综合机舱辅机隔振设计及振动特性计算能源与动力工程(附件)【字数：11743】
摘 要摘 要随着工业的繁荣，人们对船舶器械的要求越来越高，各类标准层出不穷。振动的强度就是其中一个非常重要指标。而且就船舶而言,不仅要求具有安全性,还要求具有良好的舒适性。近年来,船舶研究机构对船舶振动问题越来越重视,船舶振动的传递既会使脆弱链接处产生疲劳破坏,更会导致各类精密设备、仪器等的失效异常,船舶振动还会进一步产生强烈噪声,无论对船员的生理还是心理都会产生危害，令船员更易疲劳、受伤，甚至出现失误，造成各种事故。船舶辅机种类多，振动源情况复杂，如何在不影响辅机性能的前提下最大程度的减轻振动一直是国际热门课题；且存在技术上的难题。因此对机舱辅机隔振设计及振动特性计算有重要的意义。本文以某船舶综合机舱中柴油发电机组为研究对象。根据隔振设计的原则，确定了筏体的质量、形状、布置位置、弹簧刚度等。通过有限元软件Patran对辅机组及下方的双层隔振装置进行了建模，并利用Nastran软件进行模态分析及谐响应分析，校核隔振系统的效果。最后通过改变隔振系统的参数分析其对系统隔振效果的影响，其中包括隔振器布置、中间筏体质量、隔振器刚度等。关键词双层隔振，有限元，模态分析，谐响应分析Abstract
Key words: double isolation; finite element；modal analysis；harmonic analysis. 目录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 辅机隔振的重要性和意义 2
1.3 隔振技术 3
1.4 本文主要研究内容 4
第二章 综合机舱辅机的隔振设计 6
2.1 综合机舱辅机隔振设计理论基础 6
2.1.1 隔振的基本原理 6
2.1.2 隔振性能测试原理 6
2.1.3 双层隔振系统设计原理 7
2.2 双层隔振系统设计方法 7
2.2.1隔振设计的步骤 7
2.2.2 隔振对象的参数 8
2.3 双层隔振系统的设计 9
2.3.1隔振器参数计算方法 9
2.3.2筏架和基座的结构设计 10
2.3.3隔振器数量与参数的计算 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.3.4隔振器的选型 14
2.4柴油发电机组有限元模型的建立 16
第三章 动力学分析理论 17
3.1 有限元软件概述 17
3.2 有限元分析理论 18
3.2.1 有限元分析概述 18
3.2.2 有限元分析的步骤 18
第四章 双层隔振系统模态分析 20
4.1 双层隔振的模态分析 20
4.1.1 模态分析的简介 20
4.1.2 模态分析的理论基础 20
4.1.2 模态分析流程 22
4.2 模态分析结果 23
4.2.1 主要振型图 23
4.2.2 结论 31
第五章 双层隔振系统谐响应分析 32
5.1 辅机隔振系统的谐响应分析 32
5.1.1 谐响应分析的简介 32
5.1.2谐响应分析的原理 32
5.1.3谐响应分析流程 32
5.2 谐响应分析结果 33
5.3 结论 42
全 文 总 结 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
第一章 绪论
1.1 选题的背景和意义
随着工业的繁荣，人们对船舶器械的要求越来越高，各类标准层出不穷。振动的强度就是其中一个非常重要指标。而且就船舶而言,不仅要求具有安全性,还要求具有良好的舒适性。近年来,船舶研究机构对船舶振动问题越来越重视,船舶振动的传递既会使脆弱链接处产生疲劳破坏,更会导致各类精密设备、仪器等的失效异常,船舶振动还会进一步产生强烈噪声,无论对船员的生理还是心理都会产生危害，令船员更易疲劳、受伤，甚至出现失误，造成各种事故。船舶辅机种类多，振动源情况复杂，如何在不影响辅机性能的前提下最大程度的减轻振动一直是国际热门课题；且存在技术上的难题。因此对机舱辅机隔振设计及振动特性计算有重要的意义。
目前，国外发达国家在减振降噪的研究水平一直名列前茅，我国引进了一大批的新设备及先进技术人员。同时国内研究人员艰苦奋斗之下，船舶隔振减噪技术有了里程碑式进步。主要表现为：第一，理念的升级，船舶噪声振动问题已被提入日程，是船舶制造行业的制造标准之一。从设计伊始直至完工交船都对其重点关注。第二，政府的重视，船舶总公司及海军总指挥部狠抓舰船减振降噪工作。每个五年计划中都有其一席之地。第三，人才的培养，在船舶减振降噪方面，我国已发展出了一大批技术成熟素质优越的人才，并在各级院校设定相应的专业课程，为专门的科研单位提供大量资源。第四，理论的提高。理论上，船舶减振降噪技术的发展创新越来越多，无论是隔振、吸振还是阻振都各有千秋。第五，国际前沿成果的推广应用。许多新型的隔振器材、阻尼材料、柔性元件的推陈出新，为船舶减振降噪的发展提供了非常有利的物质基础。[1]
工程上常常通过安装弹性元件的方法来隔离船上的主要振动源,以削弱振动传递,吸收振动能量，达到降低船舶结构振动和噪音的目的。单层隔振，即在船舶主要振动源与下层结构间加装一层弹性元件，其减振效果一般可达20dB至25 dB左右。然而在军船和豪华游轮等对隔振性能要求高的船舶上无法进行有效应用。二十世纪六十年代起,美、英、德等国家对双层隔振系统进行了研究应用,并成功的增强了军舰的隐蔽性。在单层隔振系统的基础上，在下层结构和振源之间又加装了一层弹性元件，上下两层弹性元件用一中间结构连接，即为双层隔振。双层隔振系统的隔振效果一般可达40dB至 45dB左右，双层隔振系统的振动传递的衰减速率将近单层隔振系统振动传递衰减速率的两倍，前者以衰减,即每倍频24dB衰减,后者则以衰减,每倍频仅仅衰减12dB。经过几十年的发展，双层隔振系统的应用范围已从军用扩展到了民用，技术愈发成熟，成本也十分低廉。本文以6135型号的柴油机发电机组为例，利用有限元软件建立双层隔振的模型，并通过模态振型图、频响分析曲线检测模型效果及参数效应。[2]
1.2 辅机隔振的重要性和意义
船舶可以看作一在水面上拥有六自由度的空心弹性梁，在各种环境下行驶时不可避免的会受到各类激励的作用并导致局部和整体振动的产生。螺旋桨和主机运转时产生的各种周期性激振力是使船舶振动的关键性因素,迫使船体发生周期性稳态振动。而海浪的冲击、导弹的发射及其他短暂事件只产生非周期性的短时间的激励力，往往引起船体的衰减振动。发电机组、通风机、空压机、电动机及其他动力设备和管路系统、输送机械在运行中都会产生各类激励力。而且这些机械、流体或电磁激振力的频率分布广、特性各异。超出一定范围的振动，会对船上精密电子设备造成破坏，附带的噪声还会影响船舶的宜居性；对军船而言，亦会增大其暴露的风险。振动在如今船舶更快更大的趋势下也是愈演愈烈。[3]
Key words: double isolation; finite element；modal analysis；harmonic analysis. 目录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 辅机隔振的重要性和意义 2
1.3 隔振技术 3
1.4 本文主要研究内容 4
第二章 综合机舱辅机的隔振设计 6
2.1 综合机舱辅机隔振设计理论基础 6
2.1.1 隔振的基本原理 6
2.1.2 隔振性能测试原理 6
2.1.3 双层隔振系统设计原理 7
2.2 双层隔振系统设计方法 7
2.2.1隔振设计的步骤 7
2.2.2 隔振对象的参数 8
2.3 双层隔振系统的设计 9
2.3.1隔振器参数计算方法 9
2.3.2筏架和基座的结构设计 10
2.3.3隔振器数量与参数的计算 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.3.4隔振器的选型 14
2.4柴油发电机组有限元模型的建立 16
第三章 动力学分析理论 17
3.1 有限元软件概述 17
3.2 有限元分析理论 18
3.2.1 有限元分析概述 18
3.2.2 有限元分析的步骤 18
第四章 双层隔振系统模态分析 20
4.1 双层隔振的模态分析 20
4.1.1 模态分析的简介 20
4.1.2 模态分析的理论基础 20
4.1.2 模态分析流程 22
4.2 模态分析结果 23
4.2.1 主要振型图 23
4.2.2 结论 31
第五章 双层隔振系统谐响应分析 32
5.1 辅机隔振系统的谐响应分析 32
5.1.1 谐响应分析的简介 32
5.1.2谐响应分析的原理 32
5.1.3谐响应分析流程 32
5.2 谐响应分析结果 33
5.3 结论 42
全 文 总 结 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
第一章 绪论
1.1 选题的背景和意义
随着工业的繁荣，人们对船舶器械的要求越来越高，各类标准层出不穷。振动的强度就是其中一个非常重要指标。而且就船舶而言,不仅要求具有安全性,还要求具有良好的舒适性。近年来,船舶研究机构对船舶振动问题越来越重视,船舶振动的传递既会使脆弱链接处产生疲劳破坏,更会导致各类精密设备、仪器等的失效异常,船舶振动还会进一步产生强烈噪声,无论对船员的生理还是心理都会产生危害，令船员更易疲劳、受伤，甚至出现失误，造成各种事故。船舶辅机种类多，振动源情况复杂，如何在不影响辅机性能的前提下最大程度的减轻振动一直是国际热门课题；且存在技术上的难题。因此对机舱辅机隔振设计及振动特性计算有重要的意义。
目前，国外发达国家在减振降噪的研究水平一直名列前茅，我国引进了一大批的新设备及先进技术人员。同时国内研究人员艰苦奋斗之下，船舶隔振减噪技术有了里程碑式进步。主要表现为：第一，理念的升级，船舶噪声振动问题已被提入日程，是船舶制造行业的制造标准之一。从设计伊始直至完工交船都对其重点关注。第二，政府的重视，船舶总公司及海军总指挥部狠抓舰船减振降噪工作。每个五年计划中都有其一席之地。第三，人才的培养，在船舶减振降噪方面，我国已发展出了一大批技术成熟素质优越的人才，并在各级院校设定相应的专业课程，为专门的科研单位提供大量资源。第四，理论的提高。理论上，船舶减振降噪技术的发展创新越来越多，无论是隔振、吸振还是阻振都各有千秋。第五，国际前沿成果的推广应用。许多新型的隔振器材、阻尼材料、柔性元件的推陈出新，为船舶减振降噪的发展提供了非常有利的物质基础。[1]
工程上常常通过安装弹性元件的方法来隔离船上的主要振动源,以削弱振动传递,吸收振动能量，达到降低船舶结构振动和噪音的目的。单层隔振，即在船舶主要振动源与下层结构间加装一层弹性元件，其减振效果一般可达20dB至25 dB左右。然而在军船和豪华游轮等对隔振性能要求高的船舶上无法进行有效应用。二十世纪六十年代起,美、英、德等国家对双层隔振系统进行了研究应用,并成功的增强了军舰的隐蔽性。在单层隔振系统的基础上，在下层结构和振源之间又加装了一层弹性元件，上下两层弹性元件用一中间结构连接，即为双层隔振。双层隔振系统的隔振效果一般可达40dB至 45dB左右，双层隔振系统的振动传递的衰减速率将近单层隔振系统振动传递衰减速率的两倍，前者以衰减,即每倍频24dB衰减,后者则以衰减,每倍频仅仅衰减12dB。经过几十年的发展，双层隔振系统的应用范围已从军用扩展到了民用，技术愈发成熟，成本也十分低廉。本文以6135型号的柴油机发电机组为例，利用有限元软件建立双层隔振的模型，并通过模态振型图、频响分析曲线检测模型效果及参数效应。[2]
1.2 辅机隔振的重要性和意义
船舶可以看作一在水面上拥有六自由度的空心弹性梁，在各种环境下行驶时不可避免的会受到各类激励的作用并导致局部和整体振动的产生。螺旋桨和主机运转时产生的各种周期性激振力是使船舶振动的关键性因素,迫使船体发生周期性稳态振动。而海浪的冲击、导弹的发射及其他短暂事件只产生非周期性的短时间的激励力，往往引起船体的衰减振动。发电机组、通风机、空压机、电动机及其他动力设备和管路系统、输送机械在运行中都会产生各类激励力。而且这些机械、流体或电磁激振力的频率分布广、特性各异。超出一定范围的振动，会对船上精密电子设备造成破坏，附带的噪声还会影响船舶的宜居性；对军船而言，亦会增大其暴露的风险。振动在如今船舶更快更大的趋势下也是愈演愈烈。[3]
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