基于ANSYS Workbench的液压管道流固耦合振动分析
夏永胜;张成龙
【摘 要】以噪声试验台液压系统的折弯式管道为例,采用ANSYS Workbench进行有限元联合仿真,研究了流固耦合作用对管道振动的影响.仿真结果表明,流固耦合是引发管道振动的重要原因,在双向流固耦合作用下,管道的固有频率会明显降低.通过在合适位置增加卡箍约束管道,可以在不改变管系主要特征和管道结构的基础上,降低液压管道的流固耦合振动,最终实现减小管道的振动及降低噪声的目的.
【期刊名称】《流体传动与控制》
【年(卷),期】2017(000)003
【总页数】5页(P38-41,57)
【关键词】流固耦合;液压管道;ANSYS Workbench;振动
【作 者】夏永胜;张成龙
【作者单位】合肥工业大学机械工程学院 安徽合肥230009;合肥工业大学机械工程学院 安徽合肥230009
【正文语种】中 文
【中图分类】TH137
汽车驱动桥中的主减速器要求工作平稳、无噪声，对主减速器进行噪声检测是保证产品性能的重要手段，实现这项工作的检验装备是噪声检测试验台。在用噪声试验台进行主减的噪声检测时，试验台本身的振动及噪声必须控制在一定范围之内，这样测量的数据才能满足要求。液压系统管道的振动会导致噪声污染，进而影响噪音试验台的整体性能。因此液压管道应根据实际情况合理布置，并且采取一些有效的措施，以此来减小液压管道的振动。
压力管道内流体的流动会诱发管道振动，而管道的振动又会影响流体的运动状态，即压力管道系统中存在流体与管道结构之间的耦合振动[1]。较强的流固耦合作用会造成液压系统中管道的振动和噪声污染，可以说液压管道中元件与液压油的流固耦合，是导致管道振动的根源之一。
以主减噪声检测试验台液压系统的某一折弯式管道为研究对象，验证了流固耦合作用对液压管道振动的影响，分析了其在振荡流体载荷的作用下管道的耦合振动特性以及相应振动控制措施，从而有效地降低了噪声试验台液压管道的振动与噪声。
液压与气动 ２０１１年第４期
快锻压机液压系统管道冲击振动的研究
王拴庆，尤鹏飞。安建军 Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｐｉｐｅ ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆａｓｔ ｆｏｒｇｉｎｇ ｐｒｅｓｓ
ＷＡＮＧ Ｓｈｕａｎ—ｑｉｎｇ，ＹＯＵ Ｐｅｎｇ—ｆｅｉ，ＡＮ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ （兰州兰石重工新技术股份有限公司．甘肃兰州７３００５０） 摘要：快锻压机液压系统管道冲击振动的有效控制 关键词：液压系统；高压大流量；冲击振动；有效控制
中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１１）０４－００６４－０２
１概述 液压系统为快锻液压机工作提供确保锻造压力的 动力源，保证高压大流量系统能够实现快速、平稳、可 靠地工作；正是由于高压大流量，在主控阀的开关作用 下，难免会产生冲击振动，但是振动的大小，可以通过 一些方法去解决，使其振动减到很小或消除；如果振动 处理不好，不能有效的控制，则会产生很多负面影响： 小的方面来说，造成阀和法兰连接处漏油，法兰和阀的 损坏，大一点方面，会造成管道开裂，大量液压油喷出， 既造成浪费，又使厂家无法正常生产，造成大量经济 损失。 ２有效的控制方法 ２．１ 通过增大卸载管路的通径 主卸载阀的瞬时开启会造成管路的流量突然增 大，瞬时压力升高，如果卸载管道通径按阀的通径选， 则流速很大，一般在５—９ ｍｍ／ｓ；这么大的速度，肯定 会造成很大的冲击振动，将管夹震裂，管夹支架连根拔 起，管路法兰根部裂开，管道焊缝裂开等；如果将管道 通径放大２～３个等级，使其管道流速为１．５～２．５ ｍｍ／ｓ，这样速度大大减小，管道冲击振动也将会减小， 现以压机液压系统主控阀站为例。 主控阀站为快锻液压机组液压系统中极为重要的 阀站，它控制压机各种动作执行，以下对其主要阀的性 能进行简要说明。 系统卸载阀Ｖｌ作用是进行系统压力瞬时卸载； 主缸进液阀Ｖ２作用是控制压机加压动作； 回程缸进液阀Ｖ３作用是控制压机回程动作； 压机快降阀Ｖ４作用是控制压机高降动作； 回程缸排液阀ｖ５作用是压机加压、高降动作时 控制回程缸排液； 回程缸支撑阀Ｖ７作用是控制回程缸压力不能 过低；
２７８ 化工机械 ２０１５焦
基于动力学特性的管道系统振动分析与控制
徐仁军 曹马林 史蓓君 刘 麟 （１．江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院；２．江苏梅兰化工有限公司；３．常州大学）
摘要采用振动和动态信号测试分析系统对炼油加氢装置分馏塔进料加热炉入口管道系统进行了振 动特性试验，得到了管系的主要激振频率和管系横向振动峰值的分布情况。基于振动测试结果，通过数 值分析方法对管系的动力学特性进行了评估。结果表明，管系刚性不足导致的一阶固有频率与激振频 率重合是引起管系振动的主要原因。在此基础上提出了改造措施并进行评估和现场应用，最终使管系 的横向振动峰值降低至允许的安全范围之内。所得的试验数据和评价结果对大型复杂管系的设计、改 造和日常维护管理具有指导意义。 关键词分馏塔管道动力学特性振动分析 中图分类号ＴＱ０５１．２１ 文献标识码 Ｂ 文章编号０２５４．６０９４（２０１５）０２－０２７８－０４
管道作为物料输送的主体设备在流程工业装 置中占据着重要的地位。管道的强烈振动会使管 道与附件以及管道之间连接处等部位发生磨损、
松动，使管道和支吊架产生疲劳，甚至发生断裂， 轻则引起泄漏，重则会由于管道破裂而引发严重
的安全事故。某化工企业加氢装置进料加热炉为 单排管双面辐射水平管立式炉，入口管道设计压 力为ｌ７．３ＭＰａ，设计温度为４５０℃，介质分两管程
从辐射段上部进入加热炉，经加热后从辐射室下 部出加热炉。由于管道走向复杂，有多个弯头，装 置在运行过程中存在管线不同程度的横向振动问 题，其中以加热炉入口管线振动最为严重。
采用ＣＲＡＳ振动和动态信号测试分析系统对 入口管系进行了振动频率测试，通过数值分析方
法对管系动力学特征进行了评估，分析引起管系 剧烈振动的主要原因，在此基础上提出了管系的
改造措施，并进行了管系动力学特征评估。 １ 管道横向振动运动微分方程 假设管道内流体不可压缩，对管道横向建
２０１４年１月 第４２卷第１期 机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｊａｎ．２０１４ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．１
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１４．Ｏ１．００１
有压管道波动激振特性试验研究
吴娟 ，陆春月 ，寇子明 ，张慧贤 ＇
（１．太原理工大学机械工程学院，山西太原０３００２４；
２．山西省矿山流体控制工程中心，山西太原０３００２４；
３．中北大学机械工程与自动化学院，山西太原０３００５１）
摘要：针对现有液压振动技术的应用现状以及液压系统中存在的液压冲击现象，提出一种利用液压冲击来产生振动的 激振系统。该系统以激波器为波动发生器，以管道为受控对象。阐述液压波动发生的机制，并搭建振动试验测试平台。对
管道中的压力波动进行研究，计算压力脉动的最大理论值，并进行试验验证，结果表明：两者吻合较好，管道中的压力波 动受控于系统频率。对管道振动特性的试验表明：管道两端的振动强度大于中间的振动强度；管道的振幅随系统频率与系
统压力的增大而增大；系统压力在４．６ ＭＰａ以上，再增大系统压力，对管道振幅的影响不大。
关键词：液压冲击；压力波动；管道振动；激波器 中图分类号：ＴＢ１２３：Ｏ３５１．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３８８１（２０１４）１—００１—３
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ Ｅｘｃｉｔｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ
ＷＵ ＪｕａｎＩ１ ，ＬＵ Ｃｈｕｎｙｕｅｌ１ ，ＫＯＵ Ｚｉｍｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉｘｉａｎｌ’
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｍｉｎｅ Ｆｌｕｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；
