基于时频分析的非稳态排气噪声辐射特性研究.pdf

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1、文章编号：1672一O121(2015)ol一0091—04基于时频分析的非稳态排气噪声辐射特性研究李靖祥，赵升吨，钟斌。赵4-峰(西安交通大学机械工程学院模具与先进成形技术研究所，陕西西安710049)摘要：应用时频分析方法对气动装置的非稳态排气噪声进行研究，分析了该排气噪声频谱随时间变化的规律，揭示出该排气噪声具有的脉冲冲击特性的产生机理，非稳态质量流引起的单极子声源和湍流四极子声源在排气过程中的变化规律及辐射特性。关键词：气动装置；排气噪声；时频分析；辐射特性中图分类号：V211．24文献标识码：ADOI：10．16316／j．is

2、sn．1672-0121．2015．O1．0300引言1气动装置排气系统结构气动装置如气动摩擦离合器(PFC)和气动摩擦1．1气动排气系统结构制动器(PFB)等，广泛应用于工业领域的生产实际典型的气动系统包括气源、气缸、气动阀、不同当中，采用压缩空气作为动力源驱动零部件的运动。口径的管道以及排气消声器装置等，如图1所示。气气动装置在工作时需经常进行进排气操作，特别是源(如空气压缩机)提供的高压气体，通过气动阀及排气动作时，气缸内的气体在短时间内通过气动阀管道流入气缸内，控制气动装置动作；随后气动阀换排出到大气中，会产生冲击性很强的高达12

3、5dB(A)向或打开排气阀，使得气缸内的高压气体经由阀和的非稳态排气噪声，远高于国家标准规定的85dB管道排出。本文研究的是气动系统的排气过程，因此(A)及其以下的要求，对周围环境造成严重污染，同主要对排气通路进行研究。时会严重危害车问212人的身心健康1。1．2气动排气系统的工作原理气动装置非稳态排气噪声与常见的稳定性排气图1所示气缸为一个单作用气缸，这种单作用噪声有所不同，具有明显的脉冲冲击特性。该排气噪气缸被广泛应用于气动执行装置中，如机械压力机声主要由非稳态质量流引起的单极子声源和湍流四的PFC和PFB气缸等，通过高压气体的通入与

4、排放极子声源组成，在频域上呈现马鞍状，即有较高的低实现摩擦盘的接合与脱离。当高压气体通人时，气缸频和高频段的噪声声压级。然而，如果仅是单纯地内的活塞被高压气体推动，摩擦盘接合；而当排气从时域或者频域的角度进行分析，并不能完全表征时，气缸内压力降低，活塞通过复位弹簧复位，摩擦该噪声信号的特征，比如无法反映出各频率信号随盘实现脱离动作。气动阀与排气过程的空气动力学时间变化的规律等[7l。因此有必要通过时频分析手特性密切相关，通常可以采用二位三通换向阀来实段，即采用时间和频率的联合函数来表征该气动装现气缸的进气和排气的切换，有时也会设置单独的置

5、排气所辐射出的噪声信号，对该噪声的产生机理排气阀或者快速排气阀来完成气缸的排气动作。图和辐射特性进行分析与研究，从而为工程实际中对1中的气动阀为一个电气比例换向阀(如日本SMC该噪声实施有效控制奠定基础。气缸气动阀基金项目：高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项资助项目(201IZX04016一o81)，国家自然科学基金资助项目(51175413)，中央高校基本科研业务费专项资金资助项目收稿日期：2o14—06—06消声器作者简介：李靖祥(1984一)，男，博士，讲师，从事气压传动与控制研究图1气动排气系统结构图公司生产的VY1700

6、型气动阀)。不同于普通的二位随时间窗的移动对信号进行傅里叶变换，得到一组三通换向阀，电气比例换向阀除了通过换向操作实局部频谱，通过局部频谱的差异来考察信号的时变现气缸进排气的切换外，还可以设定调节压力来控特性。给定一个时间宽度很短的窗函数W(t)，随着制气缸端的压力值。时间窗的滑动，信号x(t)的短时傅里叶变换(STFT)气动阀VY17O0通过调节先导气腔的压力值来定义为【81：调节进气端(P口到A口)和排气端(A口到口)的z’(t，厂)=f(丁)M，(一r)e27矿d丁(1)提升阀芯的开启闭合。当气缸端的压力值与给定J一∞在实际应用中，

7、由于采集的信号往往是离散的，先导气腔压力相等时，调节活塞保持在平衡位置，进因此对s(t，厂)进行离散化处理，在等间隔的时间气端和排气端的阀芯均处于关闭不导通的状态；当和频率网格点(mat，n△厂)处采样，以△和△厂分别作气缸端的压力值低于给定的先导气腔压力时，排气为时间变量和频率变量的采样间隔，则短时傅里叶端阀芯闭合，调节活塞下压带动进气端的阀芯开启，变换的离散形式为：导通P口和A口，使得气源提供的高压气体通入气缸；当气缸端的压力值高于给定的先导气腔压力时，sF(，n，)=()w(kAt—mAt)e-j2~(2)进气端阀芯闭合，调节活塞上

8、升带动排气端的阀芯—∞2．2气动装置排气噪声的时频分析开启，将A口和R口导通，使得气缸内的气体经过2．2．1排气噪声的时频域声压级结果气动阀排出。当PFC／B一63型机械压力机上的PFC气缸初