一体化电动液压动力单元的内部流动与噪声机理的研究

液压动力单元是液压系统的心脏，目前以电动机为原动机的液压动力单元为离散式结构形态，它由电动机－连轴器－液压泵、油箱等独立部件连接而成，存在结构复杂、噪声高、效率较低、液压泵和电动机的壳体复杂等问题。从静音节能、紧凑化、模块化和低碳制造的发展理念出发，突破传统液压动力单元的离散式构型的束缚，提出了基于电动机"专门化"、液压泵"无壳化"和油箱"多功能化"为特征的电动液压动力单元的一体化模式。运用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，研究一体化电动液压动力单元的内部流动和噪声机理，揭示吸油过程中的气泡析出机理，获得控制吸油气穴噪声和机械噪声的有效方法，建立静音节能、低碳制造、集成简约、人机友好的一体化电动液压动力单元的设计理论及方法，推动一体化电动液压动力单元- - "液压电池"的发展。

基于电动机"专门化"、液压泵"无壳化"和油箱"多功能化"思想，提出了结构简约、静音节能、高效的电动液压动力单元的结构形态，研制出电动液压动力单元样机。运用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对样机的内部流动、温度场、转速特性、转子动力学、效率及噪声机理开展了研究，并开展了流动显示试验，揭示了电动液压动力单元的内部流动规律，获得控制其噪声的有效方法，建立了电动液压动力单元的设计理论及方法，为电动液压动力单元的发展和推广奠定了基础理论研究。研究得出：.1.对电动液压动力单元样机内部流动进行数值模拟，得到了孔板离心泵的优化结构，具有良好辅助支撑结构的动压支撑，不同转速条件下的电机泵主泵吸油流场内部压力变化规律。.2.与同规格电机油泵组相比，液压电机泵样机噪声声级显著降低，噪声声级最大比同规格电机油泵组降低13.5dB，达到国际先进水平。.3.当样机转速较高时，液压电机泵样机容积效率比同规格电机油泵组高1.25%左右，样机与电机油泵组的总效率相差较小，为5.73%；当出压力为22MPa时，容积效率相对降低2.7%，总效率降低约8%。造成功率损失的主要因素是气隙粘性负载，为提高电动液压动力单元的效率，提出了一种气隙非浸油式液压电机叶片泵。.4.浸油负载并不是专用浸油电机转子转速下降较快的最主要因素，电机转子鼠笼导体电阻是造成转速下降较快的原因。.5.获得了油箱中油液的流动状态与气泡运动规律，发现由回油管进入到油箱内的气泡，较大部分随油液由吸油管排出，裹挟在油液中的气泡还没来得及上浮释放就随油液的流动吸入到液压泵内。. 该项目共计培养1名博士和7名硕士研究生，发表学术论文25篇，其中EI/SCI/ISTP收录5篇，待发表1篇，申请专利7项，参加国内外学术交流30余人次，完成了任务书各项指标。