Вибрационный анализ трубопроводов гидросистемы воздушных судов
Большая часть современной воздушной гидравлической системы, использующей поршневой насос с переменным вытеснением, пульсирующий выход потока, является присущими ему характеристиками, возникающие в результате пульсации давления часто приводят к серьезному повреждению системы энергетических трубопроводов, что создает угрозу жизни пассажиров, что сказывается на нормальном завершении миссии , Вопрос о вибрации трубопроводов для систем гидроэнергетики воздушных судов на протяжении многих лет страдает от конструкторов авиационной гидравлической системы и аналитиков аварии: эта проблема становится еще более выраженной, поскольку воздушные гидравлические системы становятся более герметичными.
1. Вибрация гидравлической системы воздушных судов
Энергетическая часть гидравлической системы самолета состоит из гидравлического насоса, масляного фильтра и линии между ними. Коренные причины вибрации, главным образом гидравлического насоса, вращательного движения и возвратно-поступательного процесса всасывания и разгрузки, а также жидкости в резонансе трубопровода. Главный двигатель через корпус приемника к гидравлическому насосу обеспечивает достаточную мощность при нормальных условиях обработки и использования, шпинделе гидравлического насоса, подшипниках и цилиндрах и других вращающихся деталях в хорошем рабочем состоянии в течение длительного времени, механических свойствах и плавной, меньшей вибрации. Во время поршневого хода плунжера возможные проблемы кавитации и кавитации могут быть решены путем рационального проектирования масляного бака под давлением и внутреннего канала потока в насосе. Когда отверстие плунжера подключено к камере низкого давления на пластине клапана для абсорбции масла, плунжер находится в нижней мертвой точке, а объем камеры плунжера мал. В дополнение к структуре выравнивания давления, такой как треугольная канавка, давление в двух камерах быстро сбалансировано, а пульсацией слабых потоков можно пренебречь. Поршневая полость и нажимная пластина, соединенные с камерой высокого давления со сливом, несмотря на использование треугольной канавки, демпфирующих отверстий и предварительных мер сжатия, но давление в камере высокого давления все же выше давления в полости плунжера в процессе соединения двух камер Будет явление течения вторжения, а пульсация потока - гидравлический насос, который станет источником вибрации жидкости. Пульсация потока, производимая гидравлическим насосом, проходит через трубопровод с образованием пульсации давления, а вибрация жидкости передается в систему через трубопровод.
Вибрация трубопроводов более сложная, гидравлический насос пульсирует поток жидкости в трубе и принудительная вибрация сплошной трубы. Характеристики распределения самого трубопровода для жидкости, чтобы структура трубопровода соответствовала резонансным условиям, возникла саморезонансная. Когда пульсирующая частота гидравлического насоса близка к резонансной частоте жидкости, вибрация будет еще более усилена. Если собственная частота сплошной трубы близка к резонансной частоте жидкости или близка к частоте пульсации гидравлического насоса, происходит связь жидкость-твердое тело. Сильные вибрации механической структуры вблизи ее естественной частоты часто приводят к структурным повреждениям и авариям.
2. Гидравлическая система трубопроводов общей конструкции
Согласно теории флюидной механики параметры резонансной частоты и амплитуды трубопровода для жидкости можно получить из уравнения (3-2). Взаимодействие флюидной структуры между жидкостью и трубопроводом затруднено. Из-за существования точной современной аналитической теории и технического применения вибрационные характеристики сплошного трубопровода и его несущей конструкции обычно определяются экспериментом. Направляющая трубка на самолете тонкая и длинная, а скорость потока жидкости мала. Влияние скорости потока на собственную частоту сплошного трубопровода обычно незначительно. Учитывая давление и качество жидкости в трубопроводе, формула самой низкой собственной частоты f1 трубопровода
M - масса трубопровода и жидкости;
L - длина трубы между опорными точками.
Фактическая частота фактического трубопровода должна быть проверена на наземном симуляторе самолета и испытательной машине для определения. В дополнение к расчету статической прочности несущей конструкции и эксперименту, расчет усталостной прочности и эксперимент. Согласно вышеописанному методу, конструкция системы гидравлических трубопроводов самолета должна обеспечивать, чтобы наименьшая собственная частота трубопровода была более чем в 1,5-2 раза максимальной частоты пульсации гидравлического насоса, а самовозбуждающийся резонанс трубопровода для жидкости обеспечивался компоновкой трубопровода, % ~ 100% диапазон скоростей, частота резонанса 1 - 3 трубопровода и частота импульса накачки не связаны.
3. Структура поддержки характеристик параметров медленного изменения
Основная частота системы трубопроводов в основном в шахматном порядке, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную и надежную работу гидравлической системы. Однако время от времени возникают сбои в системе трубопроводов энергии. Большинство отказов вызвано совместным существованием собственной частоты трубопровода и частотой пульсации гидравлического насоса. За исключением разрыва труб, окончательной формы разрушения неподвижной конструкции, на поверхности зажима трубы в контакте с трубой заметен износ, но зажим трубы не достигает уровня усталостного разрушения. Труба закреплена на основной конструкции самолета через зажим хомута трубы. Зажимное соединение между хомутом трубы и трубой является проблемой конструктивного контакта. Основные характеристики таких контактных задач, во-первых, меняющаяся площадь контакта, внешняя сила и смещение, вызванные внешними силами, нелинейны, а вторая - площадь контакта напряжений довольно высокая, третья - структурные параметры с медленно меняющимися характеристиками. Так называемые медленные переменные параметры относятся к параметрам, и цикл уравнения изменяется очень медленно, т. Е. При анализе за короткое время параметры можно рассматривать как постоянные, поверхностный анализ в течение длительного времени, мы должны учитывать значительные изменения параметров, как показано 3-6 показана контактная структура, состоящая из труб и хомутов, хомуты для труб закреплены на конструкции корпуса машины, взаимодействие между хомутами трубы и трубой имеет силу предварительного затягивания и определенный коэффициент трения, а труба рассматривается как сила массы единицы Тело, труба с помощью силы затяжки, структура упругой деформационной силы и периодическая сила принудительной вибрации, уравнение баланса силы
На начальном этапе использования авиационной техники контактная структура не двигалась относительно зоны контакта под первоначальной силой предварительного затягивания, а состояние поддержки трубопровода находилось в идеальном фиксированном состоянии. Пульсация давления в трубопроводе, вызванная гидравлическим насосом, всегда была под напряжением Трубопровод принудительной вибрации. С увеличением времени полета контактная структура изнашивается или даже ослабляется, а площадь контакта создает небольшое относительное смещение, но она не вызывает прямого повреждения. Вместо этого K и N в уравнении (3-4) уменьшаются, то есть структурная деформация Упругое усилие и предварительное натяжение зажима. Это означает, что жесткость опорной структуры капли трубы, опорная труба не зажимается состояние, в формуле (3-3) & lambda; 1 уменьшается, таким образом позволяя f1 восстановления. Когда f1 уменьшается до приблизительно fp в (3-1), происходит вибрация связи между жидкостью и твердым телом. K, N, λ1 и f1 являются медленно изменяющимися параметрами. Медленно меняющиеся параметры жесткости конструкции несущей трубы постепенно уменьшаются, что является реальной причиной отказа гидравлического трубопровода и связанных с ним неподвижных конструкций самолета.
4. Анализ вибрации флюидно-твердой связи инженерного метода
Сочетание теоретического анализа и экспериментальных испытаний конструкции и анализа авиационной гидравлической системы является практическим методом проектирования. Гидравлическая система трубопроводов является самым слабым звеном в гидравлической системе самолета. При проектировании и анализе можно предпринять следующие шаги:
1) В соответствии с общими требованиями к конструкции спецификаций конструкции самолета и гидравлической системы, чтобы выбрать материал с требуемой производительностью, компоновку трубопровода.
2) Рассчитайте частоту пульсаций гидравлического насоса и характеристики параметров распределения трубопровода для жидкости в соответствии с уравнениями (3 - 1) и (3 - 2).
3) Экспериментально проверить влияние несущей конструкции на самую низкую собственную частоту трубопровода. В соответствии с формулой (3-3), рассчитайте наименьшую собственную частоту трубопровода в идеальном зажатом состоянии. Моделируя процесс износа, мы получаем несколько тестовых кривых, которые варьируются в зависимости от предварительной нагрузки. В соответствии с прочностью материала для определения размера силы предварительного затягивания при прогнозировании срока службы трубопроводной системы. При обращении с материалом необходимо следить за тем, чтобы хомуты труб имели ту же поверхностную твердость, что и труба, что является надежной гарантией уменьшения износа контактной конструкции.
4) Анализ основного частотного диапазона, настройка параметров, так что ключевая частота в основном находится в шахматном порядке.
5) Проведите всеохватываемое испытание на наземном симуляторе самолета и испытательной машине с другими компонентами, конструкцией и формой гидравлической системы.
