艦艇軸系干摩擦減振機理及特性研究.pdf

1、動力設備軸系減振降噪是艦艇低噪聲技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。傳統(tǒng)被動隔振系統(tǒng)以降低振動和力的傳遞為主要目的,通常無法兼顧設備與被隔振基礎(chǔ)的振動狀態(tài),軸系與支承、隔振元件以及基礎(chǔ)部件的復雜耦合振動改變了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的振動狀態(tài),某些工況下會導致設備振動過大,降低了艦艇整體降噪水平。為尋求能夠兼顧隔振性能和設備軸系振動的減振方法,本文對干摩擦阻尼減振及其在軸系減振中的應用等問題開展研究,從干摩擦振動系統(tǒng)數(shù)值算法和粘滑運動解析解等基本問題出發(fā),分析干

2、摩擦系統(tǒng)的減振和隔振機理,研究軸系和浮筏系統(tǒng)中的干摩擦減振特性,為艦艇減振降噪提供新的方法和手段。
　　針對常規(guī)數(shù)值算法在干摩擦振動問題中存在的不足,將干摩擦系統(tǒng)的互補性質(zhì)與Newmark遞推格式相結(jié)合,提出了求解干摩擦系統(tǒng)動力學響應的Newmark-LCP非光滑數(shù)值算法,給出了其原理和計算步驟。應用該算法對粘滑運動系統(tǒng)和摩擦阻尼抗震特性進行了仿真研究,結(jié)果表明Newmark-LCP算法能夠避免常規(guī)數(shù)值算法存在的問題,計算精度和效

3、率優(yōu)于常規(guī)算法,對摩擦單元規(guī)模不同的振動系統(tǒng)均能較好地適用。
　　基于干摩擦對稱粘滑運動響應和摩擦力的基本性質(zhì),利用諧波平衡法,給出了對稱粘滑響應的一種具有全局意義的級數(shù)形式解析解。結(jié)合粘著參數(shù)條件,導出了對稱粘滑運動的參數(shù)控制方程,給出了參數(shù)平面內(nèi)的粘滑邊界方程。雙粘著粘滑響應的分析結(jié)果證明了該級數(shù)形式解的正確性和準確性。所給出的級數(shù)形式解和粘滑邊界函數(shù)為干摩擦響應分析、粘滑運動預測和減振系統(tǒng)設計提供了基本方法和依據(jù)。
　

4、　對單層和雙層干摩擦減振系統(tǒng)進行了研究,分析了干摩擦阻尼器的減振和隔振機理,并給出了系統(tǒng)質(zhì)量比、剛度比等結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振和隔振特性的影響規(guī)律?；诟赡Σ琳郴匦?提出了干摩擦阻尼器的“開關(guān)”減振方法,并利用數(shù)值算例進行了驗證,結(jié)果表明利用“開關(guān)”減振可以在保證高頻隔振性能的同時,有效地控制低頻隔振共振響應。
　　基于有限元方法建立了轉(zhuǎn)子-軸承-隔振系統(tǒng)的力學模型,對滑動軸承油膜的振動傳遞特性進行分析,給出了軸承載荷、軸系參數(shù)以及隔振

5、系統(tǒng)對油膜振動傳遞特性的影響規(guī)律。采用本文提出的Newmark-LCP算法求解了轉(zhuǎn)子-軸承-隔振器-基礎(chǔ)系統(tǒng)以及浮筏隔振系統(tǒng)的動力學響應,分析了干摩擦阻尼器的減振和隔振特性,結(jié)果表明干摩擦減振方法可以兼顧艦艇軸系的隔振和減振要求。研究了干摩擦阻尼器對轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)不平衡共振響應的控制和沖擊保護作用,證明了“開關(guān)”減振方法在艦艇軸系減振中的有效性。
　　設計了干摩擦阻尼器,建立了單層、雙層以及轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)干摩擦減振實驗臺并開展了實驗