Экспериментальное исследование динамических характеристик трубопровода гидромеханической системы

Рассмотрена проблема повышения виброустойчивости трубопроводов гидромеханических систем, характеризующей надежность их эксплуатации. К возникновению вибраций и шума в трубопроводах приводят, как правило, пульсации давления в потоке рабочей жидкости и структурные вибрации от нагнетателей, распространяющиеся по конструкции трубопровода. Для изучения динамического поведения реальной сложной трубопроводной системы с нагнетателем проведено экспериментальное исследование ее виброакустических параметров. Изучен стационарный процесс работы насоса, формирующего турбулентное течение в трубопроводе. В ходе физического эксперимента выполнен спектральный анализ, построены виброакустические спектры в выбранных контрольных точках отдельного прямолинейного участка трубопровода в диапазоне частот 0,5…400 Гц. Исследовано изменение динамических параметров по длине прямолинейного участка при различных значениях расхода рабочей жидкости. Изучено влияние рабочих параметров нагнетателя (подачи и давления рабочей жидкости) на виброакустические характеристики трубопровода. Установлено, что поперечные колебания имеют наибольшее значение при формировании динамического поведения исследуемого участка. Определено, что с увеличением расхода рабочей жидкости возрастает относительное виброперемещение трубопровода вдоль оси X.

Литература

[1] Makaryants G.M., Rodionov L.V., Radin D.V. et al. Experimental investigation on adaptive Helmholtz resonator for hydraulic system. Inter-Noise and Noise-Con Cong. Conf. Proc., 2019, pp. 2995–3992.

[2] Radin D.V., Makaryants G.M., Rodionov L.V. Adaptive Helmholtz resonator for hydraulic system. Proc. ICSV 2018. vol. 3. Hiroshima Calling, 2018, pp. 1877–1884.

[3] Makaryants G.M., Prokofiev A.B. Pressure pulsation damper for hydraulic drive piping. Proc. ICSV 2015. Curran Associates, 2015, pp. 2585–2592.

[4] Makaryants G.M., Prokofiev A.B., Shakhmatov E.V. Vibroacoustics analysis of punching machine hydraulic piping. Procedia Eng., 2015, vol. 106, pp. 17–26, doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.004

[5] Makaryants G.M., Shakhmatov E.V., Prokofiev A.B. et al. The instability of the pipeline due to transporting fluid’s pressure ripples. Proc. ICAS, 2012. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2012/PAPERS/809.PDF

[6] Макарьянц Г.М., Прокофьев А.Б., Шахматов Е.В. и др. Исследование виброакустических характеристик трубопровода при его силовом нагружении с использованием программного комплекса ANSYS. Сб. тр. 4 конф. пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH. Москва, Полигон-пресс, 2004, с. 280–287.

[7] Прокофьев А.Б., Шахматов Е.В. Виброакустическая модель прямолинейного участка трубопроводной системы с гасителем колебаний в условиях силового возбуждения пульсациями рабочей жидкости. В: Ракетно-космическая техника. Расчет, проектирование, конструирование и испытания космических систем. Сер. XII, вып. 1. Самара, ВКБ РКК Энергия, 2000, с. 120–131.

[8] Макарьянц Г.М. Динамика трубопроводных систем. Разработка численных методик расчета и исследование виброакустических характеристик. Саарбрюккене, LAP LAMBERT Academic Publ., 2015. 256 с.

[9] Макарьянц Г.М. Разработка методик расчета и исследование виброакустических характеристик трубопроводных систем. Дисс. … канд. тех. наук. Самара, СГАУ, 2004. 191 с.

[10] Макарьянц Г.М., Прокофьев А.Б., Шахматов Е.В. Моделирование виброакустических характеристик трубопровода с использованием метода конечных элементов. Известия СНЦ РАН, 2002, т. 4, № 2, с. 327–323.

[11] Миронова Т.Б. Исследование динамических характеристик трубопроводных систем с гасителями колебаний. Динамика и виброакустика, 2014, № 1, с. 55–60.

[12] Гладких П.А., Хачатурян С.А. Вибрации в трубопроводах и методы их устранения. Москва, Машгиз, 1959. 243 с.

[13] Гужас Д.Р. Снижение шума обвязки нагнетателей методом вибропоглощения. Газовая промышленность, 1979, № 7, с. 31–32.

[14] Айрбабамян С.А. Снижение шума компрессорных станций. Проблемы акустической экологии, 1990, т. 2, с. 51–54.

[15] Прокофьев А.Б. Разработка метода комплексного анализа динамики прочности трубопроводных систем с гасителями колебаний рабочей жидкости. Дисс. … канд. тех. наук. Самара, СГАУ, 2008. 342 с.

[16] Секачева А.А., Пастухова Л.Г., Носков А.С. Анализ динамических параметров трубопроводов инженерных систем зданий. Сб. тр. IV Всерос. конф. Акустика среды обитания. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019, с. 193–200.

[17] Секачева А.А., Пастухова Л.Г., Носков А.С. Моделирование динамических характеристик вертикального элемента трубопровода. Сб. док. VII Всерос. науч.-практ. конф. Защита от повышенного шума и вибрации. Санкт-Петербург, БГТУ ВОЕНМЕХ, 2019, с. 333–340.

[18] Секачева А.А., Пастухова Л.Г. Модальный анализ трубопроводов инженерных систем зданий. SAFETY2017. Сб. мат. межд. конф. Екатеринбург, УрФУ, 2017, с. 411–421.

[19] Sekacheva A.A., Pastukhova L.G., Alekhin V.N. et al. Natural frequencies of a vertical pipeline system. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2019, vol. 481, art. 012019, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/481/1/012019

[20] Sekacheva A., Pastukhova L., Noskov A. Numeric analysis of vertical pipeline element natural frequencies. Akustika, 2019, vol. 32, pp. 272–278.