一种管式多孔h型液压滤波器固有频率的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液压系统振动控制中液压系统管路内部流量脉动吸收领域，特别涉及 一种管式多孔滤波器固有频率的计算方法，主要为安装于液压管路上的多孔管式自适应滤 波器的孔道设计提供计算方法，尤其适用于多孔串联、多孔并联及多孔串并联结构滤波器 设计。
【背景技术】
[0002] 液压泵工作产生的振动占到液压系统振动的50%以上，是液压系统振动产生的主 要根源。液压泵的振动则主要由机械振动、流量脉动及气穴气蚀引发。受结构及工作原理 影响，如果不在液压泵口设置流量脉动吸收元件，则流量脉动是不可消除的。流量脉动以流 体为介质，在液压管路中以波的形式传递。在液压泵口安装液压蓄能器或孔式液压滤波器 是吸收流量脉动的有效方法，而后者主要用于航空液压动力系统中。
[0003] 传统的H型滤波器属于单孔结构，只能吸收某一固定频率段的流量脉动，而带有 自适应调整机构的多孔滤波器，能够实时改变用于吸收脉动的孔道个数或参数，因此能够 吸收多个频段范围内的流量脉动。北京航空航天大学王占林教授在其专著《飞机高压液压 能源系统》中对H型单孔滤波器的设计进行了详细讲解，同时也指出，设计多孔自适应型滤 波器，对吸收全飞行包线内的航空液压泵流量脉动具有重要意义。但是，该著作中并没有对 多孔滤波器的计算方法进行研宄。
[0004] 中国发明专利申请CN102434545A提供了一种新型的压力脉动消减装置-孔板式 多孔管压力脉动消减器。该压力脉动衰减器包括进液管口、腔体、圆板、多孔管、出液管口。 本发明针对不同的工况可以对衰减器的多孔管部件进行更换以适应多种应用场合。多孔管 上的小孔起到增加通流面积的作用，多孔管和圆板的组合起到了衰减和滤波作用。
[0005] 中国发明专利申请CN85200121提供了一种利用液体柱的共振来吸收系统管路中 流体介质的流量和压力波动的滤波器，其特征在于有两部分不同共振频率的流体柱，达到 既可吸收几千赫兹的介质波动，又可吸收几百赫兹或更低频的介质波动，具有良好的降低 噪声和平滑波动的效果。
[0006] 可以看出，虽然很多专利对多孔滤波器的结构进行了创新设计，但是这些孔道参 数如何确定，并没有很好的计算方法，尤其对于孔道比较复杂的滤波器更是如此。
【发明内容】
[0007] 本发明针对多孔H型液压滤波器的几种典型排布方式，提出了相应的能够吸收流 量脉动频率的计算方法，为航空液压管路系统中自适应型多孔H型液压滤波器的孔道设计 提供理论依据。
[0008] 为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0009] 一种管式多孔H型液压滤波器固有频率的计算方法，主要针对等径不等长多孔串 /并联布置、等长不等径多孔串/并联布置、参数成比例变化多孔串/并联布置共六种阻尼 孔排布方式，给出了相应的多孔滤波器固有频率计算方法，该方法包括如下内容：
[0010] 该计算方法的理论依据为：
[0011] H型液压滤波器的固有频率为
【主权项】
1. 一种管式多孔H型液压滤波器固有频率的计算方法，主要针对等径不等长多孔串/ 并联布置、等长不等径多孔串/并联布置、参数成比例变化多孔串/并联布置共六种阻尼孔 排布方式，给出了相应的多孔滤波器固有频率计算方法，该方法包括如下内容： 该计算方法的理论依据为： H型液压滤波器的固有频率为
1式中a--流体中的声速； Aj 小孔横截面积，4 =/1：心/4 ; di--第i个小孔直径； L--小孔长度； V滤波器容腔体积； H型液压滤波器采用的是细长阻尼孔，其动静态液阻表达式为
根据液阻的串并联理论可知；
1. 当多个液阻串联时，设等效液阻为R$，则有 R串=1^+1?2+...+1^(3)
2. 当多个液阻并联时，设等效液阻为R#，则有
式中、…Rn分别为各个阻尼孔的液阻； 当多个阻尼孔串并联时，阻尼孔的长度和直径将改变等效阻尼孔的长度和直径，进而 影响滤波器的固有频率；设各个阻尼孔的长度和直径之间有如下关系： L2 -ajLj,L3一aia 2[i，…，Ln -aia 2...an-iLi(5) 其中，a"a2、…、an为比例系数； d2= |3A，d3= |3 ! |3 冰，…，dn= |3 ! |3 2... |3n-A(6) 其中，0i、02、…、0n为比例系数； 由（1)式可知：当不考虑滤波器容腔体积的影响时，滤波器固有频率与直径d成线性关 系，改变d更利于改变滤波器频率；与长度L成非线性关系，改变L对滤波器频率的影响较 为复杂；L越短，d越大，则其纯阻损越小，所能削减的流量脉动频率越大； 一、对于等径不等长多孔串并联布置的管式多孔滤波器固有频率计算方法如下： 等径不等长多孔串并联布置时，阻尼孔直径相等，长度改变，并且符合细长孔模型，满 足 13i= 1 且Li/di彡 4 ; (1)等径阻尼孔串联布置 当n个阻尼孔串联布置时，其管式多孔滤波器固有频率的计算方法在于首先将n个阻 尼孔的长度和直径分别代入，通过液阻表达式得到其等效多孔滤波器的液阻关系式；然后 通过等效液阻关系式得出其等效液阻的直径和长度；最后将等效液阻的直径和长度代入固 有频率表达式，得到n个阻尼孔串联布置时固有频率的表达式； 具体运算步骤如下： ① 首先，将1= 1及长度和直径关系式（5)和（6)代入液阻表达式（2)、液阻串联关 系式（3)得等效液阻关系式
② 然后，由等效液阻关系式（7)可得等效液阻的直径和长度 d串=屯 L串=[1+a !+…+ (a广.a ③ 最后，将等效液阻的直径和长度代入固有频率表达式a)得固有频率
小孔直径不变，长度变化，串联后等效液阻的长度随a,的变化而变化；当增加工作阻 尼孔个数时，d$不变，L$增大，固有频率减小，吸收低频流量脉动；反之，固有频率增大，吸 收高频流量脉动； (2)等径阻尼孔并联布置 当n个阻尼孔并联布置时，其管式多孔滤波器固有频率的计算方法在于首先将n个阻 尼孔的长度和直径分别代入，通过液阻表达式