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ATOS電磁閥無鉸式斜軸泵的振動特性及減振
點擊次數：608 發布時間：2015-10-23
ATOS電磁閥無鉸式斜軸泵的振動特性及減振
ATOS電磁閥無鉸式斜軸泵具有耐沖擊、工作可靠、壽命長、擺角大、抗污染能力強等優點，因而在礦山、工程機械中獲得了廣泛的應用。但該種泵在工作中存在明顯的振動現象，且振動隨擺角的增加而加劇。振動破壞了泵的工作性能，降低了可靠性，也成了發展具有高功率密度的大擺角泵的主要障礙。因此，必須充分認識該種泵振動的特性和產生機理，設法減振，降低危害。
1振動的形式斜軸泵的缸體和主軸盤間存在轉角差。在泵運轉過程中，此轉角隨主軸盤轉角和轉角差的改變而變化4>是某無鉸式斜軸泵轉角差的實測變化曲線。測試時，主軸盤的轉速是連續變化的。剛開始運轉時，缸體以連桿和柱塞內壁間的結構間隙所允許的轉角差（以下簡稱結構轉角差）緊隨主軸盤運轉，轉角差按（）上部的陰影線邊界脈動變化，轉角增加后，轉角差也增加，按（）中粗實線表示的形式變化。隨著轉速的繼續增加，轉角差變化加劇。當轉速增加至《*600i/min時，轉角差按照（b）所示的形式變化。缸體時而滯后，時而超前于主軸盤運轉，具有明顯的共振特征。轉速再升高，轉角差又減小，按（）中的粗實線形式變化。轉角差的這種變化表明：缸體并不是以固定不變的轉速緊隨主軸盤運轉，即缸體產生了相對于主軸盤的扭轉振動3主軸盤轉角差主軸盤轉角差*（叫共振a低速轉角差及其變化是該無鉸式斜軸泵的扭振平均振幅變化曲線，從圖中可看出，在低速區的平均振幅較小，隨著轉速的增加，扭振經歷了一個較寬的共振區，且值多次增大和減小，其變化無明顯的周期性。振幅的這種變化表明：缸體扭振系統為一多自由度系統，振動的形式為非周期受迫扭轉振動3轉速由泵的結構和運動分析可知：斜軸泵的缸體是靠連桿和柱塞內壁的接觸而撥動的。在每一瞬時，只有一根（或二根）連桿和柱塞內壁相接觸而處于工作狀態。當前一根（或二根）連桿退出工作后，后面的連桿才進入工作，兩者之間有間歇。進入工作的連桿對缸體有沖擊作用，使缸體的轉速增加，轉角差減小。
在前一根連桿退出工作，后一根連桿尚未進入工作的交替下，缸體的轉速降低，轉角差又擴大。以后將重復上述過程，使轉角差反復增大和減小。從缸體的轉速變化曲線上也可看出：在連桿進入和退出工作的交替處，轉速有突變。這說明連桿對缸體的驅動是不均勻的，正是這種不均勻驅動引發了缸體相對于主軸盤的扭轉振動。
由泵的受力分析可知，在柱塞壓力的作用下，在連桿和柱塞的鉸點處會產生一個沿著連桿軸線的力F.因連桿軸線相對于缸孔軸線有一偏角a該力F又可分解成沿缸孔軸線分力F及沿缸孔分布圓切線方向的分力Ft（見）。Ft通過柱塞作用到缸體上，對缸體的回轉軸線產生了一個和缸體旋轉方向相反的力矩。
因該力矩是因連桿偏斜而產生，所以稱之為偏斜力矩。
其產生原理如所示。圖中的Y為主軸盤擺角，R為缸孔軸線和缸體軸線間的徑向距離，為缸體和主軸盤的轉角差，a為連桿軸線相對于缸孔軸線的偏角，為主軸盤轉角，為液體壓力。圖中表示的是缸體滯后時的情況，偏斜力矩的方向和缸體轉動方向相反，使轉角差有擴大的趨勢。當缸體超前傾斜變為向后傾X：侯波男1958年生酬* 1982年1蝣于合肥工業大學機械系現在淮南工業學厲斜。偏斜力矩的方向又變得和缸體轉動方向相同，同樣使轉角差有擴大的趨勢。由于連桿都具有一定的彈性，處于工作狀態的那根連桿在偏斜力矩的作用下將產生彎曲變形，使得實際轉角差大于結構轉角差。當被彎曲的連桿退出工作后，所儲存的彈性能又釋放出來，對缸體施加了一個和旋轉方向相同的恢復力矩。
此力矩使缸體獲得了向前的加速運動的加速度，轉角差又減小。若柱塞數為Z，上述過程在缸體轉動一周內將重復2Z次，使轉角反復增大和減小。結果使轉角的變化幅度加大，加強了缸體的扭轉振動，即對缸體扭轉產生了激勵作用。
偏斜力矩的產生如所不，單根連桿偏斜力矩的大小為：戶一泵工作壓力，MPa；a―連桿偏角；R―缸體分布圓半角，m；d―柱塞直徑，m.由于連桿偏角《隨主軸盤（或缸體）的擺角增大而增大，致使Mp；也隨擺角增加而增大。所以，擺角越大，Mp對缸體扭振的激勵作用越強，扭振越劇烈。
偏斜力矩的變化周期也和轉角差相同，奇數柱塞時：周期角：9=n/Z由于轉角差會使所有的連桿都發生偏斜，因而作用在缸體上偏斜力矩應為處于壓油區內的《根桿所產生的Mp的疊加，即結果使作用在缸體上的偏斜力矩加大，處于工作狀態的那根連桿產生了較大的彎曲變形，從而加強了對缸體扭振的激勵作用。由（4）式可知，Mp的變化頻率和主軸盤轉速成正比。所以在轉速增加過程中，當Mp的變化頻率接近缸體扭振系統的某階固有頻率時，即會激起共振。
Mp的變化雖然具有周期性，但平均振幅的變化并不具有周期性。這說明缸體扭振系統為一非線性系統3（具有非線性阻尼力，如結構阻尼、摩擦阻尼統為一多自由度系統，若按簡化后的力學模型建立振動方程，再行求解振動特性參數，將顯得十分繁雜又不。但可用該減振器是禾娜性使口缸體之間產生相對運動，從而在兩者的接觸表面間產生了一個始終和缸體振動方向相反的摩擦阻力矩來消耗扭轉振動的能量，減小振幅。所產生摩擦力的大小和套筒的質量及接觸表面間的摩擦系數有關。所產生的摩擦力應大于臨界值，才能有效抑制共振套筒內部應裝有摩擦系數較大的非金屬材料制成的耐磨襯套，以增大摩擦力，減小對缸體表面的磨損，降低噪聲。
干摩擦阻尼減振器的結構原理圖鄉4是該無鉸式斜軸泵安裝干摩擦阻尼減振器前后的振幅變化曲線對比。從圖中可以看出，當主軸盤的轉速n<2000r/min時，減振效果明顯，共振峰值得到了有效的抑制。但在n>2000r/min的高速區，減振效果較差。這是由于摩擦阻尼減振器對高頻振動的隔振性差所致。所以，對安裝有摩擦阻尼減振器的大擺角斜軸泵，應限制其工作轉速，以彌補該減振器的不足。
減振前（A）后（B）的振幅變化曲線在進行泵的結構設計時，應綜合利用上述各種措施，努力取得好減振效果。
4結論通過前面的分析研究可得到以下結論：
無鉸式斜軸泵工作時，其缸體會產生非周期受迫扭轉振動。振幅隨主軸盤轉速的變化而變化，隨擺角的增加而增加。缸體扭振系統為一多自由度的非線性系統。
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