CN102680214A - 波纹管隔振性能试验装置与试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及波纹管隔振性能试验装置与试验方法，使用振动端模拟装置在波纹管的一端输入振动，使用响应端模拟装置在波纹管的一端响应所述振动，所述振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器；本发明能够准确地测得波纹管在所接入管道系统中的的隔振性能参数，这些参数为隔振波纹管的设计使用提供了重要的依据。

Description

波纹管隔振性能试验装置与试验方法

技术领域

本发明涉及波纹管模拟在管系中的隔振性能试验装置及试验方法，属于机械强度测试技术领域。

背景技术

波纹管是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱壳体，它串联在管道系统中，主要起补偿位移及减振的作用。波纹管的隔振性能参数是衡量波纹管减振性能的重要参数。波纹管隔振性能参数与波纹管所接入的管道系统有关，同一个波纹管串联到不同的管道系统中，它的隔振性能参数也不同，因此对波纹管进行隔振性能试验只有考虑了整个管道系统才有意义。目前，波纹管隔振性能试验通常是对单个独立的波纹管进行的，并没有考虑波纹管所接入的管道系统对波纹管隔振性能参数的影响。现行的试验方法不能真实地模拟波纹管实际工作状况，不能准确地获得波纹管隔振性能参数。

发明内容

为在波纹管隔振性能试验中真实地模拟波纹管的工作环境，本发明专利提供一种波纹管隔振性能试验装置及试验方法，能够模拟波纹管所连接的管道系统，获得真实的波纹管隔振性能参数(振级落差)。

为实现上述目的，本发明的装置方案是：一种波纹管隔振性能试验装置，包括用于模拟工作状态下的与波纹管相连的振动端管系的振动端模拟装置，以及与波纹管相连的响应端管系的响应端模拟装置；振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器，响应端模拟装置包括模拟响应端管系弹性形变的响应端弹性件、与响应端弹性件相连的模拟响应端管系质量的响应端加载体，振动端加载体与响应端加载体上分别设有用于与波纹管两端对应固定的连接机构，振动端加载体与响应端加载体上均设有传感器，所述传感器为加速度传感器、速度传感器、位移传感器中的至少一种。

根据权利要求1所述波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

所述连接机构为法兰。

所述激振器通过连杆固定连接振动加载体。

加速度传感器的信号输出端通过放大器连接数据采集器。

本发明的方法方案是：一种波纹管隔振性能试验方法，包括以下步骤，

1)使用振动端模拟装置在波纹管的一端输入振动，使用响应端模拟装置在波纹管的一端响应所述振动，所述振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器；

2)分别测量振动端模拟装置和响应端模拟装置的加速度、速度或位移，以测量值为依据判断波纹管隔振性能。

使用公式：D＝A₁/A₂和L_D＝20Lg(D)计算振动端模拟装置与响应端模拟装置的振级落差；A₁为响应端模拟装置的振动加速度、速度或位移，A₂为振动端模拟装置的振动加速度、速度或位移；根据获得的振级落差判断波纹管隔振性能。

计算振级落差时，分别测量在不同激励频率下的振级落差，并根据带宽范围内的平均振级落差判断波纹管隔振性能。

所述弹性件为弹簧。

本发明的有益效果是：通过本发明的试验装置及其试验方法，能够准确地测得波纹管在所接入管道系统中的的隔振性能参数，这些参数为隔振波纹管的设计使用提供了重要的依据。

附图说明

图1是本发明的波纹管工作的管道系统示意图；

图2是本发明的试验装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例

一种波纹管隔振性能试验方法，包括以下步骤，

1)使用振动端模拟装置在波纹管的一端输入振动，使用响应端模拟装置在波纹管的一端响应所述振动，所述振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器；

2)分别测量振动端模拟装置和响应端模拟装置的加速度、速度或位移，以测量值为依据判断波纹管隔振性能。

获得了振动端与响应端的加速度、速度或位移，进行对比便能得知波纹管隔振性能。为了更加确切体现隔振性能，使用公式：D＝A₁/A₂和L_D＝20Lg(D)计算振动端模拟装置与响应端模拟装置的振级落差，A₁为响应端模拟装置的振动加速度、速度或位移，A₂为振动端模拟装置的振动加速度、速度或位移；根据获得的振级落差便可以直观判断波纹管隔振性能。在进行计算和判别时，还可以在一个带宽范围内测量不同频率下的振级落差，并根据带宽范围内的平均振级落差判断波纹管隔振性能。

装置实施例

根据上述方法，下面给出一种试验装置的具体实施方式。

实际管道中的波纹管如图1所示，两管道2、3之间为波纹管1，波纹管1分别通过上法兰21、下法兰31连接上管道2和下管道3。上管道2连接设备20，下管道3连接振动源30。本发明通过一种模拟试验系统，如图2所示，包括平行设置的上、下基板，两基板之间设有振动装置，振动装置包括两基板上分别固定的上弹性件T1和下弹性件T2，上、下弹性件的输出端之间用于分别连接待试验的波纹管1的两端；上弹性件包括上弹簧T1，上弹簧T1一端固定在上基板上，另一端为输出端，固定有上附加质量盘M1；下弹性件包括下弹簧T2，下弹簧T2一端固定在下基板上，另一端为输出端，固定有下附加质量盘M2。上、下附加质量盘M1、M2分别通过上、下法兰21、31连接待试验波纹管1的两端。上、下附加质量盘M1、M2上分别安装有上、下加速度传感器4、5，两传感器安装位置处于同一条直线上，传感器的信号输出端通过信号放大器连接数据采集器。下基板上安装一个激振器6，激振器6通过连杆7固定连接下附加质量盘M2。

由于激振器6安装在下方，所以下弹性件T2和下附加质量盘M2为振动端弹性件和振动端加载件，上弹性件T1和上附加质量盘M1为响应端弹性件和响应端加载件。如果激振器6与上附加质量盘M1连接，则振动端与响应端互换。

试验具体操作步骤如下：

1、将波纹管试件与试验装置组装好，整个试验装置竖直固定在基板上；

2、将加速度传感器4和5与信号放大器相连接，信号放大器再与数据采集器相连接；

3、数据采集器与计算机相连；

4、激振器6放置在基板上，通过连杆与管系附加质量M2(圆盘)相连，激振器中心与管系附加质量(圆盘)中心线重合；

5、信号发生器通过功率放大器连接激振器，信号发生器输出不同频率的正弦波；

6、选择合适的弹簧T1、T2刚度，使其刚度与波纹管所安装的管系刚度相等。附加质量盘与管系参与振动的质量相等。使波纹管的试验工况与工作工况一致，弹簧T1、T2可取2个、4个或6个，均匀分布；

7、装在波纹管试件上下两端法兰盘上的加速度传感器将接收到的振动加速度信号经数据采集器传给计算机，通过数据处理软件把信号记录下来。通过对振动信号的处理得到波纹管的隔振性能参数(振级落差)。

本试验方法的数学原理如下：

振级落差比D的定义为机组在弹性安装情况下，在弹性支承(隔振器)上、下的振动响应之比。

$D=\frac{A_1}{A_2}$

式中A₁-波纹管上端的振动加速度

    A₂-波纹管下端的振动加速度

当用dB表示时，可得加速度振级落差或称为传输损失(Transmission loss)：

L_D＝20Lg(D)

本试验可得到在不同激励频率下波纹管的振级落差。

本发明的原理：通过上下两组质量弹簧系统把波纹管竖直串联起来，上下两级弹簧分别固定在基板上。在管系附加质量M1和M2上分别竖直放置一个加速度传感器，通过低频信号发生器产生一定频率范围的信号，信号经由功率放大器传到激振器使其振动。通过一根连杆把管系附加质量M2与激振器相连，激振器产生的信号通过连杆传递到管系附加质量M2，使整个试验系统产生振动。由传感器-放大器-便携式信号处理仪测定响应数据。通过加速度传感器得到各频率点波纹管上下两端的加速度振动曲线，用数据处理软件LabStar得到这两个曲线的Rms值，各频率点的加速度振级落差

把各频率点的振级落差值L_Di乘以这一点的带宽值，再把这些乘积后的值求和，就得到振级落差曲线下的总面积，总面积除以总带宽得到平均振级落差L_D。

采用加速度传感器，能够得到加速度振级落差，同理，采用速度传感器，能够得到速度振级落差，采用位移传感器，能够得到位移振级落差，由于原理与测量加速度相同，在此不再赘述。

以下举例说明：

激振器通过连杆对管系附加质量M2施加冲击激励，激励通过管系附加质量M2传到波纹管，使整个波纹管产生振动。通过信号发生器产生从5Hz到1000Hz的正弦信号，信号经由功率放大器传到激振器使其振动。由传感器-放大器-便携式信号处理仪测定响应数据。通过加速度传感器得到5～1000Hz范围内的各频率点波纹管上下两端的加速度振动曲线，用数据处理软件分别得到这两个曲线的峰值平均值，各频率点的速度振级落差

把各频率点的振级落差值L_Di乘以这一点的带宽值，再把这些乘积后的值求和，就得到振级落差曲线下的总面积，总面积除以总带宽1000得到平均振级落差L_D。

Claims (9)

1.一种波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，包括用于模拟工作状态下的与波纹管相连的振动端管系的振动端模拟装置，以及与波纹管相连的响应端管系的响应端模拟装置；

振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器，响应端模拟装置包括模拟响应端管系弹性形变的响应端弹性件、与响应端弹性件相连的模拟响应端管系质量的响应端加载体，振动端加载体与响应端加载体上分别设有用于与波纹管两端对应固定的连接机构，振动端加载体与响应端加载体上均设有传感器，所述传感器为加速度传感器、速度传感器、位移传感器中的至少一种。

2.根据权利要求1所述波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

3.根据权利要求2所述波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，所述连接机构为法兰。

4.根据权利要求1所述波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，所述激振器通过连杆固定连接振动加载体。

5.根据权利要求1所述波纹管隔振性能试验装置，其特征在于，加速度传感器的信号输出端通过放大器连接数据采集器。

6.一种波纹管隔振性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤，

使用振动端模拟装置在波纹管的一端输入振动，使用响应端模拟装置在波纹管的一端响应所述振动，所述振动端模拟装置包括模拟振动端管系弹性形变的振动端弹性件、与振动端弹性件相连的模拟振动端管系质量的振动端加载体、与振动端加载体连接的激振器；

分别测量振动端模拟装置和响应端模拟装置的加速度、速度或位移，以测量值为依据判断波纹管隔振性能。

7.根据权利要求6所述的波纹管隔振性能试验方法，其特征在于，使用公式：D=A₁/A₂和L_D=20Lg(D)计算振动端模拟装置与响应端模拟装置的振级落差；A₁为响应端模拟装置的振动加速度、速度或位移，A₂为振动端模拟装置的振动加速度、速度或位移；根据获得的振级落差判断波纹管隔振性能。

8.根据权利要求7所述的波纹管隔振性能试验方法，其特征在于，计算振级落差时，分别测量在不同激励频率下的振级落差，并根据带宽范围内的平均振级落差判断波纹管隔振性能。

9.根据权利要求6所述的波纹管隔振性能试验方法，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

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