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]。在波峰附近，系统隔振效果达到最佳，而在波谷附近由于系统的共振使得隔振效果变差。同时也可以看出，随着隔振器刚度的增加，系统的固有频率也逐渐增加。[1，3]

2.2 下层隔振器刚度参数对隔振效果的影响

通过系统的振级落差图，图3所示，可以很明显看出，下层隔振器的参数改变对系统隔振效果的影响要比上层大。故在进行隔振器优化时应更加注重考虑下层隔振器对系统的影响。

2.3隔振器阻尼参数对隔振效果的影响

从图4中可以看到，阻尼同刚度一样，对系统的隔振效果有着很重要的影响：通过改变阻尼参数可以有效缓解系统的共振影响，将这种共振的影响向高频区域推移；在高频阶段，隔振器的阻尼依然对系统的隔振效果有比较大的影响。[4]

3 结论

基于筏体的弹性影响，对此浮筏进行有限元建模分析，得到一些参考性的结论

1）浮筏系统下层隔振器的刚度参数相比上层而言，对系统的隔振效果影响更大。主要影响低频部分的隔振性能，对高频部分影响不大。

2）对系统而言，为达到良好的隔振效果，隔振器的刚度、阻尼不能太弱。

3）本模拟计算对中高频部分分析不足，同时也须对上述分析进行实体实验，进一步采集实验数据来验证，优化理论上分析。

4 参考文献

[1] 吴刚，江国和，周浩，张春雷.基于FEM的船舶浮筏隔振系统特性研究[J].上海海事大学学报.2012.

[2] 汪玉，冯奇.舰船设备抗冲击隔振系统建模理论及其应用[M].北京：国防工业出版社，2006

[3] 江国和，邵文正.三维弹性浮筏隔振系统参数对隔振性能的影响[J].机电信息.2010

[4] 李银川，方开翔隔振器参数对船舶动力机械系统隔振性能的影响分析[J].江苏科技大学学报，2006

[5] 邵文政. 船舶动力机械隔振系统优化计算方法研究[D].上海：上海海事大学，2010.