浮筏隔振系统结构参数对隔振性能影响的研究
三维弹性浮筏隔振系统参数对隔振性能的影响
江 国和 邵 文 政
（ 上海海事大学商船学院， 上海 ２０ ３ ） ０ １５ 摘 要： 在三维弹性浮筏隔振系统模型基 础上， 采用威 尔逊 一 方法计算系统的振动响应特性 ， 。 然后 以具 体实例分析了筏体质量和隔振器剐
度对浮筏 隔振性能的影响 ， 为浮筏隔振系统的设计提供一些有益的结论。
机 组通 过 隔振 器安装 在 弹性 筏体 Ｂ 上 ， 性 筏体 Ｂ通 过 隔 振器 安 弹 装在弹 性基础 Ｃ上 。动 力学微 分方 程可表 示 为 ］ ： 本 文 隔振对象 是 ２台 ４３ １５型柴 油发 电机组 。采用 图 １ 示的 所 隔振模 型 ， ２机组 是对称 安装 的 。 每个机 组 下面安 装 ６ 隔振器 ， 个 筏 体通过 ｌ ６个 隔 振 器 安 装 在 基 础 上 。 体 尺 寸 为 （ ×宽 ×高 ） 筏 长
４ ５
其 中 ｛ 是 广 义位 移 列 向量 ， Ｃ Ｋ、 别 为 系 统 的质 量 、 ｘ） Ｍ、 、 Ｆ分 阻尼 、 刚度和 外 力 向量 矩 阵 。由于考 虑筏 体和 基础 的非 刚 性 因素 ，
３１ 筏 体 质 量 对 系 统 的 影 响 ．
分 别 令筏 体质量 为机 组质 量 的 Ｏ 、．、 和 ２倍 ， ．０ １ ２ ５ 分析 系统 的
Ｙａ
固有频 率和 机组 、 体振 幅情 况 。 由表 １ 知随着 筏体 质 量增 加， 筏 可 系统 固有频 率稍 有减 少但 幅度 不大 ，说明筏 体质 量对 系统 频率 影 响不大 。由表 ２ 知随 着筏体 质量 增加 ， 可 机组 振幅并 未发 生 明显 变 化， 而筏 体振 幅 却在 减 小 ， 明隔振 效 果变 好 ， 考虑 到 其应 用 环 说 但
浮筏安装姿态对机械隔振系统性能的影响
浮筏安装姿态对机械隔振系统性能的影响浮筏安装姿态对机械隔振系统性能的影响在制造业、科研实验室等领域，经常需要使用机械设备进行生产、实验或其他工作。
这些机械设备在工作时会产生震动和噪音，给周围环境和使用者带来很大的不便和疲劳。
为了消除这些不良影响，就需要采用机械隔振系统来降低机械设备的振动和噪声。
机械隔振系统通常采用高弹性材料或空气弹簧等材料制成，将机械设备与底座隔开，降低机械设备振动和噪声的传递。
在机械隔振系统中，浮筏是一种常用的隔振装置。
浮筏的优点是隔振效果好、稳定性高、可靠性强。
然而，浮筏安装姿态对机械隔振系统性能也有一定的影响。
首先，安装姿态影响浮筏的刚度特性。
浮筏的刚度特性是指在受力情况下其变形量与受力大小的比率。
一般来说，浮筏的刚度要尽量小，以增加隔振效果。
当浮筏变形较小时，可以将机械设备的振动和噪声直接传递到基础上，从而导致隔振效果差。
因此，在安装浮筏时，需要注意浮筏的悬吊方式、弹簧数量和位置等因素，避免出现过大或过小的刚度特性，确保隔振效果的最大化。
其次，安装姿态影响浮筏的阻尼特性。
浮筏的阻尼特性是指在振动过程中浮筏消耗振能的能力。
如果阻尼特性过小，机械设备在运行过程中会产生过剩能量，导致振动和噪音难以控制。
如果阻尼特性过大，则会在机械设备工作时减少系统的振动幅度，从而降低系统的隔振效果。
在安装浮筏时，需要根据机械设备的重量、转速、振动频率等因素，合理设置浮筏的阻尼特性，以达到最佳隔振效果。
最后，安装姿态影响浮筏的自然频率。
浮筏的自然频率是指其在没有外力作用下，自身固有振动的频率。
自然频率大小与浮筏的形状、材料、尺寸等因素有关。
如果自然频率过小，机械设备在工作过程中可能会与浮筏发生共振，导致振动幅度增大，隔振效果下降。
如果自然频率过大，则会限制系统的隔振范围，使之不能隔离所有频率的振动能量。
因此，在安装浮筏时，需要根据机械设备的振动频率，合理选择浮筏的自然频率，以最大限度地隔离振动和噪音的传递。
船舶辅机浮筏隔振装置设计及动力学性能分析
船舶辅机浮筏隔振装置设计及动力学性能分析发布时间：2021-12-30T07:29:01.869Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：董明达[导读] 以三台卧式空压机组为例进行了船舶辅机浮筏隔振装置设计及隔振系统有限元模型的构建，并对浮筏隔振系统振动模态、振动传递率、隔振性能及抗冲击性能等在内的动力学性能进行了分析；将船舶辅机浮筏隔振装置有限元模型扩展至全船后进行了隔振装置装船耦合振动模态及实船隔振系统运行规律分析，并同时探讨了船舶结构振动对浮筏隔振系统隔振效果和抗冲击效果的影响。
本文分析结果可为船舶辅机浮筏隔振装置设计及动力学性能的完善提供借鉴参考。
董明达理工造船（鄂州）股份有限公司鄂州市 436035摘要：以三台卧式空压机组为例进行了船舶辅机浮筏隔振装置设计及隔振系统有限元模型的构建，并对浮筏隔振系统振动模态、振动传递率、隔振性能及抗冲击性能等在内的动力学性能进行了分析；将船舶辅机浮筏隔振装置有限元模型扩展至全船后进行了隔振装置装船耦合振动模态及实船隔振系统运行规律分析，并同时探讨了船舶结构振动对浮筏隔振系统隔振效果和抗冲击效果的影响。
本文分析结果可为船舶辅机浮筏隔振装置设计及动力学性能的完善提供借鉴参考。
关键词：船舶辅机；浮筏隔振；设计；隔振性能0 引言诸如扫雷舰、海洋测量船、豪华游轮、渔船等对声学环境有较高要求的船舶必须进行主辅机浮筏隔振设计，以阻隔机械设备振动向船体传递，达到减小和抑制船舶动力设备噪声及水下辐射噪声的目的。
国外较早便开始研究船舶浮筏隔振技术，无论是理论成果还是实践经验均较为成熟，而我国对船舶浮筏隔振装置的研究起步较晚，再加上当前设计规范及验收标准等并不完善，对船舶浮筏隔振装置设计及性能评价也主要通过台架试验完成，缺乏实船测试数据。
1 空压机组浮筏隔振装置设计以三台卧式空压机组为例进行船舶辅机浮筏减隔振设计，为达到全船供气的效果，使用1台质量240kg的大功率机组和2台质量分别为160kg的小功率机组，大功率机组位于中间位置，2台小功率机组对称布置。
基于ADAMS刚柔耦合浮筏隔振系统建模及隔振性能分析
１ 基 于 刚柔耦 合 浮筏 隔振 系统 建模
建立柔 性基础 上 浮筏虑结构 本身作 大范 围运 动 的情 况 ，
因而有 限元软 件并不 能单独完 成刚柔 耦合动力 学 分析 ， 而需 要 与另 一类 计 算 机辅 助 设计 软 件—— 机械 系统动力 学仿 真 分析 软 件相 结 合 ， 才能 更 好 地 分析柔 性 基 础 和 浮 筏 等各 种 刚 柔耦 合 隔振 系 统 。ＡＤ ］ ＡＭＳ软件 的技 术基础 为柔性 多体 动力 学理 论 ， 通过 构建 总体 坐标 系 与局 部 坐标 系 来描
这 也是机 械系统 动力 学 分析 的 难点 所 在 ， ＡＤ 而 — ＡＭＳ软件 具 有 强 大 的 求 解 Ｄ ＡＥ 的 功 能 。因 而 应用该 软 件 可 以 很 方便 地 对 机 械 系 统进 行静 力 学 、 动 学 以 及 动 力 学 分 析ｌ 。 因 此 ， 虑 将 运 ７ ］ 考 ＡＤ ＡＭＳ软件 与有 限元 软 件 结 合 ， 立 柔 性基 础 建
上浮筏 隔振 系统模 型 ， 得到 该模型 的频域特 性 ， 计 算 不 同参 数条 件下 的加 速度 振 级 落差 ， 析 隔振 分
性能。
方 法为柔性 体 的数值 计 算 提供 了很 大 的空 间 ， 已
经成 为求解 各领域数 理方 程的一 种通用 的计算方 法 。但有 限元 方法 主要针对 结构 中的静力 与动力
第 ３ ９卷 第 ４期 ２１年 ０ ００ ８月
船 海 工 程
Ｓ Ｉ Ｈ Ｐ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩ ＥＲ１ ＮＥ ＮＧ
Ｖ０ ． ９ ＮＯ ４ １３ ． Ａｕ 。 ０ ０ ｇ ２ １
基 于 ＡＤＡＭＳ刚柔 耦 合 浮筏 隔振 系统建 模 及 隔振性 能 分 析
筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响
筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响浮筏隔振系统是一种常用的非主动隔振系统，可以有效地减少海上风浪对海洋平台或船舶的影响，提高其在海上的稳定性和安全性。
在浮筏隔振系统中，筏架和基座是两个关键的组成部分，它们的特性对于隔振效果有着重要的影响。
首先，筏架的特性对隔振效果有很大的影响。
筏架是浮筏隔振系统中一种重要的结构，承载浮筏上部的设备和人员，同时起到减缓风浪对浮筏的作用。
筏架的刚度和阻尼是影响隔振效果的重要因素。
一般来说，筏架的刚度越大，相对位移越小，隔振效果越好。
但是，过于刚硬的筏架会导致海浪反弹，影响隔振效果，因此筏架的刚度与海浪的刚度应该相适应。
另外，筏架的阻尼也是影响隔振效果的重要因素。
适当的减震设计可以提高筏架的阻尼，增加筏架与基座的相对位移，从而提高隔振效果。
其次，基座的特性也对隔振效果有很大的影响。
基座是浮筏的支撑结构，承载着筏架和上部设备的重量，同时起到防止筏架相对位移的作用。
基座的刚度和阻尼是影响隔振效果的重要因素。
在基座的设计中，应该考虑到其与筏架的匹配性。
如果刚度不足，筏架将容易与基座发生相对位移，使得隔振效果变差。
而如果刚度过大，则基座本身就会抵抗海浪的力量，减轻隔振效果。
基座的阻尼也是影响隔振效果的重要因素。
适当的减震设计可以提高基座的阻尼，增加基座与筏架的相对位移，从而提高隔振效果。
综上所述，筏架和基座的特性对于隔振效果有着重要的影响。
在浮筏隔振系统设计中，应该考虑到筏架和基座的匹配性和相互关系，同时采用适当的减震设计来提高隔振效果。
这有助于增强海上平台的稳定性和安全性，为海洋工程和航运业的发展提供良好的保障。
在浮筏隔振系统的设计中，需要进行充分的数据分析和实验验证。
关于筏架和基座的特性对隔振效果的影响，可以通过模拟计算、试验数据等方法进行评估，以下是一些相关的数据分析：首先，筏架的刚度与海浪的刚度应该相适应，否则隔振效果会受到影响。
一般来说，海浪的刚度可以用波高和周期表示，筏架的刚度可以用刚度系数来表示。
浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析
浮筏及双层隔振装置隔振性能计算与分析
李增光
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2015(035)006
【摘要】浮筏隔振是从传递路径上控制舰艇机械噪声的重要措施之一.为分析浮筏隔振装置的性能及筏架上设备激励相位差的影响,并与双层隔振装置的效果进行对比,本文基于导纳理论建立了设备-浮筏-安装基座系统的动力学分析模型,对泵组小
型浮筏隔振装置进行了数值计算与分析.结果表明,在中高频段,浮筏隔振装置的效果主要取决于设备-上层隔振器、筏架-下层隔振器系统的垂向刚体振动固有频率ω1、ω2,故筏架上单台设备运行时其隔振效果与同固有频率ω1、ω2的双层隔振装置
基本一致,而在低频段浮筏隔振装置效果略好;筏架上设备激励的相位差对中高频段
传递到基座的振动功率流及振级落差几乎没有影响,但对低频段的振动传递及隔振
性能有一定影响.
【总页数】4页(P65-68)
【作者】李增光
【作者单位】中国舰船研究设计中心,上海 201108
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
【相关文献】
1.实船基座阻抗对泵组浮筏隔振装置性能影响分析 [J], 谢志强
2.柴油机双层隔振非线性系统主动隔振研究 [J], 肖斌;高超;张艾萍;刘志刚
3.弹性限位器对双层隔振装置抗冲击性能影响分析 [J], 马炳杰;沈建平;王志刚
4.柴油发电机组浮筏隔振装置性能分析 [J], 李志远;温华兵;吴俊杰;李兵;王春勇
5.垫板式双层隔振装置基座的装焊方法 [J], 周忠腾
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筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响
筏架和基座特性对浮筏隔振效果的影响苏常伟;朱海潮;毛荣富【摘要】从浮筏隔振系统中各子系统的广义四端参数矩阵人手,推导振级落差的计算方法.在此基础上,以某型发电机组浮筏隔振装置及其船体基座为研究对象,进行数值仿真,探讨筏架与基座对隔振效果的影响.结果表明,基座结构会对隔振效果产生较大的影响,而筏架结构对隔振效果的影响较小.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2014(036)012【总页数】5页(P39-42,61)【关键词】浮筏;隔振效果;振级落差;基座【作者】苏常伟;朱海潮;毛荣富【作者单位】海军工程大学振动与噪声研究所,湖北武汉430033;海军工程大学船舶振动噪声重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学振动与噪声研究所,湖北武汉430033;海军工程大学船舶振动噪声重点实验室,湖北武汉430033;海军工程大学振动与噪声研究所,湖北武汉430033;海军工程大学船舶振动噪声重点实验室,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TB53;TB123浮筏隔振技术是控制机械设备振动向船体传递的有效手段，因其良好的隔振效果而受到极大关注[1]，并已获得广泛应用。
目前浮筏技术的研究主要集中在如何提高其隔振效果、浮筏隔振系统的规范设计、隔振效果的计算与评估等方面。
张华良等[2]从隔振传递率的角度研究了筏架质量、刚度和机构阻尼对整个系统隔振性能的影响；江国和等[3]以系统固有频率和筏架振动响应为依据，研究隔振器刚度和筏架质量对隔振性能的影响；张冰等[4]推导了一种用于浮筏隔振系统传递功率流计算的新方法，计算分析了筏架安装和机组振幅比对隔振效果的影响。
另一方面，国内设计的浮筏隔振装置多次出现陆上联调试验效果较好，而实船效果较差的情况。
产生上述现象的一个原因可能是被隔振机组与船体结构间因为管路、电缆而引起的所谓声传递第2通道[5]，此问题可通过管路系统的柔性连接和弹性支撑等方法解决；另一个原因可能是船体安装基座的影响，陆上联调时，基座阻抗很大，而实船基座的阻抗较小。
隔振器对船用动力装置浮筏隔振影响分析
隔振器对船用动力装置浮筏隔振影响分析摘要：为研究对浮筏隔振系统隔振性能的优化，以船用空压机为研究对象，借助ANSYS软件，分析浮筏的隔振器参数（包括刚度和阻尼）改变对系统的隔振效果影响，以了解相应系统的动力特性，为进一步对浮筏隔振系统优化作为参考。
关键词：浮筏隔振系统；有限元法；隔振特性0 引言浮筏隔振装置实际就是一种特殊的双层隔振系统，其减振机理是利用两层弹性元件的阻尼和中间质量来控制并吸收、衰减弹性波的传播，获得很好的隔振效果。
大量的实际工程应用表明，浮筏隔振系统隔振效果明显，因而受到工程界广泛的运用。
为了充分发挥浮筏装置的隔振潜在性能，提高其隔振降噪效果，在重量和空间受到限制的情况下，浮筏隔振系统各参数（包括刚度和阻尼、隔振器的空间布局、中间筏体的质量等）的多目标优化计算是进一步研究的主要方向[1]。
本文以船用空压机浮筏为对象，仅对其隔振器的分析来讨论其参数对整个系统的隔振性能影响。
1 浮筏系统模型及组成借助于ANSYS软件，对浮筏隔振系统进行有效有限元建模，上层设置隔振器12个，下层设置隔振器6个，每个隔振器用三个弹性单元来分别模拟其三个方向的刚度和阻尼[2]。
材料的密度为7800kg/m3，弹性模量为2.1*1011N/m2，泊松比为0.3，结构阻尼因子为1.5%，隔振器上层刚度为6.13*103N/m，下层刚度为9.0*104N/m，阻尼参数均设为100N/（m/s）。
划分网格后有限元模型见图1所示。
2 隔振效果分析对系统在不同刚度和阻尼下进行谐响应分析，垂直激励力加载在空压机活塞上方节点，分别在空压机底座和基础面上选取代表性的节点，计算出其在500Hz 范围内的相应结果数据经处理计算振级落差。
[1，3，5]2.1上层隔振器刚度参数对隔振效果的影响从图2中我们可以看见，系统在低频范围内，振级落差变化比较明显，在中高频部分变化不是很明显，由此可以得出隔振器刚度的变化主要影响系统低频部分的隔振性能，对中高频部分影响不是很大[4]。
隔振器分布对浮筏隔振系统隔振性能的影响
隔振器分布对浮筏隔振系统隔振性能的影响胡泽超;何琳;李彦【摘要】At present, the research of floating raft isolation system have many aspects at home and abroad, the dynam-ics modeling and theoretical analysis method was usually used. But these method was just to simplify the vibration isolator to the unit of vertical stiffness and damping, ignoring the influence of lateral stiffness and damping on system, lead to bad cal-culation results which has large difference with the actual results. So in this article , the finite element method (FEM) simula-tion analysis on the floating raft isolation system is carried out. According to the selection and distribution principle of vibra-tion isolator, several reasonable distribution has been put forward. In order to get the modal frequency of the system, the An-sys software for simulation has been used. Finally, the vibration isolation index of acceleration-vibration level difference to evaluate vibration isolation effect on floating raft isolation system has been introduced, providing some ideas for distribution design of vibration isolator.%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。
JCG-2500B型隔振器不同安装工艺参数对浮筏声学性能影响研究
ｘ向 反主不同平面度传递阻 较 抗比
对 比图 １ 、图 ２可 以发现 ，不 同平面 度垫板对 Ｊ Ｇ．５ ０ Ｃ ２ ０ Ｂ隔 振器 ｘ 向的 两端 的传 递 阻抗 在 ７ ０ ｚ ０Ｈ 以上 时谷 值发 牛 偏移 ， 同时在 谷值 频率 处 ，０ ｍｍ ． ２ 平 面度 对应 的传递 阻抗 值 偏 小；而 通过 图 ３ 、图 ４ 的对 比则 可 以看 出 ， 面度 对 Ｊ Ｇ．５ ０ 平 Ｃ ２ ０ Ｂ隔振 器 Ｚ 向的传 递 阻抗 没有 影 响 。
６ 科技与管理
２ １／ ０ ２３
船舶 工艺
ＬＨ 日 ｍ ｎ 凸 ｌ
一 三
＿传 传 传 佑 ｌ 一 递 递 递 递
１ ’ ０
１２ ０
１３ ０
矧率 （ 】 Ｈｚ
图 ４ Ｊ Ｇ ２ ０ Ｂ 隔振 器 Ｚ向反 置 不 同平 面度 传 递 阻抗 比较 Ｃ ．５ ０
图２ Ｃ ． ０Ｂ ＪＧ２ ０ ￣ ５
降低舰 船机械 噪 声Ｉ，其 中 ，隔振 措施 主 要利用 单 】 】 层 、双层 或浮筏 隔振 装 置 ，舰船 隐蔽 航行 工况 一 需 卜
测 试组件 ｘ 向和 ｚ向隔振 器 的正 、 反置输 入与传 递
机 械 阻抗 ，并 对其测 试 结果进 行 分析 ，明确其 隔振 器 垫板 不 同平 面 度 对 隔 振 器 和 垫 板 组件 机械 ５ 抗 Ｊ 【 的影 响程度 。 图１ ～图 ４分别 为不 同垫板 平 面度 ＦＪ Ｇ．５ ０ Ｃ ２ ０ Ｂ 振器 Ｘ 向的正 、 反置 传递 机械 抗 以及 Ｚ 的 正 、反置传 递机械 阻抗 的平均 结 果。
Ｚ 向 （ 向）隔振 器 正 、反置 的机械 叭抗进 行 了试 轴 验测 量 。试 验温 度 在 ７ １ ℃之 问，其测试 结果 以 ～ ４
隔振装置隔振器排列布置位置对振动性能影响
I船舶设计TECHNOLOGY AND MANAGEMENT隔振装置隔振器排列布置 噬畫对磁楼能影响张生乐潘国雄邓莉【摘 要】：为掌握隔振器排列布置位置对振动性能的影响，本文针对某型船舶上的浮筏及设备，依据静刚度测试数据，开展了隔振器布置位置对振动影响的对比测试。
研究结果表明，浮筏隔振器布置位置对振动性能有一定 影响，设备隔振器布置位置对振动性能基本无影响。
【关键词】：隔振器；排列布置；振动性能；0引言橡胶隔振器含有粘弹性材料，它具有内摩擦阻尼特性，在力学上表现为应变滞后于应力，因而其e -O （应力-应 变）曲线为迟滞回线。
隔振器能够吸收设备的振动能量并将 其转变为热能而耗散掉，同时隔振器可以改变系统的阻抗， 形成阻抗突变，从而阻碍振动的传递。
因而，隔振器常被用于设备的振动传递控制。
船用海水泵主要用于从舷外吸入海水，增压后经系统管 路送至各用水设备或用水处，完成预定功能后排出舷外。
一 般情况下，海水泵振动较为剧烈，需采用隔振装置衰减海水泵传递到船体结构上的振动，浮筏便是隔振装置中的一种。
隔振器刚度大小本身对隔振装置隔振效果有影响。
在实 际工程中，隔振元件在制造过程中由于制造、橡胶配比等方 面的原因，即使同一型号产品，性能也会有所差异，且不同批次产品通常差异会更大。
在经过采购、领用、安装等环节后，使用者不能保证同一设备使用的隔振器为同一批次生 产、性能比较接近，最终造成系统的隔振效果会有所差别，而隔振装置一般釆用多隔振器安装形式，刚度的差异最终会 反映到隔振效果差异上。
本文采用试验对比的方法，针对隔振器在实际使用时因 性能差异导致隔振效果的不同开展相关研究。
具体对象为某船舶上使用的一型浮筏和其上的一台100t 海水泵。
1隔振器安装顺序编号本次试验中选用的隔振器共有两种型号，分别为BE-160、6JX-200,如图1所示。
根据隔振系统安装需要，6JX-200型隔振器为8件，BE-160型隔振器为4件。
浮筏筏体结构改进设计及隔振性能分析
筏体结构经过改进后的系统隔振性能有明显提升，
其中最后一种方案减振效果最为显著。
关键词：
振动与波；
浮筏；
筏体结构；
模态；
隔振
中图分类号：
U664
文献标志码：
A
DOI 编码：
10.3969/j.issn.1006-1355.2019.05.046
Analysis of Vibration Isolation Performance for
激励
船体振动并向水中辐射噪声[1]。
在舰船舱室内，
将两台或两台以上动力机械设
备通过上层隔振器共同安装在一个较大的中间质量
（筏体）上，
筏体再通过下层隔振器安装在船体基座
上，
这就是浮筏隔振系统的基本构成。其中，
浮筏隔
振系统如图 1 所示。
浮筏隔振装置不仅可以有效利用船舶的空间和
收稿日期：
2018-10-22
作者简介：
李志远(1994-)，
男，
山东省滨州市人，
硕士研究生，
图 1 浮筏隔振系统示意图
负载，
而且其中间质量具有很大的机械阻抗，
有利于
提高隔振效果[2]。
以往的研究中，
学者们对影响浮筏隔振系统隔
主要研究方向为噪声与振动控制技术。
振性能的隔振器刚度、
阻尼参数和筏体、
基座等参数
E-mail: 352071916@
an Improved Floating Raft Structure
LI Zhiyuan , PENG Zilong , WEN Huabing , XIA Zhaowang , WU Junjie
( Institute of Noise and Vibration, Jiangsu University of Science and Technology,
集中质量浮筏隔振系统振动特性研究
0引言,,。
、。
、、,,、、、,。
1浮筏隔振技术简介,,。
,、[1]。
,[2]。
(),。
35dB、50dB,。
2集中质量浮筏隔振组成及特点,、、,、1。
1,、,、。
集中质量浮筏隔振系统振动特性研究蔡龙奇刘佳黎昭文董成林陈纠(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610041)【摘要】船舶动力装置含有大量的泵类旋转设备,这些振源设备会通过设备支承结构和管路向外传递振动,浮筏隔振措施由于减振效果好、便于模块化建造等典型特点成了目前船舶减隔振发展趋势。
文章针对船舶动力装置集中质量浮筏隔振系统,对比分析了筏架重量、隔振器参数、振源分布位置、安装基础对隔振系统振动传递特性的影响,获得了集中质量浮筏隔振系统参数影响规律。
文章工作可为集中质量浮筏隔振系统设计提供借鉴和参考。
【关键词】集中质量;浮筏隔振;隔振特性中图分类号:TL353文献标识码:A DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2021.10.22【Abstract】Ship power equipment contains a large number of pump rotating equipments,and vibration will be passed out through support structure and pipes by these vibration source devices.Floating raft vibration isolation has become one of the mainstream trends of ship vibration isolation measures because of good vibration damping effect and easy modular construction.Floating raft vibration isolation was researched on in this paper for concentrated quality and complex system of ship power equipment,and the vibration transfer characteristics under different structure weights,different vibration isolator parameters,different vibration source distribution forms and different installation foundation conditions were compared and analyzed.The parameters influence laws were obtained by research on floating raft vibration isolation system with Concentrated quality.The work in this paper can provide references for the design of floating raft vibration isolation system with Concentrated quality.【Key words】Concentrated Quality;Floating Raft;Vibration isolation Characteristic作者简介:蔡龙奇(1989—),男,工程师,1989年毕业于哈尔滨工程大学轮机工程专业,获硕士学位,现从事核动力装置设计工作。
泵组浮筏隔振系统参数设计及性能分析
泵组浮筏隔振系统参数设计及性能分析
郭强;吴博;傅超;曹政;李平
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(032)008
【摘要】对浮筏隔振系统的动力参数进行研究设计,通过Matlab编程分析不同质量比和刚度比对系统动力特性的影响.分析表明:质量比的影响主要体现在系统的第2个共振频率之前,随着质量比的增大,力的传递率变小,系统的隔振性能逐渐提高;刚度比的影响较为复杂,刚度比越大,系统的振动衰减越快,但同时也会使系统的第1个共振频率变小,使其隔振频带减小.最后利用ANSYS有限元软件对所设计的浮筏隔振系统的隔振性能进行数值模拟研究,对所设计系统的隔振性能进行分析研究.【总页数】5页(P103-107)
【作者】郭强;吴博;傅超;曹政;李平
【作者单位】株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412000;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412000;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412000;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412000;株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412000
【正文语种】中文
【中图分类】O328
【相关文献】
1.全柔性浮筏隔振系统建模与隔振性能分析 [J], 王真;赵志高;刘芳
2.基于ADAMS刚柔耦合浮筏隔振系统建模及隔振性能分析 [J], 张星;朱石坚;俞翔;谢向荣
3.基于MSC.Patran的浮筏隔振系统性能分析 [J], 王永远;向阳;周勇;康斌;刘婷
4.三维弹性浮筏隔振系统参数对隔振性能的影响 [J], 江国和;邵文政
5.泵组浮筏隔振系统参数设计及性能分析 [J], 郭强;吴博;傅超;曹政;李平;
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水泵机组浮筏隔振系统研究
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Ａ ｓ ａｔＡ ｓｃ ｔ ｉ ｅｐｏ ｃ ｏ ｉｒｔ ｎａ ｄｎ ｉ ｏ ｔ ｌｎａｈａ ｅｃａ ｇ ｔｔ ｎ ｈ ｂ ｔ ｃ： ｓ ｉｅ ｗｔ ｔ ｒ ｅ ｔ ｆｖ ａｉ ｎ ｏ ｅｃｎｒ ｅｔ ｘｈ ｎ ｅｓ ｉ 。ｔｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｈｈ ｊ ｂ ｏ ｓ ｏｉ 隔振 系统高 频
效果差的缺点， 二十多年来在美 、 、 俄等国家得 英 德、
到迅 速发展 ， 为这些 国家 隔离舰船设 备振 动 、 成 降低
船舶 结构 噪声 的有 效 手段 。 近几 年 ， 国对 双 层 隔 我
径有 ： ①循环水泵没有采取任何减振措施 ， 管道刚性 连接 ， 管道 固体 传声 ； 换 热 站地 层 原 为 排水 沟 ， ② 基
２０ ０ ８年 ｌ ０月
噪
声
与
振
动
控
制
第 ５期
文 章 编 号 ：０ ６—１５ （０ ８ ０ ０ ３ ０ １０ ３ ５ ２０ ） ５— ０ ６— ４
水 泵 机 组 浮筏 隔振 系统 研 究
王孚懋 ，杨 龙 ， 赵丽芳 ， 仲惟燕
（ 山东科技 大学 机械电子工程 学院， 山东 青岛 ２６ １ ） ６５０
ｅ ｏ ｒｆ ｗ． Ｔ ｆ ｃ ｆｓｒ ｃｕｒｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｉ ｒ ｔｏ ｓ ｌｔｏ ｓｄｉｃ ｓｅ ｌ ｈｅｅ ｆ ｔｏ ｔｕ ｔ ａ ａ ａ ｔｒ ｎ ｖｂ ａｉｎ ｉｏａ ｉｎ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｄ． Ｉ ｗａ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｅ ｅ ｔ ｓｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｄ － ｓｇ ｃ ｅ ｆａ ｒ ｆ ｖｂ ａｉ ｎ ｉｏａ ｉｎ ｓ ｓｅ ｗａ ｅ ｓｂ ｅ， ａ ｄ ｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｈ ｍｐ ￣ａ ｔｄ ｔ ｓ ｏ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ａｔ ｉｒ ｔｏ ｓ ｌｔ ｙ ｔｍ ｓ ｆ ａ ｉ ｌ ｏ ｎ ｔ ｒ ｖｄ ｄ ｔ ｅ ｉ ｏ ｎ ａａ ｂａ ｅ ｆ ｒ
分布式声学黑洞浮筏系统隔振性能研究
分布式声学黑洞浮筏系统隔振性能研究
赵楠;王禹;陈林;庞福振
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2022(41)13
【摘要】为进一步提高浮筏系统隔振性能,提出分布式声学黑洞浮筏隔振系统。
首先根据声学黑洞结构特点,提出将单个声学黑洞分解为4个小尺寸声学黑洞的分布式声学黑洞方案;其次,采用有限元法,开展分布式声学黑洞方案对平板结构以及典型筏架结构振动响应的影响研究,并与单个声学黑洞方案进行对比分析,建立分布式声学黑洞浮筏系统有限元模型;最后,探究分布式声学黑洞浮筏系统的隔振性能以及对船舶舱段机械噪声的影响。
研究表明,相比单个声学黑洞,分布式声学黑洞浮筏具有更好的低频隔振性能,能够有效降低舱段的机械噪声水平。
【总页数】6页(P75-80)
【作者】赵楠;王禹;陈林;庞福振
【作者单位】驻上海地区第八军事代表室;中国船舶及海洋工程设计研究院;哈尔滨工程大学船舶工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
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双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究
@? 筏体结构的有限元建模与分析
! ! 浮筏隔振系统的有限元模型如图 " 所示， 该隔 振系统由设备 % 上层隔振器 % 筏体 % 下层隔振器 % 基座组成。
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为验证有限元模型的正确性， 建立了该模型的 实体模型， 上述建立的有限元模型的相关参数均为 实测实体模型的参数， 通过比较， 理论振级落差与实 际振级落差的误差在 G </ 以内， 从而验证了有限元 模型的正确性。 为了研究筏体结构对隔振效果的影响， 在不改 变筏体的长、 宽、 高、 机器的质量、 激励、 基础的刚度 和阻尼、 隔振器的刚度和阻尼以及安装位置的前提 下， 改变筏体的结构形式， 建立如图 , 所示的有限元 模型 / 以及空心结构模型 8 （ 图略） 。
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双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究
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筏架动态特性对浮筏隔振性能的影响分析
筏架动态特性对浮筏隔振性能的影响分析刘祥珺【摘要】大型筏架的低频动态特性对浮筏隔振装置的隔振效果有一定影响.为分析该问题,基于阻抗理论建立了机组-浮筏-基座系统的动力学分析模型,以船用大型机组的浮筏隔振装置为研究对象,通过数值计算分析了筏架弹性、质量分布、阻尼等动态特性对隔振效果的影响.结果表明,筏架弹性振动模态频率附近的隔振效果降低,提高筏架、基座及船体结构的固有频率有利于提高浮筏的隔振效果;筏架内填充物尽量集中于隔振器安装脚附近可提高隔振效果;增加筏架阻尼仅可提高筏架弹性模态频率处的隔振效果.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P16-20)【关键词】浮筏;动力学;隔振;阻抗【作者】刘祥珺【作者单位】海军驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室,上海200129【正文语种】中文【中图分类】U661机械噪声是中低航速工况下舰艇水下辐射噪声的重要组成部分。
机电设备振动经由隔振装置→设备基座→船体结构，进而引起辐射噪声。
为控制此类振动噪声，工程中通常采用在机电设备与设备基座之间设置隔振装置的方案。
其中，浮筏是一种有效的隔振装置，在船舶工程中的应用越来越多。
理论上讲，浮筏隔振装置属于双级隔振。
若筏架首阶弹性振动模态频率足够高，在低于该频率的频段内筏架可以近似为刚体。
此时，同样中间质量比、隔振器固有频率的浮筏隔振与双层隔振的效果基本一致[1]。
然而，大型筏架的首阶弹性振动固有频率较低，浮筏隔振装置的动态特性比双层隔振装置要复杂很多。
国内研究机构和学者在浮筏隔振性能设计方面做了大量工作，主要包括筏架上下层隔振器刚度及阻尼、筏架质量等动力学参数的影响分析[2-3]，高效筏架结构设计[4-5]，动力吸振在浮筏上的应用[6-7]，主动控制[8-9]等。
工程设计中，在质量及尺寸要求一定的条件下，最大程度地提高浮筏隔振装置的性能是设计者追求的终极目标。
尤其对于大型浮筏隔振装置，筏架的动态特性对其隔振性能有一定影响，设计中需要对此开展深入分析。
筏架几何参数对隔振系统性能的影响分析
筏架几何参数对隔振系统性能的影响分析黎上达;刘彦【摘要】[Objectives]This paper focuses on the effects of the geometric parameters of a floating raft on isolation performance.[Methods] Based on the idea that the weight of a floating raft remains constant,a parametric finite element model is established using geometric parameters,and the effects of the geometric parameters when isolation performance is measured by vibration level difference are discussed.[Results] The effects of the geometric parameters of a floating raft on isolation performance are mainly reflected in the middle and high frequency areas. The most important geometric parameters which have an impact on isolation performance are the raft's height,length to width ratio and number of ribs. Adjusting the geometric parameters of the raft is one effective way to avoid the vibration frequency of mechanical equipment.[Conclusions]This paper has some practical value for the engineering design of floating raft isolation systems.%[目的]为了研究几何参数对浮筏隔振系统性能的影响,[方法]运用参数化建模技术建立筏架的参数化有限元模型,以振级落差作为隔振效果的评价参数.在弹性筏架总质量不变的前提下,分析筏架几何参数对系统隔振性能和筏架固有频率分布的影响.[结果]结果表明:筏架的几何参数对浮筏隔振系统隔振效果的影响主要体现在中、高频段;筏架高度、长宽比、肋板数目是影响浮筏隔振系统隔振性能和筏架固有频率分布最重要的几何参数;调整筏架几何参数是避开机械设备激振频率的有效途径之一.[结论]所得结论对浮筏隔振系统设计具有一定的工程实用价值.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2017(012)006【总页数】7页(P108-113,119)【关键词】浮筏隔振技术;几何参数;隔振效果;固有频率【作者】黎上达;刘彦【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064;船舶振动噪声重点实验室,湖北武汉430064;中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】U661.44舰船内部的主、辅机和轴系等的运转必然产生机械振动，这种振动通过基座传递并激励船体，从而引起船体振动并向周围水介质中辐射噪声［1］。
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浮筏隔振系统结构参数对隔振性能影响的研究摘要：本文以船用柴油机发电机组浮筏为研究对象，利用ansys 谐响应分析计算了机组隔振系统结构的振动响应，并从系统的振级落差的角度详细研究了双层隔振系统主要结构如上下层隔振器刚度、中间体与被隔设备的质量比、以及隔振器阻尼等参数改变对系统结构振动响应的影响，同时进行了计算和试验结果对比分析。
为船用柴油机浮筏隔振系统的设计提供一些有益的结论。
关键词：船舶柴油机；ansys；有限元法；隔振效果abstract：based on the marine diesel generating set floating raft as the research object， the paper calculated the vibration response of the set vibration isolation system by using ansys harmonic response analysis and from the system’s vibration level perspective， a detailed study of the double-layer vibration isolation system of main structure has been made ，such as stiffness of double-layer isolator， the quality ratio of intermediates ，the influence of the vibration response on system structure caused by the change of damping . simultaneously， made a contract analysis of calculation and test results .it may provide some useful conclusions for the design of the floating raft isolation system .key words： marine diesel engine； ansys； finite element method； isolation performance引言浮筏系统就在一个公共的筏体上安装多台机器设备，将筏体弹性地安装在装有筏体的基础上。
由于各机组的频率不同而且扰动力大小也各不相同，因此可以把浮筏简化成一个具有多机组、多激励源、多向隔振的双层隔振系统[1]。
浮筏隔振系统近几年已发展成是针对舰船动力机械实施振动与噪声隔离的有效工具，在振动噪声控制方面取得显著效果。
付建等人提出了一种计算减振浮筏系统振动响应的方法，建立了浮筏系统力学模型，分析了不同阻尼对系统响应的影响[2]。
许江涛分析计算了浮筏隔振系统的抗冲击能力[3]。
本文利用ansys谐响应分析计算功能，分析浮筏隔振系统上下层隔振器的刚度及阻尼、中间质量块与被隔设备的质量比等参数改变对隔振性能的影响，并将数值计算结果与试验测量结果进行比较。
1浮筏隔振系统动力学方程综合以上各部分的结果，带弹性筏体和弹性基础的复杂弹性耦合隔振系统的动力学总方程可以写成矩阵的形式：（1）其中：、、、分别为系统的质量相对于基础的位移矢量、质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵和外力向量。
，为系统外力向量。
为总刚度矩阵，将各矩阵的表达式代入方程（1），可以得到三维复杂弹性耦合隔振系统的动力学总方程展开式。
2浮筏有限元分析设计2.1柴油发电机组浮筏设计本文隔振对象是2台4135型柴油发电机组其各组成部分的参数如下：柴油机型式：直列式，水冷，四缸，四冲程；气缸直径：135mm；活塞行程：140mm；连杆长度：280mm；额定功率：58.8kw；额定转速：1500r/min；发火顺序：1-3-4-2；最低稳定转速：500r/min；外形尺寸mm（长×宽×高）：1200×777×1198；柴油机净重：950kg。
发电机型号：tzt-74-30型三相交流自激恒压同步电机；额定功率：37.5kw；额定转速：1500（r/min）；额定电压：400v；额定电流：54a；外形尺寸mm（长×宽×高）：800×470×236；重量：420kg。
采用图1所示的隔振模型，2机组是对称安装的。
每个机组下面安装6个隔振器，筏体通过16个隔振器安装在基础上。
上层采用jg4—2隔振器，下层采用ea400隔振器。
隔振器参数见表1。
2.2隔振效果分析方法本文分别分析了机组、筏体位移和加速度振动响应，并针对振级落差进行了研究。
利用ansys求的谐响应分析中的机组和筏体垂向位移响应。
振级落差被定义为被隔振设备振动响应的有效值与对应基础响应的有效值之比的常用对数的20倍。
振动响应可以是速度、位移或加速度，相应的称为速度振级落差、位移振级落差和加速度振级落差[4]。
以位移响应为例，被隔振设备与基础之间的振级落差，可定义为式中：为被隔振设备的位移响应；为基础的位移响应。
本文分别分析了机组、筏体位移的振动响应，并针对位移振级落差进行了研究。
利用ansys谐响应分析求得机组和筏体在不同频率下的垂向位移响应。
带入（2）式便可得出不同频率下的振级落差。
2.3建立有限元模型建立浮筏的有限元模型时作如下处理：用刚性固体块单元solid45等效机组的质量、转动惯量和惯性矩；用壳单元shell63模拟中间筏体和基座，筏体和基座尺寸为（长×宽×高）l 700mm ×l900mm×150mm；在ansys提供的单元中，没有符合隔振器要求的单元。
但隔振器的力学模型可以简化为由竖向的线性弹簧和水平两个方向的非线性弹簧与粘滞阻尼器组成，所以可以用若干单元相组合的方式来实现隔振器的模拟。
竖向刚度的线性弹簧可以采用combin14单元模拟。
在两个水平方向可以采用combin40单元模拟，该单元可以引入双线性的强化模型、粘滞阻尼的影响。
这样，一个隔震支座由三个单元所组成，combin40（x方向）、combin40（y方向）、combin14（z方向），三单元不相交的节点约束所有自由度，交点处节点约束转动自由度。
若设为层间隔震垫，则耦合combin14两端的转动自由度（其中一端的节点与下部结构共享）[5]。
浮筏有限元模型见图2。
材料密度设为7800kg/m3，弹性模量设为210gpa，泊松比设为0.3。
3计算结果与分析有很多因素能够影响浮筏系统隔振的性能，包括隔振器的刚度和阻尼、中间质量块与被隔振机组的质量比、弹性基础的刚度、中间质量块的刚度和阻尼、被隔振机组之间的相互影响等等。
本文主要以改变隔振器刚度和阻尼、中间质量块的质量参数为基础，分别计算它们对整个三维复杂弹性耦合隔振系统隔振性能的影响，从而分析浮筏隔振系统设计时各主要参数的一些选取原则。
3.1. 隔振器刚度对系统的影响3.1.1上层隔振器刚度的影响研究保持中间筏体质量和下层隔振器刚度不变，将上层隔振器调整刚度为原来的0.5和2倍，在1-500hz范围内进行谐响应分析得出不同刚度下的振级落差，结果见图3。
上层隔振器刚度增大会使隔振效果变差，并且会使波谷位置向高频区偏移，共振频率也随之增大。
所以上层隔振器刚度减小会使隔振性能提高，但是考虑到系统的稳定性，隔振器刚度也不是越小越好。
3.1.2 下层隔振器刚度的影响研究保持中间筏体质量和上层隔振器刚度不变，将上层隔振器调整刚度为原来的0.5和2倍，在1-500hz范围内进行谐响应分析得出不同刚度下的振级落差，结果见图4。
下层隔振器刚度增大会是隔振效果变差，并且会使波谷位置向高频区偏移，说明刚度增大使共振频率也随之增大了。
而在高频区三种隔振效果差别不大，不如改变上层隔振器刚度时那么明显，说明上层隔振器对系统隔振性能影响要比下层隔振器大。
在选择隔振器刚度时，要尽量使系统固有频率避开系统激振力频率，且刚度不要太大。
3.2 阻尼对隔振系统的影响阻尼的作用主要是衰减沿结构传递的振动能量、减小共振频率附近的振动响应以及降低结构自由振动或冲击引起的振幅，由于阻尼对系统的振动响应有重要影响，因此适当增加系统的阻尼是振动控制的一种重要手段。
本文假设存在比例阻尼：。
系统响应由稳态响应与非稳态响应组成，在阻尼作用下，非稳态响应随时间呈指数衰减，阻尼不同，衰减的速度也不同。
为了研究不同阻尼对系统响应衰减速度的影响，分别计算了β=0.0001，α为0、0.5、3、5时的系统响应。
图5为不同阻尼系数下的振级落差。
由图可知：当阻尼增大时对系统的隔振性能的影响是有利的，因此要尽可能的使阻尼较大些，以提高浮筏系统的隔振性能。
由于非稳态响应对系统会产生不利的影响，所以希望该部分尽可能的小。
阻尼增大虽然不能使受迫振动停息下来，但却可使它的振幅减小。
理论上若阻尼足够大时，则可使共振现象不再出现，而将受迫振动维持在一个不大的振幅上。
3.3筏体质量与机组设备质量比对隔振性能的影响在保证强度足够的情况下，筏体质量与机组设备质量比对隔振性能的影响也是很大的。
选择四种具有代表性的情况，它们的质量比分别为0.2、0.5（原始数据）、1.0、1.5。
图6为不同质量比下的振级落差。
由图6可知：质量比增大会使波谷提前，即是使得系统的共振频率提前，同时也表明在低频区时的隔振效果较好，而在高频区隔振性能稍微变差，但是不同质量比之间的差别并不大。
由于本柴油发电机组是定速运转，其激励力频率可以假设为一定的，那么我们就更加关心低频区的隔振性能，但是综合考虑其他因素，也不能一味的增大系统的质量比。
4 总结1.无论是上层还是下层隔振器刚度的增加都会使隔振性能变差。
故通常把隔振器的刚度要设计的低些，但是考虑到静挠度的影响，也不能把隔振器设计的过软。
2.原则上中间筏体的质量越大越好，但是考虑到结构尺寸和环境因素，以及隔振器的承受能力等多方面因素，筏体质量也不是越大越好。
筏体一般取为机组质量的0.4～1.0倍之间为最佳。
3.隔振系统在不同阻尼情况下振动响应特性是不同的。
在小阻尼情况下，收敛性变差，非稳态响应部分不能予以简单忽略；阻尼增大虽然不能使受迫振动停息下来，但却可使它的振幅减小，理论上若阻尼足够大时，则可使共振现象不再出现，而将受迫振动维持在一个不大的振幅上。
参考文献[1] 杨义顺，陈端石，邹春平，双层隔振系统结构参数改变对结构振动的影响[j]，船舶工程，2004，43-47[2]付建，王永生，魏应三，阻尼对浮筏隔振性能的影响研究[j].船海工程，2011，6：169～172.[3]许江涛，柴油机谐振系统的冲击响应分析[j]南京工业职业技术学院学报，2011，6，9-12[4]马大猷噪声与振动控制工程手册[m]，2002，708-710[5] 李娟，层间隔震结构理论与试验研究[j]，2006年西安建筑科技大学。