1. Спектр вибрации типового гидроприбора

с двумя каскадами дросселирования;

2. Спектр вибрации экспериментального гидроприбора

с четырьмя каскадами дросселирования.

Выполнен анализ основных гидромеханических источников виброактивности ГП в стационарных режимах работы, на базе которого получены расчетные зависимости, позволяющие на стадии проектирования приборов снижать уровни вибрации от действия кавитации и турбулентности потока. Результаты расчетов и экспериментальные исследования показали возможность прогнозирования уровней вибраций на стадии проектирования ГП СУД, что необходимо использовать при оценки различных вариантов схемно-конструктивных решений.

В реальных условиях ГП СУД работают непрерывно, причём в основном в нестационарных режимах. Виброактивность приборов в этих режимах существенно возрастает, так как происходит динамическое взаимодействие приборов управления СУД с гидроприводами рулевых машин и судовой системой гидравлики, которая в этом случае должна рассматриваться как система с распределёнными параметрами.

Волновые процессы, возникающие в трубопроводе в граничных сечениях с прибором управления, распространяются по линии со скоростью звука и, отражаясь от неоднородностей и граничных сечений, обуславливают появлениие гидравлических ударов.

В связи с этим экспериментальные исследования приборов в нестационарных режимах, проведённые впервые на существующем стенде, имели цель определить на сколько вибрация приборов с различными проточными частями отличается от вибрации в стационарных режимах

С этой целью исследовано влияние процессов, возникающих при нестационарных режимах работы, на виброактивность приборов, результаты исследования носят общий характер и могут быть приняты при проектировании любых гидравлических устройств

Исследование кавитации в нестационарном режиме работы, с учетом акустического метода расчета, показывает, что колебательная мощность от действия кавитации может быть представлена зависимостью

, (10)

где: P^*α(t) –временная функция амплитудного давления.

Колебательная мощность j – той нестационарной струи определяется

, (11)

где: Sh – число Струхаля. – частотнозависимый коэффициент определяющий связи между вибрацией ГП в определенном диапазоне частот и его гидравлическими параметрами.

Зависимость (11) предполагает, что механизм образования колебательной мощности для нестационарной струи не меняется по сравнению со стационарной. Это допущение основано на том, что выполняется соотношение t_нр>>τ_пр = 2l / c , где t_нр – продолжительность нестационарного режима, τ_пр – фазовое время пробега волны на длине струи. Выполнение этого условия позволяет рассматривать нестационарный режим как квазистационарный.

При нестационарном режиме возникают существенные волновые процессы, характеризующиеся колебаниями давления в гидролиниях. Параметры колебаний давления определяются из совместного решения уравнений движения жидкости и граничных условий, характерных для данной гидросистемы. При взаимодействии волны давления с гидравлическим устройством возбуждается вибрация последнего на собственных частотах вынужденных колебаний. Колебательная мощность от действия волновой составляющей имеет вид

, (12)

где: - волновая составляющая давления, определяемая с учётом параметров в напорной (сливной) линии;

S – площадь воздействия волновой составляющей;

r₁ – характерный размер площади воздействия волны;

r_измн , r_измc – расстояния между поверхностями воздействия волны и измерения со стороны напора и слива соответственно.

Эта величина определяет вклад волновых процессов в вибрацию гидравлических устройств при нестационарных режимах работы.

С учетом всех составляющих имеем уровни виброакустических характеристик ГП в нестационарном режиме работе в виде:

, (13)

где: n – количество источников кавитации;

m – количество источников турбулентности;

l – количество источников возбуждения волновых процессов.

Для расчета по формуле (13) необходимо определить значения частотнозависимых коэффициентов при воздействии каждого типа источников и частотные области существования связей. Результаты расчета вибрации ГП в нестационарном режиме работы, сопоставленные с экспериментальными данными, представлены на рис.13.

Рис.13. Вибрация гидроприбора в нестационарном режиме работы: