автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Исследование виброакустических характеристик элементов гидромеханических систем двигателей летательных аппаратов

РТ6 оа

7 I К--*

на правах рукописи

ЛЕНЬШИН Валерий Валентинович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 1ЕМЕНТОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность 05.07.05 "Тепловые двигатели летательных аппаратов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-1997

Работа иыполнена в САМАРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АЭРОКОСМИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ имени академика С. П.КОРОЛЕВА

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук,

профессор ШАХМАТОВ Е.В. ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук,

профессор Загузов И. С. - кандидат технических наук, Маркин А. А.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: Акционерное общество "Самарское конструкторское бюро машиностроения" г. Самара

Защита состоится в сентябре 1997 г. ка заседании специализированного совета Д063.87.01 в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П.Королева по адресу: 443086, Самара, Московское шоссе,34. Точная дата защиты будет сообщена дополнительно.

С диссертацией можно ознакомиться н библиотеке СГАУ.

Автореферат разослан 1997г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

специализированного совета ^ А.Н.КОПТЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Надежность систем управления и топливопитания двигателей ЛА в существенной е зависит от уровня действующих в них динамических нагрузок, которые зачастую потея основной причиной усталостных поломок элементов, повышенного износа arpéis.

На стадии проектирования и доводки агрегатов систем управления и топяивопи-1Я двигателей летательных аппаратов очень важно иметь достоверную информацию о [чинах и характере действующих динамических нагрузок.

К основным факторам, в значительной мере снижающим функциональную надеж-ъ и эксплуатационные качества гидромеханических систем топливопнтания и управле-двигателей и ЛА, относится переменные давления рабочих сред и вибрации механиче-элементов.

Механизмы возникновения колебаний жидкости и элементов конструкции гвдро-нических систем очень разнообразны, что затрудняет решение задач снижения дина-£ких нагрузок в таких системах. Кроме того, взаимное влияние динамических процес-I жидкости и механических элементах может привести к резонансным эффектам виб-устического взаимодействия и изменению режимов работы регуляторов, в частности к :ению точности регулирования систем.

При расчетах динамических характеристик гидромеханических систем и решении лем снижения динамических нагрузок не всегда оправдан использующийся подход, i принимаются допущении о том, что вибрационные процессы в системе не влияют на звые явления в жидкости, а колебательные процессы в жидкости не оказывают сушеного влияния на динамику механической части систем.

Поэтому, разработка методов расчета гидромеханических систем с учетом взаимо-■вт колебаний рабочей среды и механических элементов и решение на этой базе кекса задач, связанных с совершенствованием виброакустических характеристик и :нием динамических нагрузок в системах питания и управления двигателей и ЛА, оп-яют актуальность данной работы.

Цель исследования.

Целью работы является повышение надежности элементов гидромеханических и за счет совершенствования их виброакустических характеристик на базе разра-: математических моделей агрегатов и элементов, учитывающих процессы виброаку-жого взаимодействия в системе, и создания методов и средств коррекции дннамиче-;арактеристик.

Задачи исследования.

1. Анализ влияния характеристик динамических процессов в гидромеханических «ах на показатели надежности.

2. Разработка типовых математических моделей гидромеханических элементов i питания и управления ДЛА, учитывающих процессы виброакустической взаимо-в системе.

3. Создание алгоритмов и пакетов прикладных программ для автоматизации рас-инамических характеристик типовых гидромеханических элементов систем питания вления двигателей ЛА на ЭВМ типа IBM PC.

4. Разработка методик расчета виброакустических характеристик элементов I росистем при их силовом возбуждении пульсациями рабочей среды.

5. Анализ виброакустических свойств гидромеханических и топливных сиси шестеренными насосами на базе уточненной математической модели.

6. Получение новых экспериментальных данных по виброакустическим хара ристикам плунжерных и шестеренных насосов, которые позволяют оценить эффек ность мероприятий по снижению динамических нагрузок в насосных агрегатах.

7. Создание экспериментального оборудования, позволяющего исследовать : роакустичесхие характеристики элементов гидромеханических систем.

8. Разработка рекомендаций по применению методов и средств совершенств ния динамических свойств гидромеханических систем.

Научная новизна.

В диссертационной работе на основе созданных типовых математических мод агрегатов и элементов систем топливопитания и управления, учитывающих взаимод< вие процессов в характерных динамических цепях, разработаны алгоритм и пакет кладкых программ для автоматизированного расчета динамически* характеристик ромеханических агрегатов и элементов.

Разработаны математические модели, позволяющие рассчитывать виброаю чекие характеристики трубопроводов и емкостей при их силовом возбуждении пу. цкями рабочей среды.

Разработана методика расчета виброакустических характеристик системы по рабочей среды с шестеренным насосом, позволяющая анализировать эффективность I приятии по снижению динамических нагрузок в системах питания и управления ДЛА

Получены новые экспериментальные данные по исследованию Еиброахустич характеристик плунжерных и шестеренных насосов, а также элементов гидросистем их силовом возбуждении пульсациями рабочей среды.

Практическая ценность.

Разработанное программное обеспечение по расчету динамических характер элементов позволяет автоматизировать расчеты на стадии проектирования и до: гидромеханических систем, выбирать наиболее эффективные методы коррекции их мическнх характеристик.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования виброаку! ских свойств систем топливопитания с шестеренными насосами позволили разраЕ конструктивные и технологические мероприятия для снижения динамических натр; насосных агрегатах и гидромеханических системах. Предложенные гидравлически рекгирующие устройства позволили снизить уровень пульсаций рабочей среды в с вой системе топливопитания с насосом НД-25 в 1.7...3 раза.

Созданные методики расчета виброакустических характеристик гидромех ских агрегатов и элементов позволили разработать рекомендации по применению 1 лей колебаний рабочих сред и демпфирования креплений элементов гидросистем , а других мероприятий по снижению динамических нагрузок в гидромеханических сис

Созданное стендовое оборудование используется для проведения научных дований и отработки мероприятий по снижению виброакустической активности ги ханическнх систем. Созданные в процессе работы методики расчета и пакеты прию программ используются в учебном процессе кафедры автоматических систем энер ских установок СГАУ.

Апробация работу.

Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены : ва 1-ой Поволж-i научно-технической конференции "Научно-исследовательские разработки и высокие юлогии двойного применения"(Самара, СГАУ, 1995г.); Всероссийской научно-ктической конференции "Гидропривод. Проблемы использования конверсионных >аботок в машиностроении." (Самара, 1994г.); XX молодежной научно-технической (еренцин "Гагарииские чтения"(Москва, МГАТУ, 1994г.); научно-технической кон-:нции "Перспективные информационные технологии в научных исследованиях, прогревании и обученни"(Саиара, СГАУ, 1995г.); Всероссийской научно-технической (кренцин "Технопарки, инновации. конверсня"(Саиара, 1995г.); научно-методической (кренции "Интенсивные технологии обучения в чодготоахе специалистов"(Самара, .У, 1996г.); 3-ен украинской конференции по автоматическому управлению гоматика-96"(Севастопаль, СевГТУ, 1996г.); международной научно-технической кон-!нции "Проблемы управления точностью автоматизированных производственных ем"(Пенза, ПГГУ, 19%г.); 25-ом международном научно-техническом совещании по шике и прочности двигателей (Самара, 1996г.); международном российско-китайском ■ознуме по авиационным двигателям (Nanjing, China, 1997).

По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура работа. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выво-по работе, списка использованной литературы из 123 наименований. Общий объем гртацни 193 страницы, содержит 55 страниц с рисунками и I таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и выбранного направления исспеао-й, дана краткая характеристика диссертационной работы, сформулированы основные женил выносимые иазащиту.

В первой главе дан анализ исследований по снижению динамических нагрузок в омеханическнх и топливных системах.

Основными факторами, дестабилизирующими нормальную работу гндромеха-ских систем питания и управления двигателей и летательных аппаратов, являются копия (вибрации) механических элементов и пульсации рабочей жидкости . Как отмечав работах Т.М. Башты, А.И. Гулиенко, В.М. Калнина, Д.Н. Полова, К.В. Фролова, Шорина, Е.М. Юдина и других авторов, одним из основных источников колебаний ;нкя рабочей среды, амплитуда которых может достигать 50% от среднего значения, отся гидронасосы, которые также являются генераторами вибраций и шума.

Вопросы взаимодействия колебательных процессов в рабочей среде и механиче-элементах гидромеханических систем весьма сложны. Особый интерес представляет дование взаимного влияния пульсационных процессов в жидкости и вибраций агре-I систем управления и топливопитания ДЛА. Характерные для такого взаимодейст-ффекты приведены в работах А.И.Гулиенхо, В.М.Калиина. К сожалению, исследова-I этой области зачастую ограничиваются констатацией экспериментальных данных остроеннем эмпирических зависимостей. В работах Е.В. Шахматова, A.B. Артюхова, Фурсенко и других установлена взаимосвязь пульсаций жидкости с колебаниями 5да насосных агрегатов. Однако, требуется дальнейшее изучение процессов динами-

ческого взаимодействия пульсаций рабочей среды с колебаниями механических элемен в гидромеханических и топливных системах ДЛА на широком круге объектов.

Анализ существующих методов снижения динамической нагруженности arpera и систем показывает, что кроме конструктивных доработок агрегатов достаточно эф] тивным методом коррекции параметров динамических процессов в агрегатах и сисге питания и управления двигателей и ЛА является применение специальных корректир щих устройств, среди которых можно выделить гасители колебаний рабочих сред (Г1 механические корректирующие устройства в виде демпферов и виброизоляторов.

Вопросы расчета и применения ПС тщательно изучены в работах В.П. lliopi Е.В. Шахматова, А.Г. Гимадиева, В.И. С&нчугова, А.Н. Головина , Г.В. Шестакова и j гих авторов. Демпфирующим и виброизолирующим устройствам тахже посвяи большое количество работ таких ученых как А.И. Белоусов, М.И. Коловский, К.В. <3 лов, Д.Е. Чегодлев и др.. Среди многочисленных исследований, посвященных рас корректирующих устройств автор не обнаружил работ, в которых на достаточном ур< исследуются вопросы влияния установки ПС на вибрационные параметры гадросж или изменение параметров гидравлических цепей при использовании механических д< фирующих устройств. Вопросы эффективности применения корректирующих устройс этом плане требуют дальнейшего изучения.

В пергой главе также рассмотрены вопросы оценки влияния динамических ха теристик гидромеханических систем на показатели их надежности. В качестве при) рассмотрено влияние динамических характеристик приводов насосных агрегатов на п ность рессор, которые зачастую являются самыми "слабыми" звеньями в кинематиче* цепи приводов агрегатов.

На основании проведенного анализа известных работ в диссертации сформул ваны цепь и задачи исследований, направленные на решение проблем совершенство» виброакустических свойств гидромеханических и топливных систем двигателей ЛА.

Вторая глава посвящена разработке типовых математических моделей гидрок нических элементов систем питания и управления ДЛА и методики расчета их динам схих характеристик.

В общем случае агрегат гидромеханической системы взаимодействует с Bpyi агрегатами м элементами по линии механического привода, а также гидравлически» ниям высокого, регулируемого давления и слива. Наиболее сложные агрегаты м< представить в виде восьмиполюсника, а их линеаризованные математические модег стандартной матричной форме:

"Y„ Y„ Y„ Y14l ГX,"| ГМ," \ Yn Yu YM X, _ М, Yji Yn Y„ YM X, M} .Y« Y0 Y„ Y„J |_X,J ¡_M4

где Xi, Y| -изображения по Лапласу относительных отклонений параметров в характе i-ой гидравлической или механической цепи (например давления, расхода, крутя щеп мента, частоты вращения), а коэффициенты матрицы Yg определяются, исходя из кон ных схем гидромеханических агрегатов и систем. Для исследования устойчивости сис определения их динамических (частотных) характеристик, предполагая, что присоед ные к элементу характерные гидромеханические цепи вне агрегата динамически д

(ругоы не связаны, можно записать в общем случае следующие граничные условия (см. >ис. I):

де X«»,' изображение ло Лапласу возмущающего воздействия, передаваемого по ¡-ой ха-(актерной присоединенной цепи. Та -относительный входной импеданс присоединенной |епн в изображении по Лапласу.

Для исследования устойчивости и динамических характеристик системы нсполыу-отся методы, основанные на представленных выше уравнениях и операциях с определите-[ямн, что удобно доя программной реализации расчетов.

На основе матричного представления линеаризованных математических моделей .грегатов и исследования их динамических характеристик, разработана библиотека типо-ых математических моделей элементов и агрегатов систем питания и управления ГТД и оздан пакет прикладных программ для автоматизированного расчета на ЭВМ .Пакет по-воляет выбрать из библиотеки типовых моделей нужный элемент или агрегат и решать >яд стандартных задач по исследованию устойчивости и динамических (частотных) ха-|актеристик агрегатов.

При исследовании динамики сложных систем, решении оптимизационных задач |редставляет интерес возможность применения упрощенной модели элементов, не учиты-;ающей влияние, например, какой-либо присоединенной цепи, а также оценка погрешно-ти при использовании такой модели. В дайной главе приводится методика, позволяющая »ценить возможность применения упрощенных моделей агрегатов при расчетах динамиче-хих характеристик элементов гидромеханических систем.

В третьей главе рассмотрены вопросы взаимодействия элементов гидросистем с ■ульсирукщей рабочей средой на примере трубопроводов, емкостей и дросселирующих леменгов.

Для известных работ, рассматривающих влияние пульсаций давления на вибрации ■рубопровода, характерны следующие допущения:

1) трением в жидкости, изменением скорости и плотности жидкости можно пренебречь; *

2) захон изменения давления в жидкости известен, и поперечные колебания трубки не вызывают иикахих дополнительных волновых явлений;

3) известны демпфирующие свойства опор и материала трубопровода, трением трубы о воздух можно пренебречь.

Однако, указанные допущения не всегда корректны для реальных условий функционирования гидромеханических систем, а решение уравнений, описывающих колебания «еханических элементов при взаимодействии с пульсирующим потоком рабочей среды, >бычно находится с помощью приближенных методов. Поэтому в диссертационной рабо--е найдено аналитическое решение уравнения, описывающего поперечные колебания тру-¡опровода с пульсирующим потоком рабочей среды (рис.2):

ОХ СК Ска Сл (д СОС |

гдр , Л <У (2)

рГ,+пу* _2т,у «я.+т '»ас^^скУ,.. др

Ц И'!И,В,~И'4 Ы '5 ТЦЕИч-С,!)'

Схема агрегата представленная в виде восьмиполюсника.

Рис.1.

Расчетная схема трубопровода.

Рис.2.

: V, р- скорость н давление жидкости , Си Сг, С) -соответственно угловая, поперечная и одольная жесткости опор. Га -площадь проходного сечения; Е1 - жесткость сечения на гиб, ЕР- жесткость сечения на растяжение; т. то -погонные массы пустого трубопрово-и жидкости, I- длина трубопровода.

Аналитическое решение уравнения (2) при отказе от допущения 1 найдено в виде:

I

у = сс«(к.х+ <р „)«»(«>.I). (3)

••I

: О., о,, к,- соответственно амплитуда, круговая частота, фаза и волновое число зячей изгибной волны для п-ой гармоники спектра, учитываемой дая данного волнового оцесса. Амплитуда и фаза зависят от конструктивных характеристик опор и трубопро-да, физических свойств материала трубопровода и рабочей среды, волновых процессов кидкости.

С помощью приведенной модели можно получать полную информацию о расселении виброперемещения, виброскорости или виброускорения по длине трубопрово-и анализировать эффективность применения тех или иных методов коррекции динами-скнх характеристик гидросистем.

Рассмотрен вопрос взаимодействия конструкции гидравлических емкостей с ко-блющейся жидкостью (рис За,4а). Гидродинамический расчет емкостей осуществляется с •мощью соответствующих электродинамических аналогов (рис.3б, 46). Похазано, что >и их силовом возбуждении пульсациями рабочей среды, возможны:

1. Колебания емкости в направлении оси X под действием динамического перепада

вления для емкости на рис. За и переменного давления в полости для емкости на рис. 4а.

В общем случае законы изменения перепада давления и давления в полости поли-рмонические, и, для того, чтобы найти вынужденные колебания емкости при полигар-знической вынуждающей силе

р". = ^¿^^ С05(в>,1 +а4), (4)

м

де А), «к, От соответственно амплитуда, круговая частота и фаза ¡-ой гармоники спектра шамического перепада давления для рис. За или давления в полости емкости рис. 4а, Г-ющадь действия давления- для рис. За равна площади перегородок, для рис. 4а эта пло-адь равна площади горла резонатора) необходимо решить уравнение, описывающее зижение системы с одной степенью свободы при вынужденных колебаниях оотвегствуюшие расчетные схемы приведены на рис. Зв, 4в)

шх" + Р(х,х') + Р„(х) = Р,, (5)

<е ш- приведенная масса емкости с жидкостью, х', х"- первая и вторая производная от эординаты по времени, Ро(х)=сх- восстанавливающая сила, с- жесткость опоры ^ммарная жесткость опор) в направлении оси X, Р(х,х*)- диссипативная сила, характери-лощая нелинейные эффекты в креплении (креплениях), и зависящая от силовой характе-истики опоры (опор).

Решение уравнения (5) ищется известными методами в виде:

л

Х = Х„ + £a,COS(ait+ai +6,),

где а« -амплитуды n-ой гармоники внброперемешенияА -фазовый сдвиг относительно в нуждающей силы.

2. Деформационные перемещение корпуса под действием переменного давлен! которые при определенных условиях можно считать пропорциональными величине из) нения давления в емкости.

3. Параметрические колебания емкости, из-за наличия параметрической сосл ляющей восстанавливающей силы вследствие изменения массы жидкости в полости еш сти.

Уравнения движения при параметрических колебаниях такой системы (р; Зг, 4г) имеют вид :

ф |г(<р. ♦) + {^.(„Х*+G<«>] = 0, (б)

где Ç- обобщенная координата (угол поворота), Fo=ap- восстанавливающая сила, с- уп вая жесткость опоры (опор), G(t)- параметрическое возбуждение, которое полагает слабым G(t)«l и определяется следующим образом:

G(t) = ^r-2:Apicos(a>lt+(fi), С

a m м

где Ytf-приведенный объем емкости, а- скорость звука в жидкости.

Решение уравнения (б) находится путем исследования линеаризованного уравны движения известными методами для 1-й зоны неустойчивости в виде:

lot

<p=A,cos—,

где А,- амплитуда параметрических колебаний.

Предложенные методики расчета вибрационных характеристик трубопроводе гидравлических емкостей при их силовом возбуждении пульсациями рабочей среды лоз: ля юг прогнозировать виброакустическую активность гидросистем и предлагать иаибо эффективные методы коррехции динамических характеристик гидромеханических с тем.

Четвертая глава посвящена анализу виброакустических характеристик насоси агрегатов. Рассмотрены вопросы снижения уровня кинематического возбуждения в п; соединенных к насосам магистралях.

На базе разработанных виброакустических моделей элементов гидросистем и ' тематической модели шестеренного насоса, учитывающей динамические свойства прив< агрегата, предложена методиха расчета виброакустических характеристик системы под; рабочей среды с шестеренным насосом (рис. 5,6). Используя данную методику, можно лучать информацию о протекающих в системе динамических процессах в зависимости конструктивных параметров насосного агрегата, гидравлической и механической наг[ ки , характеристик креплений трубопровода и режимных факторов. Данные расчета

Конструктивная схема емкости (а), ее электродинамический аналог (б) физические модели для расчета вынужденных продольных колебаний (в) и параметрических колебаний емкости (г)

е.

Щ

а)

1_П

б)

с%

т

* Л*

в)

Я

Г

г)

Рнс.З.

Конструктивная схема емкости типа «ответвленный резонатор» (а), ее электродинамический аналог(б), физические модели для расчета вынужденных продольных колебаний (в) и параметрических колебаний емкости (г)

№

а)

6)

ч)

Рис.4.

зволяют анализировать эффективность различных мероприятий по совершенствованию виброакустических свойств систем насосной подачи жидкости.

Рассмотрены вопросы совершенствования рабочего процесса и динамических характеристик шестеренных насосов как генераторов колебаний. Предложены технологические и конструктивные мероприятия по совершенствованию виброакустичесхих характеристик двублочных шестеренных насосов, не требующие кардинального изменения конструкции агрегатов или технологии их производства, такие как выбор оптимального относительного угла разворота качающих узлов, величины зазора по нерабочим поверхностям зубьев шестерен , жесткости приводной рессоры агрегата и так далее. Эффективность данных мероприятий подтверждена экспериментальными исследованиями и расчетным путем.

На примере исследования вибро акустических характеристик системы топливопи-тания изделия с шестеренным насосом НД-25 показаны адекватность применяемых расчетных моделей реальным объектам исследований и эффективность разработанных мероприятий по снижению динамических нагрузок в гидромеханических системах. Приведены новые экспериментальные данные по исследованию вибро акустических свойств насосных агрегатов (рис.7, 8).

Предложены гидравлические корректирующие устройства, позволяющие в 1,7—3 раза снизить амплитуду пульсаций давления в стендовой системе топливопитанкя с насосным агрегатом НД-25, а также значительно уменьшить амплитуду осевого усилия, действующего на ротор центробежной ступени.

В пятой главе дано описание стендового оборудования, применявшегося для исследования динамических характеристик элементов и агрегатов гидромеханических систем.

Получены экспериментальные данные по исследованию виброакустических характеристик трубопроводов, емкостей и системы трубопровод- емкость при их силовом возбуждении пульсациями рабочей среды. Замеры проводились при частотах основной составляющей спектра колебаний жидкости 80...790ГЦ и амплитуде 0,04—0,8 МПа. Проверена эффективность таких мероприятий по снижению динамических нагрузок в системе как демпфирование опор и применение гидравлических корректирующих устройств (рис. 9, 10, 11, 12). Подтверждена адекватность разработанных моделей для расчета виброакустических характеристик элементов гидросистем и корректность принятых при построении моделей допущений.

Приведены экспериментальные данные, подтверждающие взаимосвязь вибрационных и шумовых характеристик элементов гидромеханических систем.

Даны рекомендации по применению корректирующих устройств для совершенствования виброакустичесхих характеристик гидромеханических систем.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основе унифицированного представления гидромеханических агрегатов на базе их математических моделей в матричной форме разработана библиотека типовых элементов и агрегатов систем питания и управления ГТД, дана их классификация. Разработана методика, позволяющая оценить вносимую при применении упрошенных моделей погрешность расчетов, что позволит облегчить процесс анализа динамических характеристик агрегатов.

2. Разработан пакет прикладных программ по расчету динамических характеристик типовых гидромеханических агрегатов и элементов систем питания и управления ДЛА.

Расчетная схема системы насосной подачи

I С'

С< .С< С< „ г"

Рис.5.

Гидравлическая схема системы насосной подачи, представленная в виде соединений многополюсников.

Г V К* -0- ■0- 4

1 у' ~0- Ш-

хн V Ла

-4-р-

« ха

Xй X»

'п?

Рис.б.

Зависимость амплитуды вибро- Зависимость амплитуды вибро: фланце подвода топлива насоса Н1Ы03 от амплитуды

перегрузки на ........................ ....,..„ „.

к насоцг от амплитуды пульсаций давления \одя основной составляющей

давления на входе в агрегат при спектра Ыг = 2). среднем давлениир = 0,1 Ипа

«3 ко

го

■о

Г /

' 4 ( 1 / 4.

1 А ✓

1/ •

0,01/ 0.08 йц№а о -НД2£/! ; Ь--НА256 Рис. 7.

*9

20

го /о о

/

/ / а Л г ь.—^

ьМ1!

~0М ОД ЖМПа

о - осевое напьа&//еиое д - 1ерп школьное нопЬо&ление. Рис. 8. '

вибропе- Зависимость амплитуды виброперегоуэ " - ------ коленообразного трубопровода Длд 1-ой п

Зависимость амплитуды

рсгрузки от амплитуды пул! __________________. - .. „ _____

давления для середины прямого ионики от амплитуды пульсации давлен

трубопровода по 1-ои гармонике. для датчика в вертикальном направлении.

f

Г

Ь *

Л

/ f

/1 А J3-

Ъг л-

SSO Гц — эксперимент о f * 630/ц - - расчет Рис. 9 .

/f/flk

ОХ

.. 0,6 ЛАГ1Л At- ^fi - &3de/f/XfiefiO£

&{=тп, —с де"»ч>№*и

3 4 Рис.10.

Зависимость

перегрузки от амплитуды пуль ____

давления на входе Ъ емкость для датчика в горкэокаглыюм направлении.

амплитуды вкбро- Зависимость амплнтулы оиброперегрузки с сайки амплитуды пульсации давления ¿истек; — «трубопровод - емкость» для датчика 3 и труООП-----

к3

3

/ V

р 7 1/

1 С /•У Г5*

0,04 0,03 С, U Ар,ППа о -Г тЗЮ Гц ~ эксперимент А -J. =ЗгоГц . _ -ас,,-.

трубопроводе.

i

ж

Р £

а о,г о,ч о,б о,8 Rp,tm

о/ г 3kS Ъ □ -/= SVS-/Z А/ zSJS/Ц a-J-- 7Ь0Гц Рис. 12.

3. Разработана виброакустическая модель трубопровода с пульсирующей рабочей сдой, позволяющая рассчитывать распределение интересующих вибропараметров по |ине трубопровода при заданных параметрах рабочей среды, конструктивных характе-!стиках трубопровода и опор. Разработана методика расчета вибрационных характери-ик емкостей при их взаимодейтсвии с пульсирующей рабочей средой. Созданные модели яволяют определять эффективность различных методов снижения динамических нагру-1К в гидравлических системах, в частности применения гидравлических и механических >ррекгирующих устройств.

4. Разработана методика расчета динамических характеристик системы подачи (бочей среды с шестеренным насосом, позволяющая определять виброакустические ха-итеристнки системы с учетом влияния динамических свойств гидравлических нагрузок, :пи механического привода насоса, конструктивных параметров насоса, присоединенных >убопроводов и их креплений.

5. На примере системы топливопитанил изделия с насосом НД-25 проведены ком-тексные исследования динамических процессов в гидромеханических системах. Предло-екы гидравлические корректирующие устройства, позволяющие снизить амплитуду Гльсаций давления в стендовой системе толливопитания и амплитуду осевой силы, дейст-пощей на ротор шкекоцектробежиой ступени .

6. Получены новые экспериментальные и расчетные данные по исследованию виб-эакустячесхих характеристик насосных агрегатов и проверке эффективности действия >едств коррекции. Разработаны конструктивные и технологические мероприятия, позво-пощие при максимальном сохранении штатной компоновки насосных агрегатов зиачи-игьно снизить динамические нагрузки в гидросистеме.

7. Создано стендовое оборудование для исследования виброакустических характе-истих элементов и агрегатов. На основе анализа результатов натурных экспериментов оказана адекватность разработанных математических моделей элементов систем и кор-ектносгь принятых при их построении допущений. Приведены экспериментальные дан-ые, показывающие эффективность предложенных средств коррекции динамических ха-актеристик систем.

Результаты работы внедрены на предприятии АО "СКБМ", АОЗТ ВКБ "Энергия", также используются в учебном процессе СГАУ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1Леньшин В.В., Шахматов Е.В. Типовые модели гидромеханических элементов кстем управления и топливопитакия ГТД/СГАУ.-Самара, 1993.- е.- Дел. в ВИНИТИ 5.11.93, №2918-В93.

2. Леньшин В.В., Шабуров И.В., Шахматов Е.В. Математическая модель шесте-енного насоса как источника гидромеханических колебаний/ СГАУ.-Самара,1994.-26с.-(еп. в ВИНИТИ 25.03.94, Ш27-В94.

3. Леньшин В.В., Шабуров И.В., Шахматов Е.В. О влиянии параметров конструк-ии шестеренного насоса на динамическую нагруженноегь его элементов/ СГАУ.-:амара, 1994.- 17с.-Деп. в ВИНИТИ 22.06.94, Ш553-В94.

4. Крючков А.Н., Леньшин В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Особенности стендо-ой доводки динамики топливных насосов авиационных ГТД// Гидропривод. Проблемы спользования конверсионных разработок в машиностроении: Тез. докл. Всероссийской аучно-техн. конф. по проблемам гидропривода.- Самара, СГАУ, 1994.- С.38

5. Леньшин В.В. Особенности моделирования гидромеханических агрегатов// Гид-юпривод. Проблемы использования конверсионных разработок в машиностроении: Тез.

докл. всероссийской научно-техн. конф. по проблемам гидропривода.- Самара, СГА

1994,- С.40

6. Ленылмн В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Комплексные исследования динами: топливных насосов ГТД// Научно-исследовательские разработки и высокие технолог двойного применения: Тез. докл. 1-ой Поволжсхой научно- техн. хонф. - Самара, СГА

1995.-С.69-70

7. Леньшин В.В. Математическое моделирование агрегатов гидромехаиическ систем двигателей и ЛА// Гагаринскне чтения: Тез. докл. XX молодежи, научно- тед конф.-М.:МГАТУ, I994.-C.34

8. Леньшин В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Автоматизация расчетов динами1 ских характеристик гидромеханических систем // Перспективные информационные техн логин в научных исследованиях, проектировании н обучении: Тез. дохл, научно- тел конф. - Самара, СГАУ, 1995.-С.57-58

9. Леньшин В.В., Шахматов Е.В. Виброакустическая модель трубопрово, //Технопарки, инновации, конверсия: труды Всероссийской научно-техн. хонф. - Сам ра,СГАУ,1995..С. 140-149

10. Леныиин В.В., Шахматов Е.В. Экспериментальные исследования виброахуст ческих свойств трубопроводов с пульсирующей рабочей средой// FK Техника: научно-тел сборник, серия XII, Вып.1, часть I. - Самара, I996.-C. 121-129

11. Леньшин В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Оценка влияния присоединенных i пей на динамические характеристики элементов систем управления и топливопитани Автоматика-96: Тез. докл. 3-ей украинской конференции по проблемам автоматическ систем управления, т.З- Севастополь, СевГТУ,1996.- С.124-125

12. Леньшин В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Технологические и конструктивы! мероприятия по совершенствованию виброакустических характеристик шестеренных л сосов// Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систе Сборник статей междунар. научно-техн. конф. - Пенза, ПГТУ,199б.-С.17б-178

13. Леньшин В.В., Фойт В.В., Шахматов Е.В. Моделирование топливных сист ГТД с шестеренными насосамн//Тез. Докл. XXVI международного научно- техн. совец ния по динамике и прочности двигателей,- Самара: Венетта, 1996.-С.94-95

14. У .P. Shorin, E.V. Shakhmatov, V.V. Lenshin The methods and facilities 1 reduction of vibroacoustic stresses in hydromechantcal and fuel systems of aviation engine Proc. China-Russia Symposium On Aero-Engines, Symp. Papers.- Nanjing, China, 1997.-P.14I

Подписано • Mint 4.08.17. Форм«г 60x8* '/, Бум«-* офсашм. Обми 1,0 усл. гам. я. Тираж. 100. Зак. 1112