книги из ГПНТБ / Сапожников, В. М. Прочность и испытания трубопроводов гидросистем самолетов и вертолетов

Задавшись величиной С, которая определяется размерами и материалом втулки и зная величину Сопт, находим по графику

После этого, зная величину виброскоростн и частоту вибра­ ций /, определяем оптимальный зазор 60Пт, величина которого на­

является контакт между витками в виде сцепления и скольже­ ния, основанного на сухом трении. Количественное сравнение поглощающих свойств говорит о преимуществе МР в два-три раза по сравнению с поглощающими свойствами лучших сортов' резин.

Упругие свойства анизотропного материала МР определя­ ются числом точек контакта между витками и являются функци­ ей деформации, а также связаны с ориентацией витков спирали, усилием прессования и величиной и направлением внешней на­ грузки. С точки зрения стабильности свойств и сопротивляемо­ сти периодически действующим нагрузкам наиболее благопри-

111

ятным является совпадение направлений усилия прессования и внешней нагрузки.

Упруго-демпфирующне опоры обладают достаточной проч­ ностью, малым весом, износоустойчивостью, способностью со­ хранять первоначальные свойства при длительном хранении, обеспечивать металлизацию, а также обеспечивают простоту монтажа и возможность регулирования жесткости н демпфиру­ ющей способности. Они поглощают энергию при линейных, угло­

где Qa и Ма— амплитудные значения нагрузки и моментов кгс и кгс-мм;

уа и фа — амплитудные значения перемещений мм и рад.

Демпфирующие свойства упруго-демпфирующнх материалов характеризуются коэффициентом поглощения

где AF— площадь циклической диаграммы, мм2; F — площадь треугольника ОАЕ, мм2.

112

для трубопроводов с симметричным расположением компенса­ тора:

баний в этом случае происходит в основном га счет трения в оплетке и оплетки о гофр. Величина декремента колебаніи'! такого трубопровода у= 0,2—0,9 (рис. 3.21), что приводит к су­ щественному снижению вибронапряжеиий, в резонансном ре­ жиме. На интенсивность затухания колебаний существенное влияние оказывает давление жидкости, а также расположение компенсатора относительно консолей.

114

При симметричном расположении относительно консолей жесткой трубы демпфирование колебаний имеет минимальное значение. Его возрастание происходит со смещением гибкого компенсатора.

При колебаниях трубопровода с гибким компенсатором на­ блюдаются биения, обусловленные собственной частотой сво­ бодных колебаний компенсатора и консолей, числовые значения которых различны. Частота собственных колебаний сильфона может быть рассчитана по формуле, предложенной инженером Кондратовым Н. С. [19]:

где п — число гофров;

b — половина шага гофра;

— угловая жесткость кольцевой пластины; где D= Djd;

б— толщина стенки кольцевой пластины

а—

Экспериментальная проверка показала, что разница между расчетными и фактическими значениями резонансных частот не превышает 5—7%.

15. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДЕМПФЕРЫ

Анализ амплитудно-частотных характеристик трубопроводов гидравлических и топливных систем летательных аппаратов при проведении летных, наземных и лабораторных испытаний пока­ зал, что высокие уровни напряжений в трубопроводах возни­ кают в двух случаях:

1)в случае, когда колебания опоры передаются колебаниям трубопровода;

2)в случае, когда колебания пульсирующего потока жидко­ сти возбуждают свободные колебания трубопроводов.

Впервом случае борьба с уменьшением вибронапряженнн ведется установкой упруго-демпфирующих опор и зажимов, во втором случае — уменьшением амплитуды колебаний пульсиру­ ющего потока жидкости.

115

Борьба с уменьшением амплитуды пульсирующего потока жидкости ведется в основном в следующих направлениях:

—увеличение декремента колебаний;

—отстройка .от резонанса столба жидкости;

—увеличением потерь энергии колебании пульсирующего по­ тока жидкости за счет расширения;

—увеличением потерь энергии пульсирующего потока за счет увеличения сопротивлений.

Увеличение декремента колебаний достигается установкой в систему гибких металлических или резиновых трубопроводов. Для резиновых трубопроводов у= 3—5, для металлических рука­ вов Y^l.O. Эффективность демпфирования колебаний в этом слу­ чае достигается при условии наличия незначительных колебании гибких трубопроводов (амплитудное значение о ^ І мм). Увели­ чение амплитуды и частоты колебаний гибких трубопроводов приводит к генерированию пли пульсации давления и скорости в потоке и, следовательно, гашения пульсации потока может не произойти.

Отстройка от резонанса столба жидкости производится изме­ нением расстояния между агрегатами, изменением длины п кон­ фигурации трубопроводов, а также установкой тупиковых ответ­ влений в магистралях для искажения формы импульса пульси­ рующего потока жидкости.

Приближенно частоту собственных колебаний столба жид­ кости в трубопроводе можно оценить по формуле

а

Но так как этой формулой не учитываются конструктивнотехнологические факторы изготовления и трассировки трубопро­ водов и присоединенной арматуры, уточнять частоту необходи­ мо экспериментально.

При отстройке частоты необходимо, чтобы частота свободных колебаний столба жидкости отличалась в сторону увеличения от частоты свободных колебаний трубопроводов на 20—30%. Если отношение частоты шж/со кратно 1 или 1/2, то колебания столба жидкости могут вызывать резонансные колебания трубо­ проводов.

Вторая отстройка по частоте производится изменением часто­ ты генератора колебаний. Частоты пульсирующего потока жид­ кости в трубопроводе должны быть не менее чем на 15% ниже частоты резонанса столба жидкости.

Как показывают исследования, амплитуда колебаний давле­ ния при резонансе возрастает примерно в 12—20 раз. В этом случае, даже если трубопровод совершает вынужденные коле­ бания, значения коэффициента динамического возбуждения ß находятся в пределах от 2-х до 15. При амплитуде потока жид-

116

кости в трубопроводе Ра = 5 кгс/см2 в контрольном сечении тру­ бопровода могут возбуждаться переменные напряжения от 5до 15 кгс/мм2, что, естественно, приведет к быстрому разрушению трубопровода в соединении или заделке.

Увеличение потерь энергии колебаний пульсирующего потока жидкости за счет расширения достигается установкой гидро­ пневматических аккумуляторов. В этом случае используется эф­ фект площадей, так как амплитуда пульсации давления обрат­ но пропорциональна площади поперечного сечения в сложном трубопроводе. С другой стороны, гашение пульсирующего пото­ ка жидкости происходит за счет поглощения-энергии колебаний упругой газовой средой. Это свойство аналогично свойству по­ глощения Энергии колебаний в упругих элементах — гибких трубопроводах.

Увеличение потерь энергии пульсирующего потока за счет сопротивления достигается установкой в систему различного рода ограничителей расхода. Такие'агрегаты обычно устанавли­ ваются перед датчиками чувствительных приборов, а также пе­ ред рабочими элементами, задающими определенные расходы жидкостей в расходно-регулирующей аппаратуре, т. е. в тех участках гидросистем, в которых расходы жидкости очень малы.

Некоторые типы гасителей пульсации колебаний давления пульсирующего потока жидкости могут устанавливаться в маги­ стралях с большими расходами жидкости, например, в сливных магистралях, в магистралях уборки и выпуска шасси и закрыл­ ков и в других системах.

Обычно вопросы демпфирования амплитудных характеристик пульсирующего потока жидкости решаются использованием всех или нескольких видов гасителей.

АГРЕГАТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ПОТОКІА ЖИДКОСТИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Гидроаккумулятор используется в гидросистемах самолетов Ту-104, АН-12 для уменьшения амплитудных значений пульси­ рующего потока жидкости, создаваемого поршневыми насосами переменной производительности. Гидроаккумулятор установлен в магистрали источников давления. Гашение пульсирующего пото­ ка жидкости происходит во-первых, за счет дросселирования потока в отверстиях, выполненных в нижней половине крышки, во-вторых, за счет изменения в потоке протекающей жидкости.

При увеличении площади живого сечения потока жидкости часть энергии расходуется на'расширение. При исследовании эффективности гашения пульсации потока в гидросистеме само­ лета Ту-104 было установлено, что эффективность такого типа гасителей пульсации зависит от величины давления в газовой полости аккумулятора [11]. Чем ниже давление, тем выше эффек-

117

Глава IV. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ

1. ГИБКОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ

Изготовление деталей из труб сопровождается гибкой трубопро­ вода и развальцовкой его концов, если соединение выполняется по наружному конусу, либо приваркой ниппелей, если соедине­ ние выполняется'по внутреннему конусу.

Гибка трубы сопровождается в общем случае деформацией не только в плоскости гиба, но и в плоскости, перпендикулярной плоскости гиба (поперечное сечение).

Р а с т я ж е н и е

Рассмотрим схёму действующих сил на участок трубопровода подвергающийся гибке (рис. 4.1). В процессе гибки под дейст­ вием изгибающего момента наружные волокна трубы растяги­ ваются, а внутренние сжимаются. Чем меньше радиус изгиба, тем значительнее будут деформации волокон трубы.

Деформация продольных волокон приводит к деформации (сплющиванию) поперечного сечения трубы и к смещению нейт­ ральной оси в направлении центра кривизны.

Обычно предполагают, что сечение изгибаемого тела остается постоянным. Это предположение для изогнутых труб будет тем

119