1. Экспериментальные данные; 2. Расчётные данные.

На основе проведённых исследований разработана инженерная методика расчёта проточных частей.

В главе рассмотрены также результаты экспериментальных исследований виброактивности распределительной золотниковой пары, которая является основным элементом приборов СУД.

Показано, что в акустической системе, образованной пространством между поясками золотника, собственные частоты колебаний могут находиться в зоне частоты автоколебаний.

Чтобы избавиться от резонансов имеются две возможности:

1. уменьшение возмущающей силы;

1. смещение собственной частоты в область, где проявление резонансов может не оказывать влияние на нормируемые виброакустические характеристики прибора.

Для этого необходимо уменьшать скорости истечения в щелях за счет введения многокаскадного дросселирования и уменьшения акустических упругостей полостей, куда происходит истечение жидкости.

Исследования показали, что прямоугольная форма дросселирующей щели способствует возникновению автоколебаний. Представляется целесообразным выполнять щель как набор круглых мелких отверстий. В этом случае одна мощная струя разобьется на ряд мелких струй, а расширяющиеся ядра отдельных струй будут перекрывать друг друга и взаимно гасить кинетическую энергию в результате турбулентного перемешивания.

Таким образом выполненный анализ основных гидромеханических источников виброактивности ГП в нестационарных режимах работы, на базе которого получены расчетные зависимости, позволяет на стадии проектирования приборов принимать меры для снижения уровней вибрации от действия кавитации, турбулентности потока и волновых процессов.

В главе семь показаны результаты использования разработанных методов при создании малошумных электрогидравлических приборов (ЭГП) и агрегатов (ЭГА).

Необходимость разработки новых ЭГП была продиктована, с одной стороны, требованиями по снижению шумности ГП, с другой стороны, уменьшением объемов, предназначенных для размещения ЭГП в помещениях кораблей и судов. В связи с чем было положено начало созданию малошумных ЭГА.

При создании агрегата были решены задачи уменьшения объема в 1,5 раза, массы в 1,2 раза, электрических вводов в 2 раза, гидравлических вводов в 7 раз по сравнению с монтажом на раме и были получены необходимые раходно-перепадные и виброакустические характеристики.

С целью обеспечения требуемых ВАХ для ЭГА был разработан распределитель, реализующий принцип параллельно-последовательного дросселирования. Применен распределитель с 8 каскадами последовательного дросселирования. Суть последовательного дросселирования состоит в том, что весь перепад, срабатываемый на распределителе, определенным образом распределятся по его каскадам – дросселирующим окнам таким образом, чтобы скоростной напор в каждом дросселирующем окне не превышал статическое давление в данном сечении, а давление предыдущего каскада было подпором для последующего.

Экспериментальные исследования ЭГА подтвердили правильность технических решений, принятых при конструировании в обеспечение, с одной стороны, специфических требований по работе в условиях значительно внешнего гидростатического давления и, с другой стороны, удовлетворяющих современным требованиям по уровню ВАХ, что отражено на рис. 14.

Рис. 14. Сравнительная диаграмма вибрационных характеристик ЭГА и гидроприбора НГ 3 поколения.

В заключении приводятся основные результаты и выводы:

1. Обоснован метод экспериментального определения местонахождения источников акустического возбуждения трубопроводных систем, основанный на том, что фаза ускорения для всех типов волн, распространяющихся как по структуре, так и по рабочей среде трубопроводов, имеет тенденцию уменьшаться по мере удаления от источника этих колебаний. Место расположения источника должно характеризоваться максимальной величиной фазы колебаний.

2. Предложен метод снижения уровня собственных помех стенда за счёт целенаправленного применения известных и новых, применительно к установкам для проверки ВАХ ЭГП, средств виброгашения. Определён частотный диапазон применимости различных средств виброгашения и получены аналитические выражения для расчёта их эффективности, позволяющие определить конструктивные оптимальные параметры.

3. Предложен метод гашения гидравлических пульсаций рабочей среды, передаваемых от источников на измерительный участок, путём применения гибких развязок оригинальной конструкции и разработана методика их расчёта.

4. Разработаны рекомендации по схемно-конструктивному построению комплексно-автоматизированных стендов с низким уровнем собственных помех. Предложена структура системы программного управления заданием и поддержанием параметров рабочей среды, что позволяет обеспечить минимальный уровень вибрации, передаваемый от регулирующих органов на измерительный участок установки. Разработана математическая модель автоматизированной установки, проведены динамические исследования, показавшие высокую эффективность предложенной структуры СУ и выполнена её техническая реализация.

5. Впервые экспериментально определены коэффициенты местного гидравлического сопротивления, коэффициенты кавитации и коэффициенты расхода в переходной области чисел Рейнольдса для РО корабельных и судовых СУ, работающих именно в этой области. Выполнена аппроксимация экспериментально определенных основных параметров РО и получены математические выражения, использование которых позволяет выполнить сравнительный анализ результатов с их количественной оценкой на стадии проектирования.

6. Предложен оригинальный вибрационный метод определения коэффициентов кавитации, позволяющий по характеру изменения уровней вибрации на одной из частот ( например f=10кГц) в функции перепада давлений на исследуемом РО при постоянной величине противодавления, т.е. по характеру зависимости L_в=f(Δp), обеспечить возможность нахождения фактических кавитационных параметров с минимальными погрешностями.

7. Впервые разработан акустический метод расчета гидроприборов, исходя из принципа малошумности, который позволяет выбрать безкавитационный режим работы ГП, произвести расчёты параметров его проточной части и ожидаемый уровень ВАХ, и определить условия, гарантирующие соответствие уровней вибрации заданным требованиям.

8. Рассмотрены физические особенности виброактивности распределительной золотниковой пары, являющейся основным элементом приборов СУД. Показано, что основной причиной появления дискретных составляющих спектра вибрации являются автоколебания конструкции, возникающие при истечении струи из дросселирующей щели. Установлено, что направление истечения в дросселирующей щели вносит большой вклад в возбуждение дискретной составляющей вибрации.

9. Сформулированы основные принципы конструктивного исполнения ГП СУ ПЭУ и СУД, предложен ряд конструкций малошумных РО и инженерные методики их расчетов. Результаты испытаний этих РО показали, что их виброактивность существенно ниже, чем у используемых ранее аналогов.

Основные практические результаты работы:

1. Впервые, с учётом разработанных и внедрённых средств виброгашения, создана уникальная специализированная установка, обеспечивающая возможность проведения гидравлических и виброакустичеких испытаний приборов гидроавтоматики на соответствие современным и перспективным требованиям по ВАХ;

1. Достигнуто снижение максимального уровня виброактивности ГП СУ ТС с 60 до 30 дБ за счёт исключения кавитации проточной части приборов, минимизации влияния турбулентности и уменьшения интенсивности волновых процессов на нестационарных режимах работы.

Малошумные приборы, спроектированные с использованием разработанных автором методов, поставляются на все строящиеся корабли, суда и объекты общепромышленного назначения.