船舶机械低频线谱振动传递的主动控制

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 kW柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得>32.8 dB的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制（英文）

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 k W柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得32.8 d B的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击设计研究

舰船设备的抗冲击性能设计直接关系到其是否能够顺利实现实用化.本文针对电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击的设计要求,首先对电磁-气囊主被动混合隔振器进行抗冲击悬挂结构设计并通过仿真和试验获得了混合隔振器的位移载荷特性;其次推导了混合隔振系统中限位器的数学模型并建立了主被动混合隔振系统的多刚体动力学模型,研究了主被动混合隔振系统在冲击载荷下,不同限位器参数对冲击响应的影响.结果表明,所设计的隔振器抗冲击悬挂结构和隔振系统的限位器能够很好地满足舰船设备对抗冲击性能的要求.     

基于有限元的复合结构气囊隔振器静态特性研究

为进一步降低气囊隔振器垂向和横向刚度,减小其横垂刚度比,提高隔振效果,在气囊下端串联弹性元件形成复合结构气囊隔振器.建立有限元模型对其气压-载荷、垂向静刚度、横向静刚度等静态特性进行研究.为提高分析准确性,用三维实体单元模拟气囊囊壁,并对模型进行优化处理.生产样机进行试验验证,试验结果与有限元结果误差较小,表明该建模方...     

船用磁悬浮隔振器建模和鲁棒性研究

振动噪声是影响海军舰船战斗力的一个重要因素,本文针对舰船舱室的特殊应用环境,得到了影响隔振器稳定性的主要外部因素是环境噪声干扰和冲击干扰,采用实验建模得到的磁悬浮主动隔振器初级通道和次级通道脉冲响应模型进行了滤波x-LMS算法控制下的鲁棒性仿真。仿真结果验证了脉冲响应模型的有效性,也证明了磁悬浮主动隔振器具有很强的鲁棒性。     

磁悬浮隔振器的自寻优前馈控制

以船舶的振动主动控制为背景,基于自行研制的磁悬浮隔振器,提出了前馈控制的主动隔振方案,设计了对控制器参数在线自寻优的算法.该算法能够用于具有非线性特性的磁悬浮隔振器,并且不需要建立主动力到控制目标点的通道模型.在磁悬浮隔振系统上的实验结果表明,该控制算法取得了良好的减振效果,并且当系统受到扰动后,能够实现寻优过程的自动启动.     

刚/柔混合建模的动力机械隔振系统特性分析

基于ADAMS仿真平台,运用多体动力学和有限元技术,提出刚/柔混合的动力机械隔振系统的建模方法,建立某四缸柴油机和简化的矩形平板为其柔性基础的隔振系统的动力学仿真模型.对该模型进行仿真计算得到的系统激振力与理论计算十分吻合.特性分析表明,对于刚度较小的隔振器,系统自振频率会成为导致隔振器支承力变化的主要因素,而对于刚度较大的隔振器,系统的低阶固有频率和激振频率均对隔振器支承力的变化产生重要影响.     

基于一种新型磁致负刚度结构的低频隔振系统分析与设计

为提高隔振系统对低频微振动的隔离能力,研究了一种新型三磁体负刚度结构,分析了该结构产生负刚度的原理。将三磁体负刚度结构与隔振系统并联使用,在不影响原隔振系统载荷性能的情况下可降低系统的固有频率。分析了隔振器刚度及磁体间初始间隙对并联系统刚度特性的影响,提出从稳定性和隔振性能两方面来进行低频隔振系统设计。     

基于橡胶硬度的隔振器性能判定

分析同一类型橡胶隔振器硬度与静刚度之间的内在关系,用实验方法建立某型隔振器硬度与静刚度的函数关系;讨论刚度对隔振器性能的影响,提出基于原位测定橡胶硬度判定橡胶隔振器实时性能的无损检测方法.     

考虑作动器输出约束的分散中间质量混合隔振系统建模分析

[目的]研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。[方法]首先,建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型,包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础,并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后,结合工程中隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。[结果]分析结果表明:相比于传统的浮筏隔振系统,尤其是在中、高频共振区,分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高;对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。[结论]此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果,隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上,且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。     

弹性支承对船舶轴系的影响分析

船舶推进轴系引起的船体振动问题日益突出,为了减小推进轴系传递给船体的振动,从改变振动传递路径的角度提出一种轴系整体弹性支撑方案。建立有限元模型,改变支撑平台结构刚性和隔振器刚度分别计算轴承基座间相对位移和轴承载荷。所选取的平台方案中,在重力下轴承基座间最大相对位移为1.216 mm。推力作用下当推力大于500 kN时,采用1阶弯曲频率在18.2 Hz及以上的平台方案时,轴承基座间最大相对位移小于0.3 mm,隔振器刚度变化则对轴承载荷影响不大。通过调整平台刚度和隔振器刚度,可以将弹性支撑系统对轴系影响控制在标准范围内,保证轴系安全运行。     

考虑基础柔性的隔振系统功率流特性分析

根据舰船机械设备安装特性及隔振要求,建立包含机械设备、隔振器和柔性基础的数学模型并对其求解,得到隔振系统在简谐激励下的响应及传递功率流计算公式,讨论了隔振系统中设备质量、隔振器刚度和阻尼、柔性基础刚度和阻尼等参数对隔振能力的影响。理论表明,适当增大机械设备质量、隔振器阻尼及柔性基础阻尼能提高系统隔振能力,较大的隔振器刚度不利于隔振,而基础板柔性对隔振系统的影响与激励频率有关,并给出了柔性基础隔振设计中参数选取的一般规律。     

金属橡胶隔振器隔振性能的实验研究

金属橡胶隔振器是由金属丝相互缠绕模压成型的,它具有隔振性能好、易制成各种形状、重量轻、刚度可调节等优点,因此,在舰船机械领域具有广泛的应用前景.文章根据金属环形隔振器弹性模量的计算方法,利用环形金属橡胶隔振器的弹性迟滞回线近似得到的平均刚度,推导出环形金属橡胶隔振器弹性模量的计算公式,并得到了实验验证.此外,本文还通过实验分析了金属橡胶隔振器各个参数对其隔振特性的影响,得出了一些有用的结论.     

隔振器橡胶材料硬度对其固有频率影响的研究

针对相同结构设计了三种不同材料硬度的隔振器,通过理论计算和试验测试得到此型号隔振器在同一载荷下的固有频率及其动刚度.计算结果和测试结果对比表明,计算结果基本准确,对于小变形隔振器的设计计算可以使用线性粘弹性理论计算.从测试结果可以看出随着隔振器橡胶材料硬度逐渐增大,隔振器固有频率及其动刚度逐渐增大.     

潜艇动力舱浮筏隔振参数对振动与声辐射的影响

降低动力机械引起的潜艇壳体振动以及水下声辐射一直是工程上的一个重要问题。本文利用ANSYS有限元软件，建立了潜艇动力舱的水下声振耦合模型。通过数值计算，分析了主动力浮筏隔振系统中的参数变化，如上下隔振器的刚度、筏体的质量比和刚度改变对动力舱内振动传递率以及水下辐射噪声的影响。本文建立的计算模型可进一步推广应用于因机械设备引起的整个潜艇水下耦合声振预报。     

隔振器分布对浮筏隔振系统隔振性能的影响

目前,国内外对于浮筏隔振系统各个方面的研究都已很多,通常采用的是动力学建模及理论分析的方法。但此法通常是将隔振器简化为只有垂向刚度的弹簧和阻尼的单元,而忽略了隔振器的横向刚度及阻尼对系统的影响,简化模型与实际情况有一定差别,因此本文采用有限元法对浮筏隔振系统进行仿真分析。本文根据隔振器的选用及布置原则提出几种合理的布置方案,利用 ansys 有限元软件对提出的布置方案进行仿真,采用振级落差的隔振指标来评估浮筏隔振系统的隔振效果,为隔振器的布置方案设计提供一种思路。     

发动机隔振器的声振特性研究

研究发动机、隔振器、结构组成的系统振动与声辐射特性。综合考虑振动激励力与声压力,根据变分原理建立发动机-隔振器-平板结构-介质系统的动力学方程,由谐波平衡法推导耦合方程的解,研究隔振器的刚度、阻尼对系统振动与声辐射特性的影响规律。研究表明：隔振器的刚度对系统声振特性有重要影响;为了控制系统的振动与声辐射,应降低隔振系统的固有频率。研究结果可为发动机隔振器的声振优化设计提供理论依据。     

基于有限元模型的橡胶减振元件性能研究及失效分析

介绍了橡胶减振器Mooney-Rivlin本构关系描述的橡胶材料的非线性弹性特性.通过有限元模型的建立,对减振器静态刚度特性和动态刚度特性进行了研究,得出了减振器刚度失效判据和硬度失效判据.     

隔振器对舰船基座振动特性的影响

为了研究隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响,针对舰船设备普遍采用隔振器与基座相连的连接方式,首先分析了隔振器刚度、阻尼等参数对舰船基座激扰力特性的影响,并以某船舶发电机组为例,基于有限元方法讨论了隔振器类型及布置方式对舰船基座振动特性的影响。研究表明,一方面,设备向基座传递的激扰力与隔振器刚度、阻尼及设备—隔振器—基座系统固有频率等密切相关;另一方面,隔振器类型及布置方式对基座振动特性也有较大影响。当激励频率较低时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响相对较小;而当激励频率较高时,隔振器布置方式对基座振动特性的影响则相对较大。     

船舶海水管路系统振动特性计算与分析

为系统性地分析船舶海水管路系统的振动特性,采用有限元法建立泵组-隔振器-挠性接管-管段-支承-管路附件系统的频率域计算模型。以某海水管路系统为研究对象,通过数值仿真计算分析系统固有振动特性和振动传递特性。结果表明,挠性接管刚度对泵组-管段之间的振动传递比较关键,当其低于1/10的振源泵组隔振器刚度时,传递至管段的振动大幅衰减;优化管路附件、支承结构等可使管段弯曲振动频率避开泵组的低频激励频率,对抑制特定频段的振动传递比较有效。