船体基座刚度对双层隔振系统隔振效果的影响分析.docx

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船体基座刚度对双层隔振系统隔振效果的影响分析

=设计研究>

船体基座刚度对双层隔振系统隔振效果的影响分析

王修敏,仇远旺,丁志龙,章炜（海军士官学校机电系,安徽蚌埠233012

摘要:

用ANSYS模拟工程实例,对不同构造的基座形式进行了静力学分析。

通过绘制传递率曲线,揭示了双层隔振系统中基座的结构形式对隔振效果的影响。

关键词:

双层隔振系统;传递率;静力学

中图分类号:

U664文献标识码:

A文章编号:

1673-6397（200801-0005-03

EffectofStructureStrengthofPedestalonDoubleIsolationSystem

WANGXiu-min,QIUYuan-wang,DINGZhi-long,ZHANGWei（ElectromechanicalDepartment,NavalPettyOfficerAcademy,Bengbu233012

Abstract:

BaseonacaseofprojectwithANSYS,thispaperanalyzedthestaticsonthedifferentstructureofpedestalanddrawedthetransmissionratiocurve.TheresultPresentshowthestructureofpedestalinfluenceondoubleisolationsystem.

KeyWords:

DoubleIsolationSystem;TransmissionRatio;Statics

作者简介:

王修敏（1962-,男,工学学士,海军蚌埠士官学校机电系主任,从事舰船轮机使用管理及结构、原理和

维修教学。

:

0前言

双层隔振系统作为船舶动力设备减振降噪的新型装置,目前已广泛应用于各种船舶中。

双层隔振系统通过抑制船舶设备的机械振动能量向船体结构的传递,使得船舶的舱室噪声与水下噪声大幅度降低,从而改善船舶的声学环境。

我国的船舶设计人员近年来围绕着双层隔振装置开展了大量的理论与试验研究。

本文以6135柴油发电机组的双层隔振装置设计为背景,充分考虑船体基座的弹性模量,运用ANSYS软件对四种结构的船体基座进行静力学刚度分析,探讨了船体基座的结构形式对该双层隔振系统的影响,对双层隔振装置的设计以及提高性能的途径提出了建议。

1模型的建立

图1所示为一非刚性基座双层隔振系统的模型,非刚性模型与刚性模型的区别在于把基座看成

图1双层隔振系统力学模型

是有一定的弹性,并且会发生一定的位移形变。

图中,c1,c2为上下层隔振器的粘性阻尼系数,x1,x2为上下层质量块的绝对位移。

x3即为基座发生的微小形变。

m1为6135柴油机的质量,m2为中间质量块的质量,m3为基座的质量。

k1,k2为上下层隔振器的弹簧刚度,k3为基座的刚度。

6135柴油机的

2008年第1期（总第103期内燃机与动力装置I.C.E&Powerplant2008年2月

主要参数如下:

转速为1500rPmin,机组总尺寸（mm为2500@900@1300,机组总质量为2800kg,单台发电机功率为90kW。

本文研究的即是基座刚度k3对隔振效果的影响。

根据牛顿定律,可列微分方程如下:

m1&x1+k1（x1-x2+c1（Ûx1-Ûx2=F0sinXtm2&x2+k1（x1-x2-c1（Ûx1-Ûx2+k2（x2-x3+c2（Ûx2-Ûx3=0

m3x3-k2（x2-x3-c2（Ûx2-Ûx3+k3x3=0

改为矩阵形式为:

-m1X2

+c1jX+k1

-jXc1-k1

0-c1jX-k1

-m2X2

+jXc1+jXc2+k1+k2

-c2jX-k2

-c2jX-k2

-m3X2

+c2jX+k2+k

3

H1（XH2（XH3（X

=0

H1（X,H2（X,H3（X为位移频响函数。

传递率函数

H4（X=k2#H2（X+c2#j#X#H2（X+k3#H3

（X。

2双层隔振系统的静力学分析

图2为四种不同结构形式的船舶基座,分别是普通加肋的基座,肋板加厚的基座,肋板加密的基座,加斜肋的基座,基座的尺寸是14m@3m,在进行静力学分析时,给其施加一个压强为10,000Pa

的均匀载荷。

下面我们具体计算出其刚度,然后再分析其对传递率曲线的影响。

分别对这四种形式的船舶基座用ANSYS

软件进行静力学分析,结果如图3~

图6所示:

图

2不同结构形式的船体基座

图3普通加肋板基座静力学分析结果

图4肋板加厚基座静力学分析结果

图5肋板加密基座静力学分析结果

#6#内燃机与动力装置2008年2月

图6加斜肋基座静力学分析结果

根据静力学分析结果可得出四种不同结构形式

基座的刚度如下表所示:

基座结构形式普通加肋基座肋板加厚基座肋板加密基座加斜肋基座刚度（NPm3.58301E+074.35188E+071.05158E+082.03291E+08

3传递特性分析

该双层隔振系统的中间质量块的质量选为柴油发电机组质量的1P2,根据柴油发电机组的质量和中间质量块的质量,选择合适的隔振器型号如下表所示:

型号载荷范围N固有频率Hz

竖向刚度NPmm

上层ZTA-6504000-100004.0-2.8535下层

ZTA-420

3000-6500

5.7-3.6

198

再根据传递率方程得出下面四种不同结构形式基座的传递率曲线:

图7不同结构形式基座的传递率曲线

传递率是隔振设计中最主要的指标,它是指通过弹性支撑传给基座的传递力（力矩幅值和物体本身扰动力（力矩幅值之比。

只有在传递率小于1的情况下才可以达到隔振的效果。

为了方便显示,图7中的纵坐标是将传递率取对数后再取10的倍数。

所以该图中只有在传递率小于0时才可以达到隔振的效果。

由图7可以看出,四种不同结构形式基座的传递率曲线在一阶波峰和二阶波峰处区别很小。

在低频率区（0Hz~20Hz、中频率区（50Hz~60Hz都不能达到减振的效果。

普通加肋基座、肋板加厚基座、肋板加密基座、加斜肋的基座,其刚度逐渐增大,随着刚度增大,三阶波峰逐渐向右偏移,振动加强频段逐渐变窄,隔振效果变好,当基座是加斜肋时,它的刚度达到2.03291E+08NPm,这种结构的基座传递率曲线和刚性基座传递率曲线相似,其隔振效果最好。

4结论

通过上述传递率曲线的分析,可以得出下面结论:

（1增大船体基座弹性模量,即基座刚度,可有

效控制振动噪声的传递。

（2对于非刚性基座,当刚度增加到一定程度的时候（如本例中2.03291E+08NPm,则非刚性系统就相当于刚性基座的系统,所以讨论其隔振效果时可以当成刚性的情况展开讨论。

参考文献:

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上海科学技术出版社,1985.

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43~51.

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11~15.

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7#2008年第1期王修敏,等:

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