一、引言
柴油機的隔振一直是難于解決的問題。旋轉部件引起中、高頻振動,隨機載荷引起低頻寬帶隨機振動。目前發動機隔振元件使用的幾乎均為橡膠隔振器。橡膠隔振器剛度過大,隔振系統固有頻率較高,只對高頻成分起作用,對中頻及低頻成分不起作用,反而放大了激勵。
一般情況下系統隨機激勵的低頻分量對響應方差的貢獻比高頻分量大。所以為了提高隔振能力,不僅要使隔振系統的幅頻譜盡量低,更要特別重視降低低頻段的幅頻特性,這樣就必須使隔振系統的基頻盡量低一些。 對于低頻寬帶隨機振動的隔振,如選用一般的線性隔振器,為滿足隔振頻率比的要求,隔振器的剛度就較小,系統的靜變形會較大,使隔振器裝置穩定性變差,同時隔振器的阻尼一般也是線性的,不能適應低頻寬帶隨機振動隔振的要求。
試驗和理論分析表明非線性隔振器對于抑制低頻寬帶激勵具有十分理想的效果,鋼絲繩隔振器便是一種非線性隔振器。
二、鋼絲繩隔振器的原理和特點
鋼絲繩隔振器是用一根不銹鋼鋼絲繩繞制,與上下兩塊夾板組成。其剛度和阻尼取決于鋼絲繩直徑股數、長度、圈數、纏繞方式及松緊程度,阻尼特性與隔振器變形有關。當隔振器振幅足夠大時絲繩各股之間發生干摩擦,此時干摩擦阻尼大。在小振幅時,各股鋼絲繩靠摩擦力擰在一起,不發生滑移,所以不產生干摩擦阻尼。
三、實施方法
(一)、提供技術參數
1、發動機的型號;
2、公共底座的幾何尺寸;
3、公共底座的重心位置;
4、工作轉速和功率;
5、總重量。
(二)、進行抗沖擊、振動試驗 技術指標:
鋼絲繩隔振器的特點是:
1、同時具有優良的減振和抗沖擊性能;
2、利用鋼絲之間的摩擦和變形產生非線性阻尼,可以大幅度吸收振動能量;
3、剛度漸軟的非線性,設備正常工作時變形小,設備穩定;
4、結構緊湊,占用空間小、能在狹窄場合安裝使用,更換操作方便。
5、可以大幅度吸收高頻和低頻振動;
6、在共振頻率下放大倍數小于3,橡膠減振器為8倍,彈簧減振器為20—30倍;
7、傳遞率低。例如用橡膠隔振器時某點加速度最大值為 1.76 g,傳遞率97 .7%,用鋼絲繩隔振器后該點加速度最大值為0.3 g,傳遞率下降到 16. 6%。
8、強沖擊下只發生彈性變形,不產生永久變形;
9、安裝方式多樣:底部支撐、復合支撐、懸吊支撐、側座支撐、兩邊側掛支撐等;
10、采用了不銹鋼絲繩及不銹鋼夾板,耐高溫,抗腐蝕,不受鹽霧、油液、有機溶液的影響;
11 、可在拉、壓、剪、搖、懸掛等多種受力狀態下試使用,具有三維隔振作用。
12、兼顧了彈性支承元件隔振、緩沖、降低高頻結構噪聲的三大功能;
13、性能穩定,壽命長,一般不需更換;
14、其特有的繩結構,抑制了通常的金屬隔振器很難避免的高頻波動效應;
15、具有明顯的非線性特性,在抗沖擊、被動隔振等方面具有其它隔振器無法比擬的優良特性。
16、具有變頻特性。周圍的環境振動非常復雜,頻率成分很多,不可能完全避開環境振動頻率。
采用一般的隔振器無能為力,而采用鋼絲繩隔振器可有效地抑制共振。當外界激勵頻率接近隔振器固有頻率,振幅放大時,鋼絲繩隔振器逐漸變軟,使固有頻率遠離激振頻率,鋼絲繩隔振器的變頻特性自動地改變固有頻率,避免共振。
成果應用情況:
應用范圍: 鋼絲繩隔振器在艦船主機、空氣壓縮機以及船用發電機組上得到了成功的應用。例如某型艇主機12 VI 90柴油機,重量較輕、功率較小、轉速較高。利用鋼絲繩隔振器隔振,5年的海上運行證明是成功的,減振效果很好。又如,用不銹鋼鋼絲繩隔振器解決了16PA6STC柴油機作船舶主機的隔振問題。16PA6STC柴油機是法國熱機學會( SEMT)開發的一型高性能大功率柴油機,其轉速范圍為400-1050 r·m/,額定功率5 184 KW,允許的超負荷功率轉速為 5 702 k w/l 084 r·mri’( 110%負荷)。
該機濕重加過渡機腳的重量近40 t。功率輸出通過高彈性聯軸器輸出。鑒于鋼絲繩隔振器的良好性能,在對幾類隔振器綜合比較后,確定選用鋼絲繩隔振器。具體方案是選用己廣泛使用、性能可靠、額定承載為1200kg(士10%)的 HGGS- 1200型鋼絲繩隔振器。恰當地確定工作轉速后,對隔振系統的振動模態進行了計算,整機用10個隔振單元,每側布置5個,還有足夠的空間加裝限位器,可滿足布置要求。
使用證明,鋼絲繩隔振器用于船舶大功率柴油機主機隔振是可行的。隔振單元的提出,解決了布置位置有限的矛盾,又避免了研制新型隔振器的風險,振動烈度得到了有效的減低。鋼絲繩隔振器已廣泛應用于船舶、航空、航天、車載、電子、機械等行業,為各設備順利通過有關振動、沖擊和降噪的控制標準提供有力可靠的措施。
效益分析: 有較好的經濟效益。