船用带隔声罩空压机组浮筏隔振系统设计.docx

船用带隔声罩空压机组浮筏隔振系统设计摘要：为提高船用空压机组的隔振性能设计带隔声罩空压机组浮筏隔振系统.运用ANSYS建立该系统的有限元模型对该系统进行模态分析和谐响应分析.分析结果表明：该系统符合设计要求隔振效果良好；空间管系能够提高该系统整体的固有频率并且能够提高该系统整体的隔振效果；扰动源的多少对该系统隔振性能影响不明显所设计的系统能够提高船用空压机组的隔振性能.关键词：船用空压机；浮筏；隔声罩；隔振控制中图分类号：U664.51；TB535.1文献标志码：A0引言在船舶行驶过程中主机、发电机、螺旋桨、空气压缩机以及各种不同用途的泵浦等动力设备会产生不同程度的振动并伴随有噪声随着科技的进步船舶动力设备不断地向着高效率、大功率的方向发展其产生的振动和噪声所带来的危害已引起人们的关注.浮筏隔振系统因其隔振性能良好、设计灵活多变目前已经成为国内外振动噪声控制研究的热点在理论方面王成刚等3建立浮筏隔振系统六自由度耦合动力学方程将浮筏和基础作刚性处理并分析系统振动传递响应特性发现当筏体结构较大时筏架的弹性作用开始出现.江国和等采用三维弹性浮筏隔振系统模型对隔振性能进行分析并提出提高隔振性能的方法.况成玉等提出一种周期性桁架浮筏系统并对其隔振特性进行研究.带隔声罩空压机组浮筏隔振系统就是在传统浮筏隔振系统的中间浮筏上安装隔声罩隔声罩与中间浮筏之间进行弹性支撑处理将空压机组和相应附属管系安装在隔声罩内通过中间浮筏和隔振器进行隔振实现振动和噪声的控制.本文以上海海事大学自动化机舱中的WP135型船用空压机组为研究对象设计带隔声罩空压机组浮筏隔振系统研究管系和多扰动源对该系统隔振性能的影响.WP135型空压机是立式单列单缸二级差动水冷式的轴功率26kW曲轴转速970r/mm净重400kg；空压机外形尺寸640mmx763mm×1187mm；配套电机型号Y200L-6-H额定容量30kW额定转速970r/min净重300kg；整体机组外形尺寸1465mm×840mmxl370mm；整体机组净重1000kg.1带隔声罩空压机组浮筏隔振系统总体设计考虑实际基础的弹性影响将空压机组作刚性设备处理浮筏作弹性体处理建立带隔声罩空压机组浮筏隔振系统有限元模型.1.1空压机组建模空压机本身结构复杂刚度较大在建模过程中将整个空压机分成11部分在ANSYS中进行单独建模再通过ANSYS中的ADD命令进行布尔运算这样能够提高所建空压机模型的准确性.在遵循尺寸不变、质量不变的情况下用Solid45单元进行空压机建模.网格精度为0.05m空压机整体体积为0.265m3.单个空压机的实体模型和有限元模型见图1.1.2中间浮筏设计建模浮筏设计成板式结构由0.01m厚的多块钢板焊接而成浮筏的尺寸为2.6mxl.8mx0.2m筏体形状为对称性的平板架式上下层钢板通过中间厚0.01m的肋板焊接而成长度方向上有4个肋板宽度方向上有3个肋板（结构材料为钢弹性模量为2.1×1011Pa泊松比为0.3密度为7800kg/m3）总体积为0.1236m3总质量为964kg.浮筏与机组的质量比一般为0.4-1.O本文选取的质量比为0.482.通过改变钢板的厚度可以改变中间浮筏的质量整个浮筏采用Solid45实体单元进行建模网格精度为0.1m.中间浮筏模型见图2.1.3弹性基础设计建模弹性基础采用的板架结构由0.01m厚的多块钢板焊接而成.弹性基础的尺寸为2.6mxl.8m×0.1m弹性基础形状为对称性的平板架式上下层钢板通过中间厚0.01m的肋板焊接而成长度方向上有4块肋板宽度方向上有3块肋板整个弹性基础采用Solid45实体单元进行建模网格精度为0.1m弹性模量为2.1×1011Pa泊松比为0.3密度为7800kg/m3.整个弹性基础模型见图3.1.4上、下层隔振器设计建模浮筏上面布置两台空压机每台空压机下面安装6个ZTG-400型橡胶隔振器与浮筏相连接每个隔振器的横向和纵向刚度为6×105N/m阻尼为2x104N・s/m垂向刚度为1.5×106N/m阻尼为2.5×104N・s/m.基础上面布置6个JSD-1250型橡胶隔振器与浮筏相连接每个隔振器的横向和纵向刚度为1×106N/m阻尼为6x104N・s/m垂向刚度为2×106N/m阻尼为8x104N・s/m.浮筏系统的设计以追求大刚度为第一目标横向和纵向刚度应不大于垂向刚度上层隔振器的静挠度应比下层隔振器的静挠度小.隔振器的布置见图4.隔振器采用Combin14弹簧一阻尼单元建模单元每个节点有3个自由度绕节点xyz方向