基于振动传递的船舶主机顶撑最优参数研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xiaobailove2009
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大型船舶主机的不平衡力矩可能会引发主机及船体的剧烈振动,而不平衡力矩无法通过主机外形设计予以消除,因此一般来说需要增设外部减振措施来减小主机振动,而增设主机顶撑是目前应用最广泛、最有效的手段之一。顶撑是安装在主机顶部和机舱内平台之间的一种支撑结构,一般分为摩擦片式、机械式和液压式等几种常见的形式,其主要作用是给主机机架提供较大的刚度,其中摩擦片式和液压式顶撑同时还会提供较大的阻尼力。黏滞流体阻尼器具有结构简单、无刚度、速度快以及减振效果好等特点,因此将其应用到主机减振上具有重要意义。由于主机振动评价标准很高,直接将黏滞阻尼器安装在顶撑布置处很难产生良好的效果,因此需要将位移放大装置与黏滞阻尼器相结合,以达到主机和船体有效减振的目的。本文的主要研究内容有:首先建立了主机——船体的多自由度物理模型,其中使用Kelvin模型模拟顶撑,通过Newmark法计算系统的响应,再依次改变顶撑中弹簧刚度和阻尼系数的大小,以寻求顶撑参数变化对主机及船体响应的影响。然后以某67000DWT成品油船为例,建立了主机-机舱及上层建筑的有限元模型,计算主机及船体各测点在主机6阶H型力矩及2阶垂向不平衡力矩共同作用下的响应。针对某些转速下主机及船体某些测点不满足振动评价标准的情况,分别讨论了以弹性材料,黏性材料和粘弹性材料作为顶撑对主机及船体减振的影响,得出不同形式顶撑在主机满足柴油机说明书给出的振动评价标准的同时,船体各测点满足ISO20283-5-2016的评价标准的最优参数。结果表明,抑制横向的振动靠增大刚度避开共振效果好,抑制纵向和垂向的振动靠增设阻尼消耗能量效果好。最后根据前文计算结果和讨论为基础,将位移放大装置与黏滞阻尼器相结合,设计了一款阻尼可调的顶撑。从理论上阐述了该顶撑减振及阻尼调节的原理。建立其有限元模型并添加到船体有限元模型中,通过计算验证了该结构的可行性,并讨论了顶撑结构中不同参数对主机及船体响应的影响。
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