国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

一種新型動(dòng)力吸振器的液壓管道減振試驗(yàn)研究

2017-03-01 11:40劉彬彬趙正大陳雪梅侯民利
噪聲與振動(dòng)控制 2017年1期
關(guān)鍵詞:吸振器固有頻率脈動(dòng)

劉彬彬,陳 果,趙正大,陳雪梅,侯民利,羅 云

(1.南京航空航天大學(xué) 民航學(xué)院,南京 210016;2.成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 成都 610092)

一種新型動(dòng)力吸振器的液壓管道減振試驗(yàn)研究

劉彬彬1,陳 果1,趙正大2,陳雪梅2,侯民利2,羅 云2

(1.南京航空航天大學(xué) 民航學(xué)院,南京 210016;2.成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 成都 610092)

針對(duì)文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)的一種新型的管道動(dòng)力吸振器,進(jìn)行真實(shí)液壓管道的減振實(shí)驗(yàn)。該減振器能夠針對(duì)難于施加卡箍的管道系統(tǒng)實(shí)施有效減振,主要由質(zhì)量塊、彈簧片組成,通過移動(dòng)彈簧片上的質(zhì)量塊位置,可以有效抑制管道強(qiáng)迫振動(dòng)及多個(gè)倍頻激勵(lì)下與管道固有頻率發(fā)生的共振。針對(duì)某真實(shí)液壓動(dòng)力源一段懸空管道振動(dòng)劇烈的問題,設(shè)計(jì)加工兩個(gè)新型管道動(dòng)力吸振器,利用其對(duì)不同壓力下的真實(shí)液壓管道進(jìn)行減振試驗(yàn),對(duì)于由于壓力脈動(dòng)所導(dǎo)致的脈動(dòng)頻率分量振動(dòng),在X、Y和Z方向均實(shí)現(xiàn)了有效地減振。液壓試驗(yàn)臺(tái)的管道減振試驗(yàn)充分表明所設(shè)計(jì)的管道動(dòng)力吸振器具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。

振動(dòng)與波;液壓管道;振動(dòng)抑制;動(dòng)力吸振器;液壓試驗(yàn)臺(tái);壓力脈動(dòng)

管道系統(tǒng)是一種重要的工程結(jié)構(gòu),在航空工業(yè)、海洋工程、石油化工以及排水給水等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在航空領(lǐng)域,飛機(jī)管道系統(tǒng)作為輸送燃油、滑油、空氣和液壓油等介質(zhì)的設(shè)備,在飛機(jī)的使用過程中起到重要的作用[1–2]。而管道系統(tǒng)由于與之連接的機(jī)械振動(dòng)和管道內(nèi)部液體流動(dòng)等諸多原因產(chǎn)生的受迫振動(dòng),由其引發(fā)的一系列安全事故成為困擾航空飛行安全性和可靠性的一大難題。因而如何有效地降低管道振動(dòng),得到防止因管道振動(dòng)而產(chǎn)生危害飛行安全的方法備受工程技術(shù)人員關(guān)注。

針對(duì)管道減振,目前的研究致力于管道消振,主要方法有合理地設(shè)計(jì)管道、安裝阻尼器、使用減振材料以及裝置壓力脈動(dòng)衰減器等[3]。而通過附加裝置達(dá)到減振目的的動(dòng)力吸振器因其靈活便于安裝,能夠很好地適應(yīng)復(fù)雜空間管路而備受關(guān)注。肖挺楊設(shè)計(jì)了一種多向管道動(dòng)力吸振器,將管道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到附加質(zhì)量環(huán)上,利用鋼絲繩各股鋼絲之間的摩擦力耗散振動(dòng)能量[4];黃金秀設(shè)計(jì)了一種具有連續(xù)寬頻帶的離散分布式可控型環(huán)形動(dòng)力吸振器,控制管道系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)[5]。程小勇設(shè)計(jì)了一種以彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)為基礎(chǔ)的單一頻率動(dòng)力吸振器,利用反共振原理抑制管道振動(dòng)[6];周笛在文獻(xiàn)[6]基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),使動(dòng)力吸振器的減振頻率可以調(diào)節(jié),增強(qiáng)了該吸振器的減振適應(yīng)范圍,并進(jìn)行了管道共振下的減振試驗(yàn)[7]。

文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]研究的減振試驗(yàn)僅僅針對(duì)了簡單未加壓管道系統(tǒng),沒有模擬真實(shí)飛機(jī)液壓管道系統(tǒng)工況。在真實(shí)的液壓管道系統(tǒng)中,高壓的液壓油由于壓力脈動(dòng),作用于管道接頭,將引起劇烈的強(qiáng)迫振動(dòng),同時(shí)由于液壓泵的振動(dòng)導(dǎo)致管道產(chǎn)生以25 Hz為基頻的多倍頻激勵(lì),容易與管道固有頻率發(fā)生共振,使管道容易發(fā)生疲勞損傷甚至引發(fā)油液泄露等嚴(yán)重事故。

有鑒于此,本文利用文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)的可調(diào)頻式的管道動(dòng)力吸振器,模擬飛機(jī)液壓管道工況,針對(duì)某液壓動(dòng)力源的一段空間懸空管道進(jìn)行動(dòng)力吸振器減振試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果充分表明可調(diào)頻式的動(dòng)力吸振器能夠有效地降低由于壓力脈動(dòng)導(dǎo)致的管道系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)及管道的共振,具有很強(qiáng)的的工程實(shí)用潛力。

1 可調(diào)頻式管道動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)[7]

動(dòng)力吸振器(Dynamic Vibration Absorber,DVA),其基本原理是在振動(dòng)主系統(tǒng)上附加一個(gè)單自由度的子系統(tǒng),當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生受迫振動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)子系統(tǒng)一起振動(dòng)。子系統(tǒng)的慣性力會(huì)反作用于主系統(tǒng),使主系統(tǒng)振動(dòng)減弱。這一作用在主系統(tǒng)和子系統(tǒng)處于相同的固有頻率振動(dòng)時(shí)最為明顯。

本文所提及可調(diào)頻式的動(dòng)力吸振器[7],結(jié)構(gòu)如圖1(a)、圖1(b)所示實(shí)物和三維模型,各零部件材料如表1所示。

圖1 變頻動(dòng)力吸振器

表1 可調(diào)頻式動(dòng)力吸振器材料參數(shù)

2 液壓動(dòng)力源管道介紹

本文被試驗(yàn)管道為液壓動(dòng)力源的某段振動(dòng)劇烈且發(fā)生過多次油液泄露事故的管道。液壓動(dòng)力源的結(jié)構(gòu)和組件介紹如圖2所示。

在長期使用的過程中,液壓動(dòng)力源外部管道振動(dòng)強(qiáng)烈,并伴有極大的噪聲。被試驗(yàn)管道因振動(dòng)過大緣故多次因接頭處產(chǎn)生管道疲勞裂紋,引發(fā)了液壓油泄漏的事故。圖3為易發(fā)生泄漏事故管道整體三維模型。

圖5為易發(fā)生泄漏事故的管道實(shí)物圖??梢钥闯?,該管道僅僅兩端固定,中間為懸空結(jié)構(gòu),由于空間安裝位置的限制,難以施加卡箍進(jìn)行管道減振。因此,利用可調(diào)頻式的管道動(dòng)力吸振器來進(jìn)行該段管道的減振試驗(yàn)研究。

圖2 液壓動(dòng)力源

圖3 易發(fā)生泄漏管道模型

3 液壓管道減振試驗(yàn)研究

3.1 管道減振試驗(yàn)方案

圖4為管道減振試驗(yàn)方案,首先要進(jìn)行管道振動(dòng)的脈動(dòng)頻率測試,確定需要減振的頻率;然后利用有限元進(jìn)行減振器的固有頻率計(jì)算,確定質(zhì)量塊在彈簧片的位置;接下來,利用有限元仿真確定正確的減振器安裝部位;最后,進(jìn)行不同壓力、不同減振器數(shù)量下的減振試驗(yàn)研究,并得出減振措施。

圖4 管道減振試驗(yàn)方案流程圖

3.2 液壓系統(tǒng)壓力脈動(dòng)頻率測試

首先需要測試管道振動(dòng)加速度,如圖5所示,在液壓動(dòng)力源管道上建立空間直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系的三個(gè)方向上固定加速度傳感器。在被試驗(yàn)管道未夾裝動(dòng)力吸振器的情況下分別測得三個(gè)方向上液壓動(dòng)力源壓力在0MPa、5MPa、10MPa、15MPa和20MPa時(shí)管道振動(dòng)加速度響應(yīng)。

圖5 被試驗(yàn)管道

實(shí)測得到管道在脈動(dòng)壓力作用下管道易發(fā)生泄漏點(diǎn)三個(gè)方向的振動(dòng)加速度響應(yīng),發(fā)現(xiàn)被測管道的振動(dòng)表現(xiàn)為以25 Hz為基頻的多個(gè)倍頻疊加振動(dòng),其中X和Y方向垂直于管道軸線方向,剛度偏低,且均在175 Hz表現(xiàn)由壓力脈動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng)。而Z方向由于測點(diǎn)處剛度較大所以振動(dòng)并不明顯。此外Y方向上頻率100 Hz共振峰是管道固有頻率與基礎(chǔ)激勵(lì)發(fā)生共振導(dǎo)致的,管道模態(tài)試驗(yàn)頻譜如圖6所示。

X方向表現(xiàn)突出的管道固有頻率沒有與基礎(chǔ)頻率相同或相近的,所以X方向表現(xiàn)為單一的受壓力脈動(dòng)影響的強(qiáng)迫振動(dòng)。而Y方向頻率350 Hz加速度峰值被認(rèn)為是175 Hz強(qiáng)迫振動(dòng)頻率的2倍頻。與泵站連接的管道受基礎(chǔ)激勵(lì)作用,當(dāng)其固有頻率與基礎(chǔ)激勵(lì)頻率相近時(shí)發(fā)生了共振,同時(shí)液壓管道受壓力脈動(dòng)作用產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力吸振器在降低管道強(qiáng)迫振動(dòng)的同時(shí),能夠使管道的固有頻率發(fā)生變化,避免與基礎(chǔ)激勵(lì)發(fā)生共振,從而使管道的整體振動(dòng)狀態(tài)得到抑制。

3.3 吸振器固有頻率仿真與試驗(yàn)研究

圖6 管道模態(tài)試驗(yàn)

圖7 壓力15 Mpa液壓管道加速度響應(yīng)頻譜

把單側(cè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)看作端部帶有集中質(zhì)量的懸臂梁,如圖8所示,x是調(diào)節(jié)質(zhì)量塊位置時(shí)記錄位移,x0是彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)實(shí)際起作用的彈簧片長度,L是質(zhì)量塊在彈簧片上最大可調(diào)位移范圍,通過改變質(zhì)量塊位置改變彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率實(shí)際是改變系統(tǒng)的剛度。

圖8 單側(cè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)計(jì)算模型參數(shù)

將上圖系統(tǒng)簡化為單自由度系統(tǒng),質(zhì)量塊質(zhì)量為m,彈簧片有效剛度為k[8]。

c是與截面形狀有關(guān)的常數(shù)。b是L與質(zhì)量塊邊長之和,為87.4 mm。通過式(4)求得系統(tǒng)固有頻率fc。通過應(yīng)用Ansys計(jì)算出彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)固有頻率隨彈簧片上質(zhì)量塊位移變化的第1階固有頻率fs。通過敲擊模態(tài)試驗(yàn),分析質(zhì)量塊位移衰減振動(dòng)信號(hào),可以確定其在質(zhì)量塊不同位置的固有頻率fe。測試現(xiàn)場如圖9所示,位移衰減振動(dòng)信號(hào)及通過傅里葉快速變換得到的頻譜如圖10所示。

圖9 電渦流位移傳感器測固有頻率

通過調(diào)節(jié)質(zhì)量塊在彈簧片上的位置,運(yùn)用計(jì)算Ansys仿真和試驗(yàn)手段得到單側(cè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)隨質(zhì)量塊在彈簧片上位置變化時(shí)其固有頻率變化的擬合曲線,見圖11。從圖可知質(zhì)量塊在遠(yuǎn)離固定端時(shí)三種結(jié)果相似,隨著質(zhì)量塊接近固定端計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果將大于試驗(yàn)結(jié)果。從整體看系統(tǒng)固有頻率隨記錄位移按式(4)變化。

3.4 減振器安裝位置確定

圖10 減振器固有頻率測定

圖11 吸振器固有頻率仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合圖

圖12 夾裝動(dòng)力吸振器的管道模型

為了有效抑制管道振動(dòng),綜合管道振動(dòng)振型和安裝難易程度設(shè)計(jì)一組對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證管道動(dòng)力吸振器在被實(shí)驗(yàn)管道上的最優(yōu)安裝方法,圖12為動(dòng)力吸振器安裝的3種方式。方案1選擇在管道振動(dòng)最大處安裝動(dòng)力吸振器;方案2選擇在易于安裝的第二段垂直管道處安裝另一個(gè)動(dòng)力吸振器;方案3選擇在兩個(gè)位置同時(shí)安裝相同狀態(tài)的動(dòng)力吸振器進(jìn)行減振。

3.5 管道減振試驗(yàn)結(jié)果分析

3.5.1 減振前后的管道加速度信號(hào)特征分析

針對(duì)15 MPa壓力下方案3安裝減振器前后的管道振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)減振前后的管道振動(dòng)加速度信號(hào)特征進(jìn)行了對(duì)比分析。如圖13、圖14、圖15所示分別為管道在X、Y和Z三個(gè)方向上減振前后的時(shí)域波形對(duì)比圖和頻譜對(duì)比圖。

從三組時(shí)域信號(hào)特征對(duì)比圖可以明顯看出減振效果非常明顯。將管道減振前后振動(dòng)信號(hào)經(jīng)傅里葉變換后截取0~500 Hz繪制管道減振前后頻譜對(duì)比圖。

從頻譜對(duì)比圖13(b)中可以看出,X方向在175 Hz表現(xiàn)明顯的振動(dòng)峰,經(jīng)減振后振動(dòng)降低90%以上。圖14(b)中Y方向的表現(xiàn)明顯的175 Hz振動(dòng)峰經(jīng)減振后振動(dòng)降低80%以上,且在100 Hz和350 Hz頻率表現(xiàn)突出的兩個(gè)振動(dòng)峰的振動(dòng)均降低95%以上。圖15(b)中Z方向振動(dòng)較弱,在500 Hz內(nèi)振動(dòng)加速度均小于0.5 g,從對(duì)數(shù)坐標(biāo)頻譜看,經(jīng)減振后的振動(dòng)加速度同樣得到了降低。

3.5.2 減振效果分析

整個(gè)減振試驗(yàn)依據(jù)減振器的安裝位置不同設(shè)計(jì)采用三種減振方案。液壓動(dòng)力源的壓力分別為0 MPa、5 MPa、10 MPa、15 MPa及20 MPa,表2列出了X、Y方向減振前后的壓力脈動(dòng)頻率下的振動(dòng)幅值。

圖13 X方向減振對(duì)比圖

圖14 Y方向減振對(duì)比圖

圖15 Z方向減振對(duì)比圖

表2 減振前后的壓力脈動(dòng)頻率振動(dòng)幅值

圖16、圖17、圖18所示為X、Y、Z三個(gè)方向上不同方案的減振對(duì)比圖。由圖中可以看出,方案三的減振效果最為明顯,表明在管道多個(gè)振動(dòng)位移最大處施加多個(gè)減振器對(duì)于有效實(shí)施管道減振具有重要意義。

圖16 X方向各方案減振效果圖

圖17 Y方向各方案減振效果圖

4 結(jié)語

本文針對(duì)文獻(xiàn)[7]所設(shè)計(jì)的調(diào)頻動(dòng)力吸振器,設(shè)計(jì)了一系列實(shí)施于真實(shí)液壓動(dòng)力源管道上的試驗(yàn)。

(1)經(jīng)過實(shí)際測量液壓管道工作時(shí)振動(dòng)狀態(tài),發(fā)現(xiàn)液壓管道振動(dòng)受泵站基礎(chǔ)激勵(lì)和由壓力脈動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng)影響較大;

Experimental Study on a New Dynamic VibrationAbsorber with Adjustable Frequency for Vibration Reduction of Hydraulic Pipelines

LIU Bin-Bin1,CHENGuo1,ZHAO Zheng-da2,CHEN Xue-mei2,HOU Min-li2,LUOYun2
(1.College of CivilAviation,Nanjing University ofAeronautics andAstronautics,Nanjing 210016,China; 2.ChengduAircraft Industrial(Group)Co.Ltd.,Chengdu,610092)

A new dynamic vibration absorber composed of mass and spring-leaf is designed to mitigate the hydraulic pipeline vibration.The vibration reduction experiment on a real hydraulic pipeline is carried out.Through adjusting the location of the mass on the spring-leaf,the forced vibration due to the pressure fluctuation and the resonance due to the similarity of the frequency-multiplier excitation to the natural frequency of the pipeline can be effectively suppressed.Aiming at the severe vibration of a suspended pipeline of the hydraulic power source,two dynamic vibration absorbers are designed. The vibration reduction experiments of the two absorbers are carried out in a real hydraulic pipeline system under different fluctuation frequencies and pressures.The results show that the pressure fluctuation frequency components are reduced successfully in all the X、Y and Z directions.The vibration reduction experiments indicate that the new dynamic vibration absorber with adjustable frequency is valuable for engineering applications.

vibration and wave;hydraulic pipeline;vibration reduction;dynamic vibration absorber;hydraulic test stand;pressure fluctuation

TN05

:A

:10.3969/j.issn.1006-1335.2017.01.033

1006-1355(2017)01-0152-06+187

2016-01-11

國家自然科技資助項(xiàng)目(61179057);成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司資助項(xiàng)目

劉彬彬(1992-),男,吉林省長春市人,南京航空航天大學(xué)碩士研究生。

陳果(1972-),男,博士,教授、博士生導(dǎo)師。E-mail:cgzyx@263.net

猜你喜歡
吸振器固有頻率脈動(dòng)
外載作用下環(huán)狀周期結(jié)構(gòu)固有頻率分裂特性研究
RBI在超期服役脈動(dòng)真空滅菌器定檢中的應(yīng)用
翅片管固有頻率的參數(shù)化分析及模擬研究
組合式懸臂梁吸振器的雙自由度吸振研究
二重動(dòng)力吸振器在汽車振動(dòng)控制中的應(yīng)用
質(zhì)量—?jiǎng)偠瓤烧{(diào)的吸振器寬頻減振機(jī)理研究*
磁懸浮式動(dòng)力吸振器減振性能的研究
有限水域水中爆炸氣泡脈動(dòng)的數(shù)值模擬
A novel functional electrical stimulation-control system for restoring motor function of post-stroke hemiplegic patients
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有頻率設(shè)計(jì)研究
冕宁县| 武汉市| 荥经县| 淳安县| 晋江市| 峨山| 鹤庆县| 保靖县| 托克托县| 都安| 德保县| 股票| 衢州市| 洛川县| 寿阳县| 霍山县| 治县。| 香格里拉县| 昆山市| 民县| 北海市| 南丹县| 丁青县| 囊谦县| 阿克苏市| 定日县| 南康市| 康乐县| 阳谷县| 任丘市| 积石山| 建瓯市| 塔河县| 潮安县| 墨竹工卡县| 泸西县| 怀来县| 莒南县| 广水市| 郯城县| 芜湖县|