某柴油发电机组双层隔振系统振动特性分析
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第25卷第2期 广州航海学院学报
Vol.25 No.22017 年 6 月
JOURNAL OF GUANGZHOU MARITIME INSTITUTE
Jun. 2017
某柴油发电机组双层隔振系统振动特性分析
孔晓丽
(南通航运职业技术学院轮机工程系,江苏南通226010)
摘要:利用Matlab 工具箱编写程序对M T U 16V 396TC 53柴油发电机组的双层隔振系统进行计 算,分析了采用不同中间质量、钟状罩刚度、上下减震器的刚度及减振器阻尼系数等对隔振效果的 影响,为该机组的隔振器选用提供参考依据.关键词:Matlab ;柴油发电机组;双层隔振;隔振效果中图分类号:TB 535.1
文献标志码:A
船舶柴油发电机组的振动和噪声会影响船体 结构的安全性和相关机械的可靠运行,同时对环境 造成极大的污染,在军用舰船中,动力装置的振动 噪声严重影响其隐蔽性和战斗力,因此船舶动力装 置振动噪声控制技术的研究倍受重视[1].本文用
Matlab 工具箱编写程序,通过输入不同参数,对
M T U 16V 396TC 53柴油发电机组的双层隔振系统的 隔振性能进行计算,对隔振效果进行了比较.
1机组结构
本文对M T U 16V 396TC 53柴油发电机组的双
层隔振系统进行校核计算.机组结构简图见图1 所示.柴油发电机外面有隔声罩,它同中间质量组 成一体.
图1机组结构简图
文章编号:1009 -8526(2017)02 -0017 -04
2振动计算建模
关于柴油发电机组双层隔振装置的振动计算
建模以前一般都是把柴油机和发电机作为一个统
一
的刚体,中间质量作为另一个刚体,构成图2所示 的具有12个自由度的串联的双层隔振系统.
图2串联双层隔振系统
然而实际上柴油机同发电机并非是一个统一 的刚体,它们之间是由刚度很大的钟状罩相连接, 采用图2系统建模,结果是丧失了由钟状罩连接带 来高频振动的信息,而这恰恰是研究结构辐射噪声 所关心的频率成分.为了更好真实地反映柴油发电 机组双层隔振装置振动特性,本文将柴油机和发电 机作为两个独立刚体,考虑它们两者之间钟状罩的 刚度,建立如图3所示具有18个自由度的串一并连
双层隔振系统的力学模型.
收稿日期:2016-10-30
作者简介:孔晓丽(1982—),女,讲师,硕士,主要从事轮机管理专业教学与研究
.
18广州航海学院学报第25卷
图3 18个自由度的串-并连双层隔振系统的力学模型
计算结果表明两个力学模型的前12阶固有频 率和振型完全相同.串一并连模型新增的6个固有 频率是引进钟状罩刚度后产生的高阶固有频率,其 值远大于原来12阶频率.由以上结果初步可以认 为,如果只考虑避免机器干扰力频率同隔振系统固 有频率重合引起的共振,那么采用图2力学模型可 以满足工程计算要求;在要求考虑结构辐射噪声情 况下,需要采用图3力学模型进行振动特性计算.
考虑最一般的情况,假定机组及中间质量的外 形是不规则的,其质量也都是不均匀的,每层中各 弹性支承的刚度特性可以是各个不相同的,且它们 的布置位置和3个相互垂直的主刚度轴安装方向 是任意的[2].假定参考坐标系oxyz设在基础上,这 里尤为船体横向,y为船体纵向,z为垂直方向.1代 表中间质量,在参考坐标系中位移向量为U U = (A A,爲为沿坐标轴的位移,a, /3,y为绕3根坐标轴的角位移.2代表燃气轮机,其 位移向量为b U = 代表基础,整个系统为12个自由度,系统位移向量= (㈦小“,.
刚度矩阵的生成是计算复杂机构固有频率的 关键.假设系统中有歷个质量块,则总刚度矩阵为 67VM x67V M方阵,它有如下特点:对角线元素是所 有与对应质量块相连的弹性支承刚度之和,非对角 线元素是质量块〖和7之间所有弹性刚度之和,取负 值.换句话说,它由M f x y V M个6 x6的分块矩阵 [幻和[幻,.组成,以=1,…,屬f.其中对角线上分 块矩阵用下式求得
[K]u=(1)非对角线上分块矩阵由下式得到
[幻,=-£[尺] (2)
71二 1式中:A7为所有与质量块;连接的弹性支承个数,胃为连接质量块〖和7之间的弹性支承个数.也就 是说,对于连接质量块〖和7的各个弹性支承,其子 刚度矩阵[幻…分别加到分块矩阵[幻[幻y.上; 取其负值分别加到分块矩阵[幻y.和[幻>上.
[K]…为6 x6方阵,是每个弹性支承在参考坐 标系中的子刚度矩阵,它经过下述矩阵运算后得到 [K]n = [TR];l[TR]n[k M T R Y n[TR];T.(3)
&,^,n為人为弹性支承沿单根刚度主轴的平移和转动刚度.
[TR]n = [T]n[R]n.(4) [r]…是坐标平移变换矩阵,其作用是将局部坐标系平移到参考坐标系;[只]…为旋转变换矩阵,把平移到参考坐标系的局部坐标的3根坐标轴通 过旋转与参考坐标系3根轴重合.它们的具体表达式为[3]:
I T],
[D]
[此
[厂]
I0■
.D I.
-0-C B_
C0-A
■-
B A0 _
'r0■
.0 r.
cosa1cos/3i cosy1~
cosa2cos/32cosy2
_cosa3cos/33cosy3_
(5)
(6)
A,B,C为弹性支承在参考坐标系中对应的%、值,a,/3,y为弹性支承3根刚度主轴同参考坐标 系3根轴之间的夹角,其关系如1表所示.
表1坐标轴同刚度轴之间的夹角
人[人刚度轴
Kx K y Kz X A7i
Y«2P272
Z«3A73
其中[伙],和为整体坐标系向局部坐标系转换的矩阵,r为第r个刚体;s为第5个刚体.
总质量矩阵比刚度矩阵简单,它是一个分块对角 阵,由歷个6X6的满秩矩阵[M L组成“ =1,…,它在参考坐标系中表达式就是单位质量刚度阵:
(7)式中:[爪]t二出啤[爪,爪,爪乂,々乂 为质量块
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