰減 [3,4]。主動式脈動衰減器的工作本質(zhì)是通過對系統(tǒng)施加反向能量來衰減脈動,一旦匹配失當(dāng)反而會加大原系統(tǒng)的脈動,具有成本高、可靠性差等問題,目前大都還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

結(jié)構(gòu)耦合振動式氣體消聲原理為液壓系統(tǒng)脈動控制提供了借鑒[5]。濾波器利用構(gòu)件與流體的耦合共振將流體脈動能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動能量來控制和衰減,能在某一小頻段范圍內(nèi)達(dá)到良好使用效果[6]。

1所示,奧地利的MIKOTA[7]設(shè)計(jì)了一種由活塞和液壓彈簧構(gòu)成的緊湊型液壓脈動衰減器,彈簧起著對中和支撐活塞的作用;活塞與配合孔之間的間隙能平衡腔體內(nèi)外壓力,以適應(yīng)各種壓力等級;通過調(diào)節(jié)腔體容積可以改變等效液壓彈簧剛度的大小,從而改變衰減器固有振動頻率。

密歇根大學(xué)的Sripriya Ranlamoorthy研究結(jié)果也表明,液壓系統(tǒng)中若能夠加入結(jié)構(gòu)聲學(xué)消聲器,其吸聲頻帶和衰減效果良好[8]。此后,高鋒等設(shè)計(jì)了一種機(jī)械彈簧耦合振動式脈動衰減器,通過改變疊加彈簧個(gè)數(shù)調(diào)整剛度,并在28 MPa的高壓高速下取得明顯的試驗(yàn)效果[9]。

 

圖1結(jié)構(gòu)共振式液壓脈動衰減器

與常規(guī)C型、K型、T型、H型等抗性濾波器相比,結(jié)構(gòu)共振式濾波器同樣存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、工作頻率較窄等不足,沒有明顯使用優(yōu)勢。

為此,賀尚紅、何志勇等提出利用機(jī)械諧振式脈動補(bǔ)償器消減流體壓力脈動。其思路是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、靈巧的多自由度的機(jī)械諧振機(jī)構(gòu),在較寬頻率范圍內(nèi),使任意頻率成份的流體脈動都可以對應(yīng)一個(gè)與之諧振的吸振系統(tǒng),將液壓脈動最大限度地轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動,再通過內(nèi)部阻尼消耗振動能量,則可獲得廣譜高效的液壓脈動抑制效果[10]。

隨后,賀尚紅、何志勇及其團(tuán)隊(duì)分別對單薄板[11]、多薄板[12,13]、預(yù)張拉膜片[14,15]等機(jī)械諧振流體濾波器進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,該種類型的脈動衰減器在501000Hz的范圍內(nèi),插入損失可達(dá)10 dB以上,脈動抑制效果較好。結(jié)果同時(shí)顯示,與預(yù)張拉膜片式濾波器相比,薄板諧振濾波器對流體脈動頻率響應(yīng)靈敏度要差,濾波頻帶范圍稍窄,且系統(tǒng)壓力損失大,但脈動抑制效果明顯。

但相關(guān)文獻(xiàn)研究也表明,柔性材料式脈動衰減器的衰減特性隨系統(tǒng)壓力變化而變化,而薄板式脈動衰減器也面臨著工作頻帶窄的問題[16]。因此,結(jié)構(gòu)緊湊性好、通用性高、頻帶寬、頻率適應(yīng)性強(qiáng)是未來液壓脈動衰減器的發(fā)展趨勢。

機(jī)械系統(tǒng)中,振動能量在不同的非線性模態(tài)間傳遞是廣泛存在的現(xiàn)象。非線性耦合關(guān)系使得振動能量可以在具有不同頻率的非線性模態(tài)之間傳遞,由于非線性系統(tǒng)中可以發(fā)生主共振、超諧振和次諧振,所以即使當(dāng)兩個(gè)不同非線性模態(tài)間的模態(tài)頻率差別很大時(shí),能量傳遞同樣可以產(chǎn)生[17],該成果已研制成單自由度非線性動力吸振器(工作原理如圖2所示應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程及航空航天領(lǐng)域的減振系統(tǒng)。

 

圖2 單自由度非線性動力吸振器能量傳遞示意圖

研究表明,非線性諧振構(gòu)件中引發(fā)最優(yōu)靶能量傳遞的初始能量與立方剛度k大小成反比,即k越小,系統(tǒng)對頻率響應(yīng)越靈敏,吸振越快[18];合理設(shè)計(jì)NES系統(tǒng)中的阻尼比,能使非線性能量阱吸振效果更佳[19]。

非線性動力吸振器的工作原理為液壓系統(tǒng)脈動控制提供了借鑒。但是,與機(jī)械系統(tǒng)的減振消聲濾波器不同的是,液壓濾波器結(jié)構(gòu)還必須適應(yīng)液壓油的高壓、大流量、沖擊載荷、流體介質(zhì)低壓縮性及腐蝕等工況要求。

我們設(shè)想,根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力動的“時(shí)間-頻率-能量譜”物理特性,仿照NES的工作原理,設(shè)計(jì)一種特殊結(jié)構(gòu)的兩自由度非線性諧振系統(tǒng),優(yōu)化其立方剛度、阻尼及質(zhì)量系統(tǒng)匹配,在液壓流場中自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)廣譜頻率范圍內(nèi)脈動及沖擊能量的耗散,達(dá)到完美的液壓振動廣譜濾波消聲效果。

這正是申請者提出的立項(xiàng)基本出發(fā)點(diǎn)。

(五) 創(chuàng)新點(diǎn)與項(xiàng)目特色

1、提出在液壓系統(tǒng)中以兩自由度非線性諧振構(gòu)件與流體脈動耦合共振方式消減液壓脈動的新機(jī)制,突破傳統(tǒng)抗性濾波器的濾波消聲局限。

2、設(shè)計(jì)寬頻“液體脈動能量-結(jié)構(gòu)諧振”的高效頻率響應(yīng)及振動能量傳遞耗散的流體濾波器,實(shí)現(xiàn)液壓脈動及沖擊的自適應(yīng)濾波衰減效果。

(六) 技術(shù)路線、擬解決的問題及預(yù)期成果

一、項(xiàng)目的技術(shù)路線

液壓系統(tǒng)在各行各業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛,然而,由于容積式泵的結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)致的流體脈動為系統(tǒng)的安全工作帶來了隱患。而實(shí)現(xiàn)高壓液壓系統(tǒng)流體振動的自適應(yīng)控制一直是行業(yè)設(shè)計(jì)人的夢想,國內(nèi)外研究者為此付出大量的努力,但一直未能獲得有效突破。

因此,要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目既定的目標(biāo),需要從最新的理論研究,產(chǎn)品研發(fā)中尋找突破。本項(xiàng)目學(xué)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)研究和產(chǎn)品資料的基礎(chǔ)上,充分了解當(dāng)前主流技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用狀況,吸取經(jīng)驗(yàn)取長補(bǔ)短。發(fā)揮本項(xiàng)目組前期研究基礎(chǔ)優(yōu)勢,充分利用本領(lǐng)域的最新研究成果,完成項(xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目將通過理論分析,設(shè)計(jì)制造兩自由度非線性諧振式濾波器樣機(jī),在現(xiàn)有的專用液壓脈動測試實(shí)驗(yàn)臺(圖4上進(jìn)行濾波器特性試驗(yàn),以實(shí)際測試數(shù)據(jù)來檢測理論分析結(jié)果的正確性、有效性和穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)方案如下:

4 液壓脈動測試實(shí)驗(yàn)臺

1、圖4所示,用流量脈動比較顯著的7柱塞泵作為液壓脈動源,液壓泵由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動。通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整液壓泵的流量脈動頻率,以獲得盡量寬的脈動頻率范圍。

2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用終端節(jié)流加載、截止沖擊加載等方式模擬系統(tǒng)負(fù)載變化,測試液壓濾波器在不同瞬態(tài)負(fù)載及穩(wěn)態(tài)負(fù)載下的使用工況參數(shù)。

3、試驗(yàn)主要測量的參數(shù)有:液壓泵轉(zhuǎn)速、濾波器前后瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)流量與壓力、直鋼管管壁應(yīng)力等。測量數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),進(jìn)行在線和離線分析。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的流量傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器主要用實(shí)驗(yàn)過程的監(jiān)測和數(shù)據(jù)對比。

4、對于每一個(gè)工況點(diǎn),通過濾波器前后的各兩組壓力測試數(shù)據(jù),結(jié)合各自的動態(tài)阻抗,通過相關(guān)數(shù)學(xué)處理,可得到待測濾波器的四極子傳遞矩陣。通過設(shè)計(jì)新的動態(tài)阻抗,則可以對測試的傳遞矩陣模型進(jìn)行驗(yàn)證。

5、在獲得各位置點(diǎn)的壓力信號后,在頻域內(nèi)可得到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)任意兩位置壓力比的幅頻和相頻,與仿真結(jié)果比較,驗(yàn)證理論模型的正確性和精確性。

6、對比測試濾波器前后動態(tài)壓力,獲得濾波器的傳遞損失和插入損失,評價(jià)濾波器濾波性能。

7、對比加裝濾波器前后的直鋼管振動模態(tài)分析結(jié)果,評價(jià)濾波器的工程應(yīng)用效果。

8、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對分析并秉承迭代求精的開發(fā)策略,完成濾波器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品研發(fā),為流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流體管路匹配、流體振動的抑制方法提供技術(shù)手段。

二、預(yù)期成果

1、設(shè)計(jì)制造出兩自由度非線性諧振式濾波器樣機(jī)1臺;

2、發(fā)表論文1-2篇;

3、申報(bào)專利1-2項(xiàng)。

(七) 項(xiàng)目研究進(jìn)度安排

2019.4-2019.8,通過理論分析,設(shè)計(jì)制造出1臺兩自由度非線性諧振式濾波器樣機(jī),申報(bào)專利1-2項(xiàng);

2019.9-2019.11,通過初步實(shí)驗(yàn)測試,驗(yàn)證濾波器性能,完善濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)測試,得到濾波器性能最佳結(jié)果;

2019.12-2020.3,撰寫論文投稿,并準(zhǔn)備結(jié)題報(bào)告。

(八) 已有基礎(chǔ)

1. 與本項(xiàng)目有關(guān)的研究積累和已取得的成績

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員均來自長沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院本田節(jié)能車隊(duì)。車隊(duì)成員2018賽季—第十二屆全國Honda節(jié)能競技大賽,取得了“EV組全國第九名的成績,燃油組全國第31名的好成績”,其中EV組首次獲得“優(yōu)秀車隊(duì)獎(jiǎng)”。通過在車隊(duì)的學(xué)習(xí),項(xiàng)目組成員具有熟練的三維級二維建模能力,對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有深厚的基礎(chǔ)。

目前,項(xiàng)目組大部分成員已加入學(xué)院CDIO實(shí)驗(yàn)班,在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下,對流體力學(xué)、液壓傳動等知識有了深刻的理解;對液壓系統(tǒng)流體脈動產(chǎn)生的機(jī)理和常用濾波器性能掌握比較清楚,并在老師指導(dǎo)下初步設(shè)計(jì)了第一代兩自由度非線性諧振式濾波器樣機(jī)。此外,項(xiàng)目組成員熟悉學(xué)院液壓脈動測試實(shí)驗(yàn)臺及杭州憶恒數(shù)據(jù)采集與分析儀等實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作原理和使用,這些為產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

我們相信在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和項(xiàng)目組成員的共同努力下,充分發(fā)揮小組成員的才智和專業(yè)特長,能夠順利地完成兩自由度非線性諧振式液壓濾波器實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目。

2. 已具備的條件,尚缺少的條件及解決方法

1液壓實(shí)驗(yàn)平臺

學(xué)院自行設(shè)計(jì)定制了“液壓系統(tǒng)振動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”,該系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)平臺、加載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)五大部分組成。通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)加載來測試不同工況下液壓系統(tǒng)壓力脈動及管道振動信號,進(jìn)行在線和離線分析。

試驗(yàn)平臺采用固定臥式結(jié)構(gòu),配有導(dǎo)軌、固定座、活動座等,方便不同長度尺寸濾波器及被測鋼直管的安裝拆卸。

系統(tǒng)最大壓力31.5 Mpa,額定工作壓力28 Mpa,工作環(huán)境溫度:-10+40℃,工作環(huán)境濕度<85%,工作油溫范圍:-10+70℃,手動變量柱塞泵額定排量:23ml/rev,變頻電機(jī)穩(wěn)定調(diào)速范圍:200rpm~3000rpm。

2測試及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

16通道高速數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)、dSPACE實(shí)時(shí)仿真與控制平臺,動態(tài)分析儀。

3軟件平臺

TINKER分子模擬程序包、Labview虛擬儀器系統(tǒng)、Matlab軟件系統(tǒng)、AMEsim液壓仿真系統(tǒng)。

4尚缺少的試驗(yàn)條件

數(shù)據(jù)測試用壓力和流量傳感器、耐高壓和腐蝕的柔性膜片。

 

 

 

 

 

三、 經(jīng)費(fèi)預(yù)算

開支科目                    

預(yù)算經(jīng)費(fèi)

(元)

主要用途       

階段下達(dá)經(jīng)費(fèi)計(jì)劃(元)

前半階段

后半階段

預(yù)算經(jīng)費(fèi)總額

20000

 

20000

0

1. 業(yè)務(wù)費(fèi)

9800

 

9800

0

1)計(jì)算、分析、測試費(fèi)

400

打印裝訂費(fèi)

400

0

2)能源動力費(fèi)

400

試驗(yàn)測試水電費(fèi)

400

0

3)會議、差旅費(fèi)

1200

調(diào)研及樣機(jī)試制單位聯(lián)系

1200

0

4)文獻(xiàn)檢索費(fèi)

4200

專利查新及申請費(fèi)

4200

0

5)論文出版費(fèi)

3600

論文版面費(fèi)

3600

0

2. 儀器設(shè)備購置費(fèi)

5400

壓力、流量傳感器購置

5400

0

3. 實(shí)驗(yàn)裝置試制費(fèi)

4000

兩自由度非線性諧振式濾波器樣機(jī)制作

4000

0

4. 材料費(fèi)

800

試驗(yàn)臺液壓油更換

800

0

學(xué)校批準(zhǔn)經(jīng)費(fèi)

20000

 

20000

0

四、 指導(dǎo)教師意見

  項(xiàng)目以泵源液壓系統(tǒng)壓力脈動衰減為研究目的,實(shí)驗(yàn)分析兩自由度非線性諧振濾波器的性能,立意新穎,方案可行,成果可期。同意指導(dǎo)。

 

 

 

                                           

 

導(dǎo)師(簽章):

年  月   日

五、 院系大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專家組意見 

 

    推薦校級項(xiàng)目

                                     

專家組組長(簽章):

年  月   日

六、 學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專家組意見

 

 

     推薦省級項(xiàng)目

                            

 

 

負(fù)責(zé)人(簽章):

年  月   日

七、 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見

 

 

     同意

 

 

負(fù)責(zé)人(簽章):

年  月   日

 

 

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