本發(fā)明涉及柱塞泵，尤其涉及一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置。

背景技術(shù)：

1、在液壓系統(tǒng)中，柱塞泵作為一種重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、石油化工、航空航天等領(lǐng)域。柱塞泵通過(guò)柱塞在泵缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液體的吸入和排出，從而為系統(tǒng)提供所需的壓力和流量。然而，在柱塞泵的運(yùn)行過(guò)程中，由于流體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，柱塞內(nèi)部的油液會(huì)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。這種壓力脈動(dòng)不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降，還可能引起噪聲、振動(dòng)，甚至對(duì)泵體和管道造成損害，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、傳統(tǒng)的壓力脈動(dòng)吸收裝置，如蓄能器、橡膠軟管等，雖然能夠在一定程度上吸收壓力脈動(dòng)，但往往存在頻帶窄、效率低、壽命短等問(wèn)題。特別是在較寬的頻域內(nèi)，這些傳統(tǒng)裝置難以有效吸收和耗散壓力脈動(dòng)能量，導(dǎo)致柱塞內(nèi)部油液的壓力脈動(dòng)幅值較大，從而限制了柱塞泵的性能和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)背景技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，包括安裝于柱塞內(nèi)腔的高頻吸振板，所述高頻吸振板表面設(shè)有若干通孔，所述高頻吸振板沿自身軸向的一側(cè)或兩側(cè)安裝有漸變螺旋彈簧，各所述漸變螺旋彈簧的直徑沿自身軸向從靠近所述高頻吸振板的一端往遠(yuǎn)離的一端按冪函數(shù)的關(guān)系逐漸增大；還包括若干長(zhǎng)度和剛度系數(shù)不同的微型彈簧，各所述微型彈簧的一端固定于所述漸變螺旋彈簧，各所述微型彈簧的另一端固定有金屬質(zhì)量塊。

4、進(jìn)一步地，所述漸變螺旋彈簧的表面涂覆有阻尼材料層。

5、進(jìn)一步地，所述高頻吸振板沿自身軸向的兩側(cè)安裝有所述漸變螺旋彈簧，兩所述漸變螺旋彈簧對(duì)稱(chēng)設(shè)置。

6、進(jìn)一步地，所述冪函數(shù)的公式為y＝ax2，y為所述漸變螺旋彈簧的直徑，x為所述漸變螺旋彈簧每一圈與所述高頻吸振板之間的距離，a的取值范圍為0～5。

7、進(jìn)一步地，各所述微型彈簧自身的剛度系數(shù)與自身長(zhǎng)度成反比。

8、進(jìn)一步地，各所述微型彈簧非等距和非對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述漸變螺旋彈簧上。

9、進(jìn)一步地，所述通孔的直徑為1mm-2mm。

10、進(jìn)一步地，所述高頻吸振板設(shè)有用于將自身固定于柱塞內(nèi)腔的緊固裝置。

11、進(jìn)一步地，所述緊固裝置包括內(nèi)嵌式連接環(huán)與防滑卡扣。

12、進(jìn)一步地，所述漸變螺旋彈簧采用高強(qiáng)度的合金材料制成，各所述微型彈簧采用合金鋼制成，所述高頻吸振板采用三層不同的吸振材料制成。

13、本發(fā)明的有益效果是：

14、1、本發(fā)明提出的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，包括安裝于柱塞內(nèi)腔的高頻吸振板，高頻吸振板表面設(shè)有若干通孔，高頻吸振板沿自身軸向的一側(cè)或兩側(cè)安裝有漸變螺旋彈簧，各漸變螺旋彈簧的直徑沿自身軸向從靠近高頻吸振板的一端往遠(yuǎn)離的一端按冪函數(shù)的關(guān)系逐漸增大；還包括若干長(zhǎng)度和剛度系數(shù)不同的微型彈簧，各微型彈簧的一端固定于漸變螺旋彈簧，各微型彈簧的另一端固定有金屬質(zhì)量塊。本發(fā)明裝置類(lèi)比聲學(xué)黑洞效應(yīng)，利用漸變螺旋彈簧將壓力脈動(dòng)幅值逐層集中于螺旋彈簧末端，而在彈簧末端設(shè)置的高頻吸振板可顯著吸收脈動(dòng)能量；同時(shí)微型彈簧和金屬質(zhì)量塊構(gòu)成局域共振單元，能夠在特定頻率下發(fā)生共振，吸收不同頻率段壓力脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)寬頻域范圍內(nèi)壓力脈動(dòng)的有效吸收。

15、2、本發(fā)明提出的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，漸變螺旋彈簧的表面涂覆有阻尼材料層，其特殊的材料特性使其通過(guò)摩擦運(yùn)動(dòng)和內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步對(duì)脈動(dòng)能量的耗散。

16、3、本發(fā)明提出的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，各微型彈簧非等距和非對(duì)稱(chēng)設(shè)置于漸變螺旋彈簧上，其密集分布于高脈動(dòng)能量區(qū)域即遠(yuǎn)離高頻吸振板的區(qū)域，并逐漸稀疏分布于低脈動(dòng)能量區(qū)域即靠近高頻吸振板的區(qū)域，以最優(yōu)化對(duì)脈動(dòng)能量的吸收。

17、4、本發(fā)明提出的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，高頻吸振板設(shè)有用于將自身固定于柱塞內(nèi)腔的緊固裝置，緊固裝置將高頻吸振板與柱塞內(nèi)腔緊固連接，從而使整個(gè)壓力脈動(dòng)吸收裝置可靠地固定在柱塞內(nèi)腔，確保其能正常發(fā)揮作用。

技術(shù)特征：

1.一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，包括安裝于柱塞內(nèi)腔的高頻吸振板，所述高頻吸振板表面設(shè)有若干通孔，所述高頻吸振板沿自身軸向的一側(cè)或兩側(cè)安裝有漸變螺旋彈簧，各所述漸變螺旋彈簧的直徑沿自身軸向從靠近所述高頻吸振板的一端往遠(yuǎn)離的一端按冪函數(shù)的關(guān)系逐漸增大；還包括若干長(zhǎng)度和剛度系數(shù)不同的微型彈簧，各所述微型彈簧的一端固定于所述漸變螺旋彈簧，各所述微型彈簧的另一端固定有金屬質(zhì)量塊。

2.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述漸變螺旋彈簧的表面涂覆有阻尼材料層。

3.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述高頻吸振板沿自身軸向的兩側(cè)安裝有所述漸變螺旋彈簧，兩所述漸變螺旋彈簧對(duì)稱(chēng)設(shè)置。

4.如權(quán)利要求1或3所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述冪函數(shù)的公式為y＝ax2，y為所述漸變螺旋彈簧的直徑，x為所述漸變螺旋彈簧每一圈與所述高頻吸振板之間的距離，a的取值范圍為0～5。

5.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，各所述微型彈簧自身的剛度系數(shù)與自身長(zhǎng)度成反比。

6.如權(quán)利要求1或5所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，各所述微型彈簧非等距和非對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述漸變螺旋彈簧上。

7.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述通孔的直徑為1mm-2mm。

8.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述高頻吸振板設(shè)有用于將自身固定于柱塞內(nèi)腔的緊固裝置。

9.如權(quán)利要求8所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述緊固裝置包括內(nèi)嵌式連接環(huán)與防滑卡扣。

10.如權(quán)利要求1所述的一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，其特征在于，所述漸變螺旋彈簧采用高強(qiáng)度的合金材料制成，各所述微型彈簧采用合金鋼制成，所述高頻吸振板采用三層不同的吸振材料制成。

技術(shù)總結(jié)
一種變徑彈簧的類(lèi)聲學(xué)黑洞寬頻域壓力脈動(dòng)吸收裝置，包括安裝于柱塞內(nèi)腔的高頻吸振板，高頻吸振板表面設(shè)有若干通孔，高頻吸振板沿自身軸向的一側(cè)或兩側(cè)安裝有漸變螺旋彈簧，各漸變螺旋彈簧的直徑沿自身軸向從靠近高頻吸振板的一端往遠(yuǎn)離的一端按冪函數(shù)的關(guān)系逐漸增大；還包括若干長(zhǎng)度和剛度系數(shù)不同的微型彈簧，各微型彈簧的一端固定于漸變螺旋彈簧，各微型彈簧的另一端固定有金屬質(zhì)量塊。本發(fā)明安裝于柱塞內(nèi)腔后，利用類(lèi)聲學(xué)黑洞效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)柱塞內(nèi)部油液壓力脈動(dòng)的寬頻帶吸收和耗散，顯著降低壓力脈動(dòng)幅值，減少脈動(dòng)噪聲，提高柱塞泵的運(yùn)行平穩(wěn)性和可靠性，同時(shí)降低維護(hù)成本，延長(zhǎng)使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：葉紹干,朱濤,夏小松,徐兵,張軍輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門(mén)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15