含负刚度动力吸振的混合隔振系统振动冲击响应特性分析

[目的]针对舰船大型机械设备振动冲击隔离对高传递损失减振抗冲元器件的需求,[方法]基于负刚度动力吸振机理,构建一种含负刚度(NS)元件的动力吸振器(DVA)混合隔振系统。建立刚性基础上的无量纲动力学模型,在激励力作用下,运用不动点法获得隔振系统最优传递时的最优刚度比和阻尼比。基于龙格—库塔(Runge-Kutta)方法研究不同冲击脉宽下具有最优参数的隔振系统在基础激励下的冲击响应,并与传统动力吸振器的冲击响应进行比较分析。[结果]结果表明:在一定参数下,该混合隔振系统具有无谐振峰的传递特性;在不同脉宽下,其冲击加速度响应和相对位移均比传统动力吸振器的要小。[结论]所提含负刚度动力吸振的混合隔振系统可为大载荷、高传递损失的减振抗冲器设计提供一种新思路。     

行业信息

不锈钢钢丝绳隔振器不锈钢钢丝绳隔振器由于其阻尼大、吸振性能好、且耐高温、抗冲击、抗腐蚀等优点 ,近几年来在船舶精密设备抗振底座的应用方面已崭露头角。无锡市江大隔振器有限公司开发的GS、GSG系列不锈钢丝绳隔振器通过特定的结构设计 ,使隔振器的刚度具有渐软的非线性 :在低振区 ,隔振器较硬 ,保证了设备的稳定性 ;随振幅的增大 ,隔振器逐渐变软 ,使固有频率远离激振频率 ,起到对系统的隔振作用。同时它的固有大阻尼又使隔振器可以吸收和耗散大量的低频和高频振动 ,在共振频率下 ,放大倍率不大于 3.5倍 ,使振动的传递大大降低 ,尤…     

钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振

船舶主机隔振通常使用橡胶隔振器，而钢丝绳隔振器用于主机隔振，目前国外尚无报道。现研究用钢丝绳隔振器解决16PA6STC柴油机主机的隔振问题。柴油机重量大，安装尺寸有限，目前单个钢丝绳隔振器的承载能力有限，因此提出了钢丝绳隔振单元的概念，即是将三个已成熟的HGGS—1200型钢丝绳隔振器组合成一个隔振单元，整机用10个单元，避兔了研制承载能力更大的新型钢丝绳隔振器的风险。用功率流方法对隔振装置的性能进行了理论评估，并进行了试验研究。结果表明：在潮试阻抗的有效频率范围内，功率流传递率估算与实测的振级落差总的趋势一致，说明功率流估算对设计有指导意义；另外，基础的弹性对隔振单元隔振效率的消弱作用非常显著，应尽量加大基础刚度。研究结果表明钢丝绳隔振器用于船舶主机隔振可行。     

动力吸振器抑制桅杆振动的理论分析与设计

由连续弹性结构和离散动力吸振器构成的混合动力系统，其理论分析一直是难点。多支承杆加动力吸振器是桅杆结构中较复杂的形式之一，理论分析十分困难。本文用弯曲波法导多支承（简支）悬臂梁结构加与不加动力吸振器的普遍表达式。以某型潜艇潜望镜为例，理论分析了加动力吸振器对动态响应的控制效果。在动力吸振器各参数优化设置条件下，桅杆末端的位移响应幅幅降低到原来的１．１７％，而附加重量仅４ｋｇ。     

基于功率流的宽带复式动力吸振器优化设计

本文以简支薄板为主振系统，对其附加复式动力吸振器，提出以输入系统的净功率流在整个激励频带内的总声功率级为控制量的优化设计方法。通过算例，将普通动力吸振器与复式动力吸振器的吸振效果进行对比，揭示了复式动力吸振器适合于弹性体振动控制的宽带吸振性能；对复式动力吸振器结构参数优化以及结构参数与安装位置的联合优化设计的研究，表明吸振器的安装位置对其吸振效果影响很大；另外还研究了质量比与吸振效果的关系，为复式动力吸振器在弹性振动控制中的推广应用奠定了基础。     

用钢丝绳隔振器进行船舶主机隔振

对用于船舶大功率柴油机主机隔振的钢丝绳隔振系统进行了试验,并对设计与试验中存在的问题进行了分析,试验结果表明:隔振系统性能较好,钢丝绳隔振器用于船舶大功率主机隔振是合适的.     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。     

减小船体艉部振动的动力吸振器研究

采用有限元法研究了动力吸振器减小船体梁结构谐波振动响应的有效性。在本文研究中利用由文献[1]给出的最优调谐参数,采用直接法计算谐波激励下船体结构的频率响应特征。本文分析了动力吸振器三种不同配置的情况,用来研究它们对减小船体谐波响应的敏感性和适用性,为动力吸振器的实船应用提供了理论依据。     

有阻尼主系统的动力吸振器及其实船应用

利用反共振原理设计而成的动力吸振器是一种有效的减振工具。过去,动力吸振器最佳参数的选择都是忽略主系统阻尼的,若考虑主系统的阻尼选择动力吸振器的最佳参数,则可以取得更好的吸振效果。 本文讨论了多自由度系统吸振原理及考虑主系统阻尼时动力吸振器最佳参数的计算方法,并通过实例说明在多自由度系统——船体结构上采用动力吸振器后,在全船取得了平均60％的吸振效果。     

军用船舶动力吸振器性能与参数优化研究

降低辐射噪声低频线谱能量一直是各国海军提高船舶声隐身性能急需解决的关键问题。动力吸振器被认为是一种解决低频线谱的重要手段之一,在舰船振动控制领域应用广泛。从目前军用船舶动力吸振器使用情况来看,控制频率主要集中在20 Hz以下。本文针对军用船舶声隐身的需求,在100 Hz范围内,以船用风机为例,讨论主系统和动力吸振器结构参数(频率、质量、刚度、阻尼)对动力吸振器减振性能的影响,针对梁长度与刚度的非线性关系,设计连续可变频动力吸振器,在此基础上进行理论与有限元探讨。研究表明,动力吸振器吸振性能主要取决于主系统与激励频率,当主系统与激振频率确定时,适当调节主辅参数值(质量、刚度、阻尼),可达到最佳减振效果。     

浮筏系统隔振性能的功率流评价指标

文章采用刚度为常数、阻尼随频率变化的Bush单元来模拟实际的5-200Hz的隔振器的垂向机械阻抗特性。通过有限元频率响应计算得到了浮筏隔振系统的结点响应信息,在此基础上采用隔振器机械阻抗方程求得隔振器两端的受力值,进而代入功率流表达式得到了系统的输入输出功率流。对系统输入输出的加速度响应和功率流进行了对比分析,结果表明了采用功率流来评价隔振系统的优劣更能反映隔振系统的实际隔振效果。采用功率流作为隔振系统隔振效果的评价标准是合适的,而且在某些方面要优于采用单一的加速度(速度)响应作为评价指标的评价体系。     

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.     

船用非线性碟簧动力吸振器的参数研究

采用有限元法、改善的动力缩减法和数值积分法,讨论了耦合非线性碟簧动力吸振器的船体结构动力响应的计算,并通过数值优化法参数,研究了非线性碟簧动力吸振器的线性刚度、粘性阻尼、Coulomb阻尼、刚度非线性和弹簧组合系数与抑振带宽的关系,得到了若干有意义的结论,可作为船用非线性碟簧动力吸振器宽带优化设计的指导原则。     

基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析

以直接传动形式的船舶推进轴系为研究对象,基于连续-离散混合模型,开展推进轴系纵向振动动力吸振设计分析。采用直接法和模态叠加法计算比较推进轴系在螺旋桨脉动推力下的频率响应,识别出第1阶模态是优势模态。结合Lagrange方程和模态展开定理推导出推进轴系连续-动力吸振器离散混合模型的动力学方程,采用动力调谐优化方法对动力吸振器进行优化设计,在优化状态下讨论动力吸振器的控制效果和参数影响规律。分析结果表明:动力吸振器安装位置应尽可能接近螺旋桨端,以减小动力吸振器动力参数值;第1阶共振线谱的减振效果与动力吸振器安装位置无关,仅取决于其质量比。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

[目的]载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,[方法]基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。[结果]结果表明:设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。[结论]此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。