有害的振動不僅影響機械的性能,而且減少機械的使用壽命,對于動力機械減振設(shè)計性能進行預(yù)測和評估,利于有針對性的減少動力機械的有害振動,提高其使用壽命。
動力機械減振措施
根據(jù)生活經(jīng)驗,生活中充滿了各種有害振動。為了減少有害振動的危害,人們深入研究了不同工程領(lǐng)域的有害振動,并提出了控制有害振動的多種措施。減小有害振動,即采用一定的技術(shù)手段,使振動物的振動水平保持在合理范圍之內(nèi)。振動控制工程中時常會用到吸振、阻振和隔振三種措施。
隔振技術(shù)在實際中應(yīng)用最廣。隔振,顧名思義,就是將一定的彈性物設(shè)置在物體與支承面中間,從而將振動隔離。從振源角度對隔振的類型進行劃分,它包括兩種類型:一是使發(fā)生在物體身上的激振力不向支承面?zhèn)鲗?dǎo),振源為機器,這種隔振方式被稱之為積極隔振;二是通過一定的手段使支承面的振動不向被支承物體的方向傳動,振源為支承面,這種隔振方式被稱之為消極隔振。
隔振的基本原理
目前,各種類型的彈性安裝支承已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在船舶建造中的柴油機裝置,且取得了良好的隔振效果,將噪聲控制在合理范圍之內(nèi)。
在多種振動隔離方式中,單層隔振系統(tǒng)最簡單,從理論角度來分析,當(dāng)外干擾力頻率比隔振系統(tǒng)本身所具有的頻率高出2倍時,隔振效果就會很明顯。頻率值與隔振效果之間呈正相關(guān)性,頻率越高,隔振效果越明顯。
但從實際隔振效果來看,由于隔振器的頻段高,隔振器內(nèi)部會出現(xiàn)駐波,形成駐波效應(yīng)。在高頻振動的作用下,支承物邊緣產(chǎn)生振動,且隨著振動頻率的提高,隔振器剛度也會隨之增加。
當(dāng)單層隔振處于高頻段時,它的衰減值就會大幅減小,我們再從理論角度分析雙層隔振系統(tǒng),雙層隔振系統(tǒng)的傳遞頻率為-24dB每倍頻程,比單層振動的12dB每倍頻程降低了一倍,因此機組傳向船體的振動會大幅減少。
正是因為雙層隔振系統(tǒng)能有效隔離振動,消除噪聲,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于船舶動力裝置中。如今,在單個機組的雙層隔振裝置基礎(chǔ)上,研發(fā)人員又研發(fā)了只有一個中間基座的多臺機組雙層隔振系統(tǒng),這種裝置被人們稱之為“浮筏”。
由于人們一般只能了解到隔振系統(tǒng)的局部坐標(biāo)中的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣,人們計算坐標(biāo)共同點時的計算過程相當(dāng)繁瑣,因此人們將歐拉角的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法用于共同坐標(biāo)點的計算過程,在轉(zhuǎn)換矩陣中結(jié)合力、力矩角位移來進行,轉(zhuǎn)化局部坐標(biāo)下的參量為選定坐標(biāo)參量。
隔振效果評估指標(biāo)
隔振系統(tǒng)通過減少振動達到消除噪聲的目的。在實際工程裝置中的隔振設(shè)計中,人們通常會對控制振動對象的振動減少量表現(xiàn)得很關(guān)注。人們通常會針對隔振效率來優(yōu)化設(shè)計隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),因此效果評估體系中最關(guān)鍵、最核心的內(nèi)容是確定評估效果指標(biāo)。一整套效果評估體系的內(nèi)容最少需要包含兩種:一是從理論的角度對隔振系統(tǒng)展開分析,預(yù)測隔振效果;二是實際測定隔振系統(tǒng)的隔振效果。
當(dāng)某一結(jié)構(gòu)下的振動通過隔振器或隔振材料向另一結(jié)構(gòu)傳遞時,振動速度、振動的力以及位移都會發(fā)生變動,我們可以用傳遞系數(shù)來表達這種振動。人們一般通過傳遞系數(shù)來描述隔振效果,隔振系數(shù)為經(jīng)隔振器傳遞的穩(wěn)定的力值與激振力值之比,即力的傳遞率;也可以是經(jīng)隔振器傳遞的位移量和激勵幅值之比,即位移傳遞率。當(dāng)前,人們經(jīng)常使用如下幾種隔振效果評估指標(biāo)描述隔振效果。
1. 力傳遞率。作為隔振效果評估指標(biāo)的力傳遞率,出現(xiàn)和使用時間最早,它是經(jīng)隔振器傳遞的穩(wěn)定的力值與激振力值之比;
2. 插入損失。剛性安裝時基礎(chǔ)響應(yīng)與彈性安裝時基礎(chǔ)響應(yīng)之間的比值,插入損失包括速度插入損失、位移插入損失,還包括加速度插入損失;
3. 振級落差。彈性安裝下的隔振器上振動響應(yīng)與下振動響應(yīng)之間的比值。
結(jié)語
動力機械減振設(shè)計有利于減少有害振動,增加機械的使用壽命,提高機械使用的安全性。對其進行預(yù)測和評估,有利于對整體機械的安全性進行掌握,進而有針對性的采取措施,減少有害振動。