專(zhuān)利名稱(chēng)：波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波紋管模擬在管系中的隔振性能試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，屬于機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
波紋管是具有多個(gè)橫向波紋的圓柱形薄壁折皺殼體，它串聯(lián)在管道系統(tǒng)中，主要起補(bǔ)償位移及減振的作用。波紋管的隔振性能參數(shù)是衡量波紋管減振性能的重要參數(shù)。波紋管隔振性能參數(shù)與波紋管所接入的管道系統(tǒng)有關(guān)，同一個(gè)波紋管串聯(lián)到不同的管道系統(tǒng)中，它的隔振性能參數(shù)也不同，因此對(duì)波紋管進(jìn)行隔振性能試驗(yàn)只有考慮了整個(gè)管道系統(tǒng)才有意義。目前，波紋管隔振性能試驗(yàn)通常是對(duì)單 個(gè)獨(dú)立的波紋管進(jìn)行的，并沒(méi)有考慮波紋管所接入的管道系統(tǒng)對(duì)波紋管隔振性能參數(shù)的影響。現(xiàn)行的試驗(yàn)方法不能真實(shí)地模擬波紋管實(shí)際工作狀況，不能準(zhǔn)確地獲得波紋管隔振性能參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為在波紋管隔振性能試驗(yàn)中真實(shí)地模擬波紋管的工作環(huán)境，本發(fā)明專(zhuān)利提供一種波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，能夠模擬波紋管所連接的管道系統(tǒng)，獲得真實(shí)的波紋管隔振性能參數(shù)(振級(jí)落差)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的裝置方案是一種波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，包括用于模擬工作狀態(tài)下的與波紋管相連的振動(dòng)端管系的振動(dòng)端模擬裝置，以及與波紋管相連的響應(yīng)端管系的響應(yīng)端模擬裝置；振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器，響應(yīng)端模擬裝置包括模擬響應(yīng)端管系彈性形變的響應(yīng)端彈性件、與響應(yīng)端彈性件相連的模擬響應(yīng)端管系質(zhì)量的響應(yīng)端加載體，振動(dòng)端加載體與響應(yīng)端加載體上分別設(shè)有用于與波紋管兩端對(duì)應(yīng)固定的連接機(jī)構(gòu)，振動(dòng)端加載體與響應(yīng)端加載體上均設(shè)有傳感器，所述傳感器為加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器中的至少一種。根據(jù)權(quán)利要求I所述波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧。所述連接機(jī)構(gòu)為法蘭。所述激振器通過(guò)連桿固定連接振動(dòng)加載體。加速度傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)放大器連接數(shù)據(jù)采集器。本發(fā)明的方法方案是一種波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，包括以下步驟，I)使用振動(dòng)端模擬裝置在波紋管的一端輸入振動(dòng)，使用響應(yīng)端模擬裝置在波紋管的一端響應(yīng)所述振動(dòng)，所述振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器；2)分別測(cè)量振動(dòng)端模擬裝置和響應(yīng)端模擬裝置的加速度、速度或位移，以測(cè)量值為依據(jù)判斷波紋管隔振性能。
使用公式D = A1A2和Ld = 20Lg(D)計(jì)算振動(dòng)端模擬裝置與響應(yīng)端模擬裝置的振級(jí)落差A(yù)1為響應(yīng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移，A2為振動(dòng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移；根據(jù)獲得的振級(jí)落差判斷波紋管隔振性能。計(jì)算振級(jí)落差時(shí)，分別測(cè)量在不同激勵(lì)頻率下的振級(jí)落差，并根據(jù)帶寬范圍內(nèi)的平均振級(jí)落差判斷波紋管隔振性能。所述彈性件為彈簧。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，能夠準(zhǔn)確地測(cè)得波紋管在所接入管道系統(tǒng)中的的隔振性能參數(shù)，這些參數(shù)為隔振波紋管的設(shè)計(jì)使用提供了重要的依據(jù)。



圖I是本發(fā)明的波紋管工作的管道系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。方法實(shí)施例一種波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，包括以下步驟，I)使用振動(dòng)端模擬裝置在波紋管的一端輸入振動(dòng)，使用響應(yīng)端模擬裝置在波紋管的一端響應(yīng)所述振動(dòng)，所述振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器；2)分別測(cè)量振動(dòng)端模擬裝置和響應(yīng)端模擬裝置的加速度、速度或位移，以測(cè)量值為依據(jù)判斷波紋管隔振性能。獲得了振動(dòng)端與響應(yīng)端的加速度、速度或位移，進(jìn)行對(duì)比便能得知波紋管隔振性能。為了更加確切體現(xiàn)隔振性能，使用公式D = A1A2和Ld = 20Lg(D)計(jì)算振動(dòng)端模擬裝置與響應(yīng)端模擬裝置的振級(jí)落差，A1為響應(yīng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移，A2為振動(dòng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移；根據(jù)獲得的振級(jí)落差便可以直觀判斷波紋管隔振性能。在進(jìn)行計(jì)算和判別時(shí)，還可以在一個(gè)帶寬范圍內(nèi)測(cè)量不同頻率下的振級(jí)落差，并根據(jù)帶寬范圍內(nèi)的平均振級(jí)落差判斷波紋管隔振性能。裝置實(shí)施例根據(jù)上述方法，下面給出一種試驗(yàn)裝置的具體實(shí)施方式
。實(shí)際管道中的波紋管如圖I所示，兩管道2、3之間為波紋管1，波紋管I分別通過(guò)上法蘭21、下法蘭31連接上管道2和下管道3。上管道2連接設(shè)備20，下管道3連接振動(dòng)源30。本發(fā)明通過(guò)一種模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，如圖2所示，包括平行設(shè)置的上、下基板，兩基板之間設(shè)有振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置包括兩基板上分別固定的上彈性件Tl和下彈性件T2，上、下彈性件的輸出端之間用于分別連接待試驗(yàn)的波紋管I的兩端；上彈性件包括上彈簧Tl，上彈簧Tl 一端固定在上基板上，另一端為輸出端，固定有上附加質(zhì)量盤(pán)Ml ;下彈性件包括下彈簧T2，下彈簧T2 —端固定在下基板上，另一端為輸出端，固定有下附加質(zhì)量盤(pán)M2。上、下附加質(zhì)量盤(pán)Ml、M2分別通過(guò)上、下法蘭21、31連接待試驗(yàn)波紋管I的兩端。上、下附加質(zhì)量盤(pán)Ml、M2上分別安裝有上、下加速度傳感器4、5，兩傳感器安裝位置處于同一條直線上，傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)放大器連接數(shù)據(jù)采集器。下基板上安裝一個(gè)激振器6，激振器6通過(guò)連桿7固定連接下附加質(zhì)量盤(pán)M2。由于激振器6安裝在下方，所以下彈性件T2和下附加質(zhì)量盤(pán)M2為振動(dòng)端彈性件和振動(dòng)端加載件,上彈性件Tl和上附加質(zhì)量盤(pán)Ml為響應(yīng)端彈性件和響應(yīng)端加載件。如果激振器6與上附加質(zhì)量盤(pán)Ml連接，則振動(dòng)端與響應(yīng)端互換。試驗(yàn)具體操作步驟如下I、將波紋管試件與試驗(yàn)裝置組裝好，整個(gè)試驗(yàn)裝置豎直固定在基板上；2、將加速度傳感器4和5與信號(hào)放大器相連接，信號(hào)放大器再與數(shù)據(jù)采集器相連 接；3、數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連；4、激振器6放置在基板上，通過(guò)連桿與管系附加質(zhì)量M2 (圓盤(pán))相連，激振器中心與管系附加質(zhì)量(圓盤(pán))中心線重合；5、信號(hào)發(fā)生器通過(guò)功率放大器連接激振器，信號(hào)發(fā)生器輸出不同頻率的正弦波；6、選擇合適的彈簧Tl、T2剛度，使其剛度與波紋管所安裝的管系剛度相等。附加質(zhì)量盤(pán)與管系參與振動(dòng)的質(zhì)量相等。使波紋管的試驗(yàn)工況與工作工況一致，彈簧Tl、T2可取2個(gè)、4個(gè)或6個(gè)，均勻分布；7、裝在波紋管試件上下兩端法蘭盤(pán)上的加速度傳感器將接收到的振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器傳給計(jì)算機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件把信號(hào)記錄下來(lái)。通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的處理得到波紋管的隔振性能參數(shù)(振級(jí)落差)。本試驗(yàn)方法的數(shù)學(xué)原理如下振級(jí)落差比D的定義為機(jī)組在彈性安裝情況下，在彈性支承(隔振器)上、下的振動(dòng)響應(yīng)之比。D =兮
為式中A1-波紋管上端的振動(dòng)加速度A2-波紋管下端的振動(dòng)加速度當(dāng)用dB表示時(shí),可得加速度振級(jí)落差或稱(chēng)為傳輸損失(Transmission loss)Ld = 20Lg (D)本試驗(yàn)可得到在不同激勵(lì)頻率下波紋管的振級(jí)落差。本發(fā)明的原理通過(guò)上下兩組質(zhì)量彈簧系統(tǒng)把波紋管豎直串聯(lián)起來(lái)，上下兩級(jí)彈簧分別固定在基板上。在管系附加質(zhì)量Ml和M2上分別豎直放置一個(gè)加速度傳感器，通過(guò)低頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率范圍的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)由功率放大器傳到激振器使其振動(dòng)。通過(guò)一根連桿把管系附加質(zhì)量M2與激振器相連，激振器產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)連桿傳遞到管系附加質(zhì)量M2，使整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。由傳感器-放大器-便攜式信號(hào)處理儀測(cè)定響應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)加速度傳感器得到各頻率點(diǎn)波紋管上下兩端的加速度振動(dòng)曲線，用數(shù)據(jù)處理軟件
Rmsjl
LabStar得到這兩個(gè)曲線的Rms值，各頻率點(diǎn)的加速度振級(jí)落差T把各頻率
LD = 20 ^10 。點(diǎn)的振級(jí)落差值Lm乘以這一點(diǎn)的帶寬值，再把這些乘積后的值求和，就得到振級(jí)落差曲線下的總面積，總面積除以總帶寬得到平均振級(jí)落差LD。采用加速度傳感器，能夠得到加速度振級(jí)落差，同理，采用速度傳感器，能夠得到速度振級(jí)落差，采用位移傳感器，能夠得到位移振級(jí)落差，由于原理與測(cè)量加速度相同，在此不再贅述。以下舉例說(shuō)明激振器通過(guò)連桿對(duì)管系附加質(zhì)量M2施加沖擊激勵(lì)，激勵(lì)通過(guò)管系附加質(zhì)量M2傳到波紋管，使整個(gè)波紋管產(chǎn)生振動(dòng)。通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生從5Hz到1000Hz的正弦信號(hào)，信號(hào)經(jīng)由功率放大器傳到激振器使其振動(dòng)。由 傳感器-放大器-便攜式信號(hào)處理儀測(cè)定響應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)加速度傳感器得到5 1000Hz范圍內(nèi)的各頻率點(diǎn)波紋管上下兩端的加速度振動(dòng)曲線，用數(shù)據(jù)處理軟件分別得到這兩個(gè)曲線的峰值平均值，各頻率點(diǎn)的速度振級(jí)落差Ld =
IOLog^。把各頻率點(diǎn)的振級(jí)落差值Ui乘以這一點(diǎn)的帶寬值，再把這些乘積后的值求和，
就得到振級(jí)落差曲線下的總面積，總面積除以總帶寬1000得到平均振級(jí)落差LD。
權(quán)利要求
1.一種波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括用于模擬工作狀態(tài)下的與波紋管相連的振動(dòng)端管系的振動(dòng)端模擬裝置，以及與波紋管相連的響應(yīng)端管系的響應(yīng)端模擬裝置； 振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器，響應(yīng)端模擬裝置包括|吳擬響應(yīng)端管系彈性形變的響應(yīng)端彈性件、與響應(yīng)端彈性件相連的|吳擬響應(yīng)端管系質(zhì)量的響應(yīng)端加載體，振動(dòng)端加載體與響應(yīng)端加載體上分別設(shè)有用于與波紋管兩端對(duì)應(yīng)固定的連接機(jī)構(gòu),振動(dòng)端加載體與響應(yīng)端加載體上均設(shè)有傳感器,所述傳感器為加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述連接機(jī)構(gòu)為法蘭。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述激振器通過(guò)連桿固定連接振動(dòng)加載體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，加速度傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)放大器連接數(shù)據(jù)采集器。
6.一種波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟， 使用振動(dòng)端模擬裝置在波紋管的一端輸入振動(dòng)，使用響應(yīng)端模擬裝置在波紋管的一端響應(yīng)所述振動(dòng)，所述振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器； 分別測(cè)量振動(dòng)端模擬裝置和響應(yīng)端模擬裝置的加速度、速度或位移，以測(cè)量值為依據(jù)判斷波紋管隔振性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，其特征在于，使用公式=D=A1AjPLD=20Lg(D)計(jì)算振動(dòng)端模擬裝置與響應(yīng)端模擬裝置的振級(jí)落差A(yù)1為響應(yīng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移，A2為振動(dòng)端模擬裝置的振動(dòng)加速度、速度或位移；根據(jù)獲得的振級(jí)落差判斷波紋管隔振性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，其特征在于，計(jì)算振級(jí)落差時(shí)，分別測(cè)量在不同激勵(lì)頻率下的振級(jí)落差，并根據(jù)帶寬范圍內(nèi)的平均振級(jí)落差判斷波紋管隔振性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波紋管隔振性能試驗(yàn)方法，其特征在于，所述彈性件為彈簧。
全文摘要
本發(fā)明涉及波紋管隔振性能試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，使用振動(dòng)端模擬裝置在波紋管的一端輸入振動(dòng)，使用響應(yīng)端模擬裝置在波紋管的一端響應(yīng)所述振動(dòng)，所述振動(dòng)端模擬裝置包括模擬振動(dòng)端管系彈性形變的振動(dòng)端彈性件、與振動(dòng)端彈性件相連的模擬振動(dòng)端管系質(zhì)量的振動(dòng)端加載體、與振動(dòng)端加載體連接的激振器；本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地測(cè)得波紋管在所接入管道系統(tǒng)中的的隔振性能參數(shù)，這些參數(shù)為隔振波紋管的設(shè)計(jì)使用提供了重要的依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102680214SQ20121001105
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者余永健, 劉義, 劉永剛, 司東宏, 李濟(jì)順, 馬偉 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)