隔振系统振动的传递特性分析及振动评价研究

摘要

随着绿色船舶技术的发展，船用设备的振动噪声控制越来越受到重视。船舶设备具有重量大、体积大的特点，在陆上进行振动性能测试时，台架的基础阻抗与船上的基础阻抗相差很大，导致如何评价船舶设备振动成为焦点问题。这个问题主要有两方面的内容，一是采用何种参数能够准确评价设备的振动特性，且工程上易于实现;二是如何将陆地测试结果映射到船上设备的振动状态。
　　本文针对第一方面内容开展了研究。首先推导了单层隔振系统及双层隔振系统的输入功率流、传递功率流随基础参数、隔振器参数及质量的变化规律。接着计算了侧挂设备的振动加速度及传递力并对隔振系统的各种评价指标进行对比分析，研究各个指标间的关系并分析其适用范围。计算表明，在高频段可以采用振动加速度级作为指标，此时弹性安装的各个参数对其影响很小，低频段可以用传递力作为评价指标，此时其大小仅与隔振器的动刚度有关，获取容易。然后作者设计了柔性基础双层隔振实验台架，以应变式力传感器验证预紧式压电力传感器的准确牲、实用性，提出了环行传感器的双传感器测量法，并分别利用四端参数法及最小二乘法对隔振器输入基础的传递力进行估算，以直接测量法为参考，对比二者在估算中的精度，并分析误差成因。最后，作者还进行了振动功率流测量及估算，研究了功率流的传递规律及功率流随基础剐度、基础阻尼变化的规律。在以上工作的基础上，初步建立了起了弹性安装设备的振动测量评价体系。
　　计算与实验表明:对于弹性安装设备，基础参数的变化仅对输入到基础的功率流有很大的影响，对输入整个系统的功率流的影响很小;减小任意隔振器的刚度与增大任意物体的质量总能使输入基础的功率流减小;阻尼的增大总是使得输入阻尼所在结构的功率流在所在结构的固有频率处减小，但在其它频段下均起到放大作用;对侧挂安装的设备，仅检测垂直于安装面加速度级的考核方法是不完善的，其它两个方向传递到基础上的力及振动加速度级在这种安装条件下均可能超过垂直方向;双传感器测量法在低频段的精度大大优于传统测量方法;在估算隔振器输入基础的传递力时，四端参数法的精度及抗噪声性均优于最小二乘法，且在低频段的误差仅1dB，达到了工程使用的条件，以四端参数法估算的传递力在低频段具有成为振动评价指标的可能性。实验结果表明，传递力的测量估算精度及抗噪声性均优于功率流的测量估算结果，更适于做振动的评价指标。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 设备的固有振动特性描述方法的研究现状

1．3 隔振系统振动特性评价参数的研究现状

1．3．1 采用加速度(速度)描述系统振动的特点

1．3．2 采用振动功率流描述系统振动的特点

1．3．3 采用传递力描述系统振动的特点

1．4 本文的工作

第2章 柔性基础隔振系统功率流传递特性分析

2．1 四端参数法计算单层隔振功率流

2．1．1 力学模型

2．1．2 系统分析

2．2 机械阻抗网络法计算浮筏系统功率流

2．2．1 力学模型

2．2．2 功率流计算

2．3 单层隔振功率流数值计算

2．3．1 隔振器参数的影响

2．3．2 设备的影响

2．3．3 基础参数的影响

2．3．4 传递特性综合分析

2．4 双层隔振的功率流数值计算

2．4．1 隔振器的影响

2．4．2 质量的影响

2．4．3 基础参数的影响

2．4．4 吸振器的影响

2．4．5 隔振系统功率流传递特性综合分析

2．5 本章小结

第3章 振动指标评价的合理性研究

3．1 单层隔振系统评价指标分析

3．1．1 基础参数的影响

3．1．2 隔振器参数对评价指标的影响

3．1．3 质量对评价指标影响

3．1．4 指标评价综合分析

3．2 双层隔振系统评价指标分析

3．2．1 基础参数的影响

3．2．3 隔振器的影响

3．2．4 指标评价综合分析

3．3 侧挂设备的振动指标分析

3．3．1 仿真研究

3．3．2 指标评价分析

3．4 隔振系统指标评价综合分析

3．5 本章小结

第4章 传递力的测量估算及指标合理性的实验研究

4．1 应变式力传感器

4．1．1 测量原理

4．1．2 应变式力传感器的动态范围测量

4．2 压电式力传感器

4．2．1 单传感器测量法

4．2．2 双传感器测量法

4．2．3 预紧式力传感器

4．3 基于最小二乘法的估算方法

4．3．1 估算原理

4．3．2 实验研究

4．4 基于四端参数法的估算方法

4．4．1 估算原理

4．4．2 阻抗测量实验

4．4．3 单层隔振系统传递力估算

4．4．4 双层隔振系统传递力的估算

4．5 侧挂设备的实验研究

4．6 本章小结

第5章 功率流传递特性的仿真及实验研究

5．1 功率流测量原理

5．1．1 振动功率流基本原理

5．1．2 隔振器中的功率流

5．2 刚性安装条件下的功率流及力的传递特性测量

5．2．1 实验台架介绍

5．2．2 模态实验

5．2．3 功率流及力的传递特性的仿真分析

5．2．4 功率流及力的传递特性的实验研究

5．3 弹性安装条件下的功率流传递特性研究

5．3．1 实验台架

5．3．2 实验数据分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及成果

致谢