液压系统振动抑制方法研究
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d— ——阻尼系数； c— ——弹簧刚度； x— ——位移。 共振频率为
姨 ω=
c m
1 2 345 6 7
准（D）H7/g6 准（D）H7/d6
P
T
m
c
d
（a）
（b）
图 1 结构共振式滤波器结构原理图及等效系统图
1. 管接头 2. 滤波器壳体 3. 固定螺母 4. 压板 5. 弹簧 6. 振动体
结构共振式滤波器工作原理为，当具有一定脉
（1）由于灰色 GM(1,1)模型预测的缺陷性，因此
［3］彭荣济. 现代综合机械设计手册(中)［M］. 北京:北京出版社，1999. ［4］张 景 柱 ，崔 清 斌 ，徐 诚. 基 于 协 同 仿 真 的 传 动 箱 齿 轮 疲 劳 寿 命 预
测方法［J］. 兵工学报，2007，28(12):1 424-1 427. ［5］于 雷. 灰 色 系 统 理 论 在 汽 车 齿 轮 寿 命 预 测 中 的 应 用 ［J］. 汽 车 技
* 湖南省自科基金（09JJ3087）；湖南省教育厅项目（05C242）
1 液压脉动滤波器工作原理
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
基于灰色马尔可夫模型的齿轮寿命预测值为
法［J］. 机械传动，2008，32(4):63-66.
1 903.19×[(1+1%)+(1+17%)]/2=2 074.48 h，残差相对 值 为-3.06%。 将 2 种 方 法 的 预 测 结 果 比 较 不 难 看 出 ，灰 色 马 尔 可 夫 模 型 相 对 于 经 典 的 GM(1,1)模 型 具有更高的预测精度及优越性。 3 结语
非常有害的。 机械振动与噪声可以采用目前比较成 导管破坏，泵源回路中的单向阀也容易磨损，影响
熟的措施予以消减和隔离。 而流体压力脉动引发的 系统工作可靠性。 国内外由于液压系统振动所引起
振动和噪声沿管路传播，直接导致管道的应力脉动 的事故屡见不鲜，因此必须有针对性地采取措施对
和机械振动。 美国科研人员在 Mcdonnell 公司研制 液压系统进行减振降噪。
关键词： 液压脉动； 耦合振动； 滤波器； 试验研究 中图分类号： TH137 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）09 － 0053 － 03
Investigations about Vibration Suppression of Hydraulic System
HE Zhi-yong1,2， HE Qing-hua2， LI Zi-guang1 (1. College of Automobile and Mechanism Engineering，Changsha University of Science and Technology， Changsha 410076， China； 2. College of Mechanical and Electrical Engineering， Central South University，Changsha 410083，China)
摘 要： 分析了液压系统振动与噪声的危害， 设计制造了一种基于流体—结构 (Fluid-structure)耦 合 振 动 的 结 构 共 振 式 液 压 脉 动 滤 波 器 。 在 液 压 脉 动 滤 波 试 验 台 上 ，通 过 测 试 滤 波 器 前 后 的 动 态压力，得出液压脉动的的波动幅度和脉动率，验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和 不足，为液压系统振动控制提供了新的技术手段。
术 ，2006(9):24-26. ［6］彭 利 平 ，颜 於 滕 ，黄 剑 ，等. 基 于 Matlab 的 灰 色 GM(1,1)模 型 在 机
械工业中的应用探究［J］. 煤矿机械，2009，30(12):63-65.
对影响因素较多、 具有一定随机波动性的齿轮使用
［7］张 启 义 ，周 先 华 ，王 文 涛. 基 于 灰 色 马 尔 可 夫 模 型 的 柴 油 机 磨 损
寿命进行预测，灰色马尔可夫模型的预测精度更高。
趋势预测［J］. 润滑与密封，2007，32(9):145-147.
（2）模 型 的 计 算 过 程 与 结 果 受 状 态 区 间 划 分 、
［8］桂 林 ，武 小 悦. 隐 马 尔 可 夫 树 模 型 在 机 械 状 态 诊 断 中 的 应 用 ［J］.
（2）试验结果分析 通过对试验检测数据的采集，得出图 2、图 3、
13.0
12.5
12.0
压力 p2/MPa
11.50 12.5 12.4 12.3 12.2 12.1 12.0 11.9 11.8 11.7
0
图4
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时间 t/s
泵转速 n=1 620 r/min 时 p1、p2 压力-时间曲线
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图 2 泵转速 n=2 320 r/min 时 p1、p2 压力-时间曲线
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压力 p1/MPa
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压力 p2/MPa
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的压力，p2 表示经滤波后系统的压力。 图 2 中 p1 波动 幅度最大值为 13.4712 MPa，最小值为 11.3953 MPa，
接头、滤波器壳体、固定螺母、压板、弹簧和振动体， 振幅为 2.0759 MPa， 脉动率为 16.61%；p2 波动幅度
集中弹簧、振动体及振动体中的阻尼孔构成“质量+ 最大值为 12.7395 MPa，最小值为 11.2571 MPa，振幅
幅为 1.9114 MPa， 脉动率为 15.29%；p2 波动幅度最 大 值 为 12.7261 MPa，最 小 值 为 11.2927 MPa， 振 幅
为 1.4334 MPa 脉动率为 11.47%。 图 4 中 p1 波动幅 度最大值为 13.4266 MPa， 最小值为 11.5817 MPa，
［2］李力，蒋宁，李志雄. 基于时序-RBF 神经网络的齿轮故障诊断方
53
责任编辑：卢盛春 收稿日期：2010－04－05
Vol.31No.09
液压系统振动抑制方法研究— ——何志勇，等
第 31 卷第 09 期
结构共振式滤波器是通 过流体—结 构 (Fluid- 线。 试验中调定系统压力 12.5 MPa，稳态流量 16.6
图3
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时间 t/s
泵转速 n=2 180 r/min 时 p1、p2 压力-时间曲线
压力 p1/MPa
验测试。 （1）试验设计 在试验台架上，通过变频调速电机调整液压泵
的流量脉动频率，用节流加载模拟工作负荷，测量 稳态流量时滤波器前后的动态压力。 测量数据进入 数据采集与分析系统，进行在线和离线分析，试验 检测产品性能。
作 者 简 介 ：刘 萍 （1980- ），女 ，江 苏 常 州 人 ，宿 迁 学 院 机 电 系 助 教，毕业于南京工程学院机械电子工程专业，现为中国矿业大学机 电 工 程 学 院 在 读 研 究 生 ， 研 究 方 向 ： 数 控 ， 电 子 信 箱 ：liupingcumt@yeah.net.
Abstract: In this paper, the harm of vibration and noise in hydraulic system is analyzed; a wave attenuator of structure resonator based on Fluid-structure coupling vibration is presented. The vibration range and frequency is educed by testing the real -time pressure fore -and -aft wave attenuator in the test -bed. The attenuation of the effects of fluid flow pulsations is validated and its deficiency is presented. The research has both practical value and academic value to the fluid flow pulsations control. Key words: fluid flow pulsations; coupling vibration; wave attenuator; experimental research
转移步数的影响，只有经过反复的比较、划分，才能
机 械 工 程 学 报 ，2007 ，43(1):219-223.
得到最高的精度。
参考文献： ［1］赵 发 刚 ，陈 进 ，董 光 明. 匹 配 追 踪 在 齿 轮 故 障 诊 断 中 的 应 用 ［J］.
上 海 交 通 大 学 学 报 ，2009 ，43(6):910-913.
structure) 的耦合振 动将液体振 动 转 换 成 结 构 的 振 L/min，通过变频调速 电机改变液 压泵的转 速 ，调定
动， 消除液压系统中流量和压力的周期性波动，吸 3 组流量脉动频率。
收压力冲击， 降低因液压振动造成的机械振动，提
对比图中的试验结果，p1 表示未装滤波器时系统
高液压系统工作可靠性。 结构共振式滤波器结构如图 1（a）所示，包括管
3 结语
图 4 所 示 滤 波 器 前 后 测 试 的 p1、p2 压 力—时 间 曲 54
结构振动式滤波器通过“流体—结构”的耦合，
第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.09 Sep. 2010
基于 OpenGL 的三自由度平面并联机器人运动学仿真 *
动频率 ω0 的液压油经管接头 P 口进入容腔时，如果
ω0 接近集中参数振动系统的共振频率 ω，将会引起
集中参数振动系统形成共振，以此减小或消除液压
系统中的脉动能量， 经减振后的液压油从管接头 T
口流出，从而达到液压系统的减振降噪效果。
2 试验研究及结果分析
为了研究结构共振式滤波器的工作性能，本文
在试验台架上设计了 3 组实验对滤波效果进行试
弹簧+阻尼”集中参数振动系统。
为 1.4824 MPa 脉动率为 11.86%。 图 3 中 p1 波动幅
结 构 共 振 式 滤 波 器 衰 减 液 压 脉 动 等 效 系 统 如 度最大值为 13.4963 MPa，最小值为 11.5849 MPa，振
图 1（b）所示，其运动方程为
·· ·
mx +dx +cx=0 式中 m— ——振动体质量；
第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.09 Sep. 2010
液压系统振动抑制方法研究 *
何志勇 1,2， 何清华 2， 李自光 1 （1. 长沙理工大学 汽车与机械工程学院， 长沙 410076； 2. 中南大学 机电工程学院， 长沙 410083）
振幅为 1.8449 MPa， 脉动率为 14.76%；p2 波动幅度 最大值为 12.4133 MPa， 最小值为 11.6025 MPa，振
幅为 0.8108 MPa 脉动率为 6.49%。
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压力 p1/MPa
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压力 p2/MPa
1112..080
100
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田东兴 （北华航天工业学院， 河北 廊坊 065000）
0 引言
F-15 战斗机的过程中得出如下规律：压力脉动幅值
液 压 系 统 的 振 动 与 噪 声 主 要 来 自 机 械 振 动 与 大于系统工作压力的 10%时，将导致较高的振动应
噪声和流体振动与噪声两方面。 除利用振动原理进 力，使出口导管迅速破坏；压力脉动幅值在系统工
行工作的液压设备外，液压系统振动与噪声通常是 作压力的 2.5%～10%，则管夹垫子易磨损，可能导致
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准（D）H7/g6 准（D）H7/d6
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图 1 结构共振式滤波器结构原理图及等效系统图
1. 管接头 2. 滤波器壳体 3. 固定螺母 4. 压板 5. 弹簧 6. 振动体
结构共振式滤波器工作原理为，当具有一定脉
（1）由于灰色 GM(1,1)模型预测的缺陷性，因此
［3］彭荣济. 现代综合机械设计手册(中)［M］. 北京:北京出版社，1999. ［4］张 景 柱 ，崔 清 斌 ，徐 诚. 基 于 协 同 仿 真 的 传 动 箱 齿 轮 疲 劳 寿 命 预
测方法［J］. 兵工学报，2007，28(12):1 424-1 427. ［5］于 雷. 灰 色 系 统 理 论 在 汽 车 齿 轮 寿 命 预 测 中 的 应 用 ［J］. 汽 车 技
* 湖南省自科基金（09JJ3087）；湖南省教育厅项目（05C242）
1 液压脉动滤波器工作原理
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
基于灰色马尔可夫模型的齿轮寿命预测值为
法［J］. 机械传动，2008，32(4):63-66.
1 903.19×[(1+1%)+(1+17%)]/2=2 074.48 h，残差相对 值 为-3.06%。 将 2 种 方 法 的 预 测 结 果 比 较 不 难 看 出 ，灰 色 马 尔 可 夫 模 型 相 对 于 经 典 的 GM(1,1)模 型 具有更高的预测精度及优越性。 3 结语
非常有害的。 机械振动与噪声可以采用目前比较成 导管破坏，泵源回路中的单向阀也容易磨损，影响
熟的措施予以消减和隔离。 而流体压力脉动引发的 系统工作可靠性。 国内外由于液压系统振动所引起
振动和噪声沿管路传播，直接导致管道的应力脉动 的事故屡见不鲜，因此必须有针对性地采取措施对
和机械振动。 美国科研人员在 Mcdonnell 公司研制 液压系统进行减振降噪。
关键词： 液压脉动； 耦合振动； 滤波器； 试验研究 中图分类号： TH137 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）09 － 0053 － 03
Investigations about Vibration Suppression of Hydraulic System
HE Zhi-yong1,2， HE Qing-hua2， LI Zi-guang1 (1. College of Automobile and Mechanism Engineering，Changsha University of Science and Technology， Changsha 410076， China； 2. College of Mechanical and Electrical Engineering， Central South University，Changsha 410083，China)
摘 要： 分析了液压系统振动与噪声的危害， 设计制造了一种基于流体—结构 (Fluid-structure)耦 合 振 动 的 结 构 共 振 式 液 压 脉 动 滤 波 器 。 在 液 压 脉 动 滤 波 试 验 台 上 ，通 过 测 试 滤 波 器 前 后 的 动 态压力，得出液压脉动的的波动幅度和脉动率，验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和 不足，为液压系统振动控制提供了新的技术手段。
术 ，2006(9):24-26. ［6］彭 利 平 ，颜 於 滕 ，黄 剑 ，等. 基 于 Matlab 的 灰 色 GM(1,1)模 型 在 机
械工业中的应用探究［J］. 煤矿机械，2009，30(12):63-65.
对影响因素较多、 具有一定随机波动性的齿轮使用
［7］张 启 义 ，周 先 华 ，王 文 涛. 基 于 灰 色 马 尔 可 夫 模 型 的 柴 油 机 磨 损
寿命进行预测，灰色马尔可夫模型的预测精度更高。
趋势预测［J］. 润滑与密封，2007，32(9):145-147.
（2）模 型 的 计 算 过 程 与 结 果 受 状 态 区 间 划 分 、
［8］桂 林 ，武 小 悦. 隐 马 尔 可 夫 树 模 型 在 机 械 状 态 诊 断 中 的 应 用 ［J］.
（2）试验结果分析 通过对试验检测数据的采集，得出图 2、图 3、
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压力 p2/MPa
11.50 12.5 12.4 12.3 12.2 12.1 12.0 11.9 11.8 11.7
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时间 t/s
图 2 泵转速 n=2 320 r/min 时 p1、p2 压力-时间曲线
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压力 p1/MPa
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压力 p2/MPa
12.0 1112..580 12.6 12.4 12.2 12.0 11.8 11.6 11.4 11.20
的压力，p2 表示经滤波后系统的压力。 图 2 中 p1 波动 幅度最大值为 13.4712 MPa，最小值为 11.3953 MPa，
接头、滤波器壳体、固定螺母、压板、弹簧和振动体， 振幅为 2.0759 MPa， 脉动率为 16.61%；p2 波动幅度
集中弹簧、振动体及振动体中的阻尼孔构成“质量+ 最大值为 12.7395 MPa，最小值为 11.2571 MPa，振幅
幅为 1.9114 MPa， 脉动率为 15.29%；p2 波动幅度最 大 值 为 12.7261 MPa，最 小 值 为 11.2927 MPa， 振 幅
为 1.4334 MPa 脉动率为 11.47%。 图 4 中 p1 波动幅 度最大值为 13.4266 MPa， 最小值为 11.5817 MPa，
［2］李力，蒋宁，李志雄. 基于时序-RBF 神经网络的齿轮故障诊断方
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责任编辑：卢盛春 收稿日期：2010－04－05
Vol.31No.09
液压系统振动抑制方法研究— ——何志勇，等
第 31 卷第 09 期
结构共振式滤波器是通 过流体—结 构 (Fluid- 线。 试验中调定系统压力 12.5 MPa，稳态流量 16.6
图3
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时间 t/s
泵转速 n=2 180 r/min 时 p1、p2 压力-时间曲线
压力 p1/MPa
验测试。 （1）试验设计 在试验台架上，通过变频调速电机调整液压泵
的流量脉动频率，用节流加载模拟工作负荷，测量 稳态流量时滤波器前后的动态压力。 测量数据进入 数据采集与分析系统，进行在线和离线分析，试验 检测产品性能。
作 者 简 介 ：刘 萍 （1980- ），女 ，江 苏 常 州 人 ，宿 迁 学 院 机 电 系 助 教，毕业于南京工程学院机械电子工程专业，现为中国矿业大学机 电 工 程 学 院 在 读 研 究 生 ， 研 究 方 向 ： 数 控 ， 电 子 信 箱 ：liupingcumt@yeah.net.
Abstract: In this paper, the harm of vibration and noise in hydraulic system is analyzed; a wave attenuator of structure resonator based on Fluid-structure coupling vibration is presented. The vibration range and frequency is educed by testing the real -time pressure fore -and -aft wave attenuator in the test -bed. The attenuation of the effects of fluid flow pulsations is validated and its deficiency is presented. The research has both practical value and academic value to the fluid flow pulsations control. Key words: fluid flow pulsations; coupling vibration; wave attenuator; experimental research
转移步数的影响，只有经过反复的比较、划分，才能
机 械 工 程 学 报 ，2007 ，43(1):219-223.
得到最高的精度。
参考文献： ［1］赵 发 刚 ，陈 进 ，董 光 明. 匹 配 追 踪 在 齿 轮 故 障 诊 断 中 的 应 用 ［J］.
上 海 交 通 大 学 学 报 ，2009 ，43(6):910-913.
structure) 的耦合振 动将液体振 动 转 换 成 结 构 的 振 L/min，通过变频调速 电机改变液 压泵的转 速 ，调定
动， 消除液压系统中流量和压力的周期性波动，吸 3 组流量脉动频率。
收压力冲击， 降低因液压振动造成的机械振动，提
对比图中的试验结果，p1 表示未装滤波器时系统
高液压系统工作可靠性。 结构共振式滤波器结构如图 1（a）所示，包括管
3 结语
图 4 所 示 滤 波 器 前 后 测 试 的 p1、p2 压 力—时 间 曲 54
结构振动式滤波器通过“流体—结构”的耦合，
第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.09 Sep. 2010
基于 OpenGL 的三自由度平面并联机器人运动学仿真 *
动频率 ω0 的液压油经管接头 P 口进入容腔时，如果
ω0 接近集中参数振动系统的共振频率 ω，将会引起
集中参数振动系统形成共振，以此减小或消除液压
系统中的脉动能量， 经减振后的液压油从管接头 T
口流出，从而达到液压系统的减振降噪效果。
2 试验研究及结果分析
为了研究结构共振式滤波器的工作性能，本文
在试验台架上设计了 3 组实验对滤波效果进行试
弹簧+阻尼”集中参数振动系统。
为 1.4824 MPa 脉动率为 11.86%。 图 3 中 p1 波动幅
结 构 共 振 式 滤 波 器 衰 减 液 压 脉 动 等 效 系 统 如 度最大值为 13.4963 MPa，最小值为 11.5849 MPa，振
图 1（b）所示，其运动方程为
·· ·
mx +dx +cx=0 式中 m— ——振动体质量；
第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31 No.09 Sep. 2010
液压系统振动抑制方法研究 *
何志勇 1,2， 何清华 2， 李自光 1 （1. 长沙理工大学 汽车与机械工程学院， 长沙 410076； 2. 中南大学 机电工程学院， 长沙 410083）
振幅为 1.8449 MPa， 脉动率为 14.76%；p2 波动幅度 最大值为 12.4133 MPa， 最小值为 11.6025 MPa，振
幅为 0.8108 MPa 脉动率为 6.49%。
13.5
压力 p1/MPa
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田东兴 （北华航天工业学院， 河北 廊坊 065000）
0 引言
F-15 战斗机的过程中得出如下规律：压力脉动幅值
液 压 系 统 的 振 动 与 噪 声 主 要 来 自 机 械 振 动 与 大于系统工作压力的 10%时，将导致较高的振动应
噪声和流体振动与噪声两方面。 除利用振动原理进 力，使出口导管迅速破坏；压力脉动幅值在系统工
行工作的液压设备外，液压系统振动与噪声通常是 作压力的 2.5%～10%，则管夹垫子易磨损，可能导致