慣容-橡膠復(fù)合隔振器優(yōu)化設(shè)計(jì)與隔振性能研究.pdf

1、隔振器是船舶及海工動(dòng)力機(jī)械設(shè)備必不可少的輔助部件，為了保證動(dòng)力機(jī)械工作安全，這類機(jī)械設(shè)備大多數(shù)采用橡膠隔振器隔離基礎(chǔ)與設(shè)備之間的振動(dòng)傳遞，然而橡膠隔振器存在著對(duì)低頻振動(dòng)隔振效果較差的缺點(diǎn)，所以引入新方法重新研發(fā)新型橡膠隔振器非常有必要。2001年，劍橋?qū)W者Smith發(fā)明了慣容器，為隔離低頻振動(dòng)提供了新思路，本文利用慣容器具有較好低頻隔振性能的特點(diǎn)，將慣容器引入橡膠隔振器的設(shè)計(jì)中去，并且進(jìn)行了校核優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)研究，為慣容-橡膠復(fù)合隔振器的進(jìn)

2、一步設(shè)計(jì)和完善提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)際參考，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)提出了一種考慮了非線性因素的滾珠絲杠式慣容器慣質(zhì)系數(shù)計(jì)算方法。基于弗萊納標(biāo)架理論和赫茲接觸理論，推導(dǎo)了滾珠絲杠式慣容器中滾珠與滾道之間的差動(dòng)速度，推出滾珠與滾道之間的摩擦效率，得到非線性慣質(zhì)系數(shù)的計(jì)算方法。開展了對(duì)滾珠絲杠式慣容器慣質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明，非線性慣質(zhì)系數(shù)更加接近實(shí)驗(yàn)值，證明了該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。此外，分析了滾珠絲杠副的一些參數(shù)對(duì)慣質(zhì)系數(shù)

3、的影響。分析表明，導(dǎo)程越小、公稱半徑越小、滾珠半徑越大、滾珠數(shù)量越小、接觸角越小，慣質(zhì)系數(shù)越大。這些研究結(jié)果有利于滾珠絲杠式慣容器的精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及其在工程減振系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　(2)設(shè)計(jì)了一種慣容器與橡膠金屬復(fù)合件并聯(lián)的復(fù)合隔振器產(chǎn)品——慣容-橡膠復(fù)合隔振器?；谡駝?dòng)理論，分析了Ⅱ型ISD隔振系統(tǒng)，得到了較佳的慣質(zhì)比和阻尼比；選取了5DK-20型柴油發(fā)電機(jī)組為設(shè)計(jì)對(duì)象；根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了慣容器中的滾珠絲杠副，包括滾珠絲杠副的

4、具體尺寸及力學(xué)性能參數(shù)；此外還詳細(xì)設(shè)計(jì)了飛輪、頂蓋、底座、橡膠金屬復(fù)合件及貫穿螺栓的外形尺寸及性能參數(shù)，繪制了附錄所示的慣容-橡膠復(fù)合隔振器裝配圖。此外，建模分析了慣容-橡膠復(fù)合隔振器的力學(xué)性能，包括固有頻率分析、強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性校核分析；從力學(xué)角度探討了滾珠的最佳數(shù)量。為工程設(shè)計(jì)人員提供了具體的慣容-橡膠復(fù)合隔振器設(shè)計(jì)方法，具有實(shí)際工程意義。
　　(3)優(yōu)化了慣容-橡膠復(fù)合隔振器的相關(guān)參數(shù)。從隔振效果和使用壽命兩個(gè)角度，建立了

5、慣容-橡膠復(fù)合隔振器數(shù)學(xué)模型，包括設(shè)計(jì)變量（導(dǎo)程p、公稱半徑r0、滾珠半徑rb、滾珠數(shù)量 Z、滾珠與滾道之間的接觸角β）、幾何約束條件和力學(xué)約束條件、目標(biāo)函數(shù)（傳遞率、穩(wěn)定傳遞率、有效頻率比、使用壽命）；基于遺傳算法，分析了最適合本文數(shù)學(xué)模型的交叉概率和變異概率；根據(jù)隔振效果和使用壽命之間的區(qū)別，對(duì)總目標(biāo)函數(shù)設(shè)置了不同的權(quán)重，對(duì)不同權(quán)重進(jìn)行了綜合分析，得到了總目標(biāo)函數(shù)值最小的方案。為慣容-橡膠復(fù)合隔振器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了方法指導(dǎo)與理論支撐

6、。
　　(4)實(shí)驗(yàn)分析了慣容-橡膠復(fù)合隔振器的靜動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)了慣容-橡膠復(fù)合隔振器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)方案；分析了慣容-橡膠復(fù)合隔振器的靜剛度、動(dòng)剛度、以及慣質(zhì)系數(shù)對(duì)慣容-橡膠復(fù)合隔振器隔振效果的影響。此外，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，定義了復(fù)質(zhì)量的概念，重新建立慣容-橡膠復(fù)合隔振器的動(dòng)力學(xué)微分方程，推導(dǎo)了振動(dòng)傳遞率，結(jié)果表明：針對(duì)于慣容器與橡膠復(fù)合并聯(lián)的隔振器，本文推導(dǎo)的振動(dòng)傳遞率比經(jīng)典的ISD隔振系統(tǒng)傳遞率更加精確。研究結(jié)果提供了隔振效果相關(guān)