一、引言
柴油机的隔振一直是难于解决的问题。旋转部件引起中、高频振动,随机载荷引起低频宽带随机振动。目前发动机隔振元件使用的几乎均为橡胶隔振器。橡胶隔振器刚度过大,隔振系统固有频率较高,只对高频成分起作用,对中频及低频成分不起作用,反而放大了激励。
一般情况下系统随机激励的低频分量对响应方差的贡献比高频分量大。所以为了提高隔振能力,不仅要使隔振系统的幅频谱尽量低,更要特别重视降低低频段的幅频特性,这样就必须使隔振系统的基频尽量低一些。 对于低频宽带随机振动的隔振,如选用一般的线性隔振器,为满足隔振频率比的要求,隔振器的刚度就较小,系统的静变形会较大,使隔振器装置稳定性变差,同时隔振器的阻尼一般也是线性的,不能适应低频宽带随机振动隔振的要求。
试验和理论分析表明非线性隔振器对于抑制低频宽带激励具有十分理想的效果,钢丝绳隔振器便是一种非线性隔振器。
二、钢丝绳隔振器的原理和特点
钢丝绳隔振器是用一根不锈钢钢丝绳绕制,与上下两块夹板组成。其刚度和阻尼取决于钢丝绳直径股数、长度、圈数、缠绕方式及松紧程度,阻尼特性与隔振器变形有关。当隔振器振幅足够大时丝绳各股之间发生干摩擦,此时干摩擦阻尼大。在小振幅时,各股钢丝绳靠摩擦力拧在一起,不发生滑移,所以不产生干摩擦阻尼。
三、实施方法
(一)、提供技术参数
1、发动机的型号;
2、公共底座的几何尺寸;
3、公共底座的重心位置;
4、工作转速和功率;
5、总重量。
(二)、进行抗冲击、振动试验 技术指标:
钢丝绳隔振器的特点是:
1、同时具有优良的减振和抗冲击性能;
2、利用钢丝之间的摩擦和变形产生非线性阻尼,可以大幅度吸收振动能量;
3、刚度渐软的非线性,设备正常工作时变形小,设备稳定;
4、结构紧凑,占用空间小、能在狭窄场合安装使用,更换操作方便。
5、可以大幅度吸收高频和低频振动;
6、在共振频率下放大倍数小于3,橡胶减振器为8倍,弹簧减振器为20—30倍;
7、传递率低。例如用橡胶隔振器时某点加速度最大值为 1.76 g,传递率97 .7%,用钢丝绳隔振器后该点加速度最大值为0.3 g,传递率下降到 16. 6%。
8、强冲击下只发生弹性变形,不产生永久变形;
9、安装方式多样:底部支撑、复合支撑、悬吊支撑、侧座支撑、两边侧挂支撑等;
10、采用了不锈钢丝绳及不锈钢夹板,耐高温,抗腐蚀,不受盐雾、油液、有机溶液的影响;
11 、可在拉、压、剪、摇、悬挂等多种受力状态下试使用,具有三维隔振作用。
12、兼顾了弹性支承元件隔振、缓冲、降低高频结构噪声的三大功能;
13、性能稳定,寿命长,一般不需更换;
14、其特有的绳结构,抑制了通常的金属隔振器很难避免的高频波动效应;
15、具有明显的非线性特性,在抗冲击、被动隔振等方面具有其它隔振器无法比拟的优良特性。
16、具有变频特性。周围的环境振动非常复杂,频率成分很多,不可能完全避开环境振动频率。
采用一般的隔振器无能为力,而采用钢丝绳隔振器可有效地抑制共振。当外界激励频率接近隔振器固有频率,振幅放大时,钢丝绳隔振器逐渐变软,使固有频率远离激振频率,钢丝绳隔振器的变频特性自动地改变固有频率,避免共振。
成果应用情况:
应用范围: 钢丝绳隔振器在舰船主机、空气压缩机以及船用发电机组上得到了成功的应用。例如某型艇主机12 VI 90柴油机,重量较轻、功率较小、转速较高。利用钢丝绳隔振器隔振,5年的海上运行证明是成功的,减振效果很好。又如,用不锈钢钢丝绳隔振器解决了16PA6STC柴油机作船舶主机的隔振问题。16PA6STC柴油机是法国热机学会( SEMT)开发的一型高性能大功率柴油机,其转速范围为400-1050 r·m/,额定功率5 184 KW,允许的超负荷功率转速为 5 702 k w/l 084 r·mri’( 110%负荷)。
该机湿重加过渡机脚的重量近40 t。功率输出通过高弹性联轴器输出。鉴于钢丝绳隔振器的良好性能,在对几类隔振器综合比较后,确定选用钢丝绳隔振器。具体方案是选用己广泛使用、性能可靠、额定承载为1200kg(士10%)的 HGGS- 1200型钢丝绳隔振器。恰当地确定工作转速后,对隔振系统的振动模态进行了计算,整机用10个隔振单元,每侧布置5个,还有足够的空间加装限位器,可满足布置要求。
使用证明,钢丝绳隔振器用于船舶大功率柴油机主机隔振是可行的。隔振单元的提出,解决了布置位置有限的矛盾,又避免了研制新型隔振器的风险,振动烈度得到了有效的减低。钢丝绳隔振器已广泛应用于船舶、航空、航天、车载、电子、机械等行业,为各设备顺利通过有关振动、冲击和降噪的控制标准提供有力可靠的措施。
效益分析: 有较好的经济效益。