课件－情景任务二 分析船舶减振措施课件讲解

项目三认知振动南通航运职业技术学院轮机工程系陈培红主讲情景任务二分析船舶减振措施大纲要求3.1.3船舶系统及组件装配和修理时应考虑的材料特性与参数3.1.3.2振动

(2h)了解振动的起因、危害及分类熟悉船上振动主要来源及消除方法熟悉共振、临界转速的概念、造成的影响及应对措施熟悉减小振动的一般方法

【学习情境】讨论轮机工程中常用的减振隔振措施能力目标：1．掌握机械振动的基本概念；2．掌握振动的利用与消除方法。学习任务：1．机械振动的基本概念：振动的危害、振动的分类等；2．振动的利用与消除方法。课内实践：分析内燃机等机器设备在工作中产生噪声的原因【任务描述】内燃机等机器设备在工作中往往会产生振动，从而产生噪声，严重的会影响正常工作。那么，振动是怎么产生的呢？原因何在？怎样避免不必要的振动？又怎样利用振动工作？1.共振定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。特点：f驱=f固时，振幅有最大值f驱与

f固差别越大时，振幅越小应用：

利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；

防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．二、共振与临界转速军队过桥便步走，火车过桥需慢行1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。现代的美国发明家特士拉更是“牛气”，他说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二。二、共振与临界转速（1）轴系的共振：轴系的固有频率值取决于系统质量的转动惯量和轴的刚度。激振力矩可分解成以轴系转动角速度（ω）为基础的各种简谐次数的简谐力矩。轴系在各种简谐次数的简谐力矩作用下，会产生各种频率的强制扭转振动。当某简谐力矩的频率等于轴系的某个自振频率时，轴系便有会产生这个频率及振动形成的共振。激振力矩M可分解为无数个简谐函数第γ次简谐力矩的圆频率ωγ为共振区若干扰力和系统自由振动的圆频率分别为p和ω当P/<0.75时称低频区P/>1.25时称高频区0.75≤P/≤1.25时称共振区临界转速：简谐次数为γ的简谐扭矩的圆频率与柴油机转速成正比，为线性关系。当简谐次数γ=1,2,3…时，在ω-n坐标系中为一束发自坐标原点的直线。在自振频率线ωe1、ωe2、ωe3与简谐力矩频率线的交点处，轴系发生扭转共振。交点对应的转速称为共振转速，又称临界转速二、共振与临界转速临界转速的多次性：轴系在柴油机运行转速范围内（nmin～nmax），临界转速是很多的。主、副临界转速：主临界转速为主共振的相应转速，主共振是由简谐次数γ等于曲轴每转发火缸数整数倍的激振力矩（称主谐量）所引起的共振，此时各缸激振力矩方向相同，它将激起强烈的扭振，在常用转速范围内应避开。二冲程机主谐量γk=mi，四冲程机主谐量γk=mi/2（m为正整数，i为气缸数）。副临界转速为主临界转速以外的所有临界转速或副共振相应的转速。在轴系发生单节主共振时，主谐量对轴的激振作用强烈，其共振振幅最大二、共振与临界转速防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．11

减小振动的危害的根本措施是合理设计，尽量减小振动，避免在共振区内工作。四、减振与隔振减振隔振

措施

定义：将需要隔离的仪器、设备安装在适当的隔振器（弹性装置）上，使大部分振动被隔振器所吸收。分类

主动隔振：将振源与基础隔离开。被动隔振：将需防振动的仪器、设备单独与振源隔离开。减振：在振体上安装各种减振器，使振体的振动减弱。例如，利用各种阻尼减振器消耗能量达到减振目的隔振：四、减振与隔振1．减弱或消除振源2．提高机器本身的抗震能力3．避开共振区4．适当增加阻尼，减少振幅5．采用隔振措施常见的减振隔振措施有：减小激振能法——减小输入系统的激振能量可直接减小扭振振幅使有害共振变成无害共振。减少主机的激振能

①加装平稳重－－平衡离心惯性力②减小气体力——改变柴油机的发火顺序。③改变振型－－装设副飞轮，改变轴系频率和振型，使临界转速离开常用转速范围，使扭振振幅减小减小螺旋桨的激振能——合理选择螺旋桨桨叶和安装位置。！！应注意不使用与柴油机主谐量（＝曲轴每转发火缸数整数倍）相同的桨叶叶数。1.减弱或消除振源2.提高机器本身的抗震能力依靠强大的地基由机座的地脚螺栓来承受总倾覆力矩引起的柴油机的振动。3．避开共振区“转速禁区”回避法——在柴油机运行转速范围内设置“转速禁区”实质上是在运转中使用回避措施，避免在有害转速区段内持续运转，这种方法一般主要用在大型船用柴油机上（因其转速低、部件大，使用减振器效果不理想；且工作转速变化范围大，欲在全部工作转速范围内均不存在有害临界转速比较困难频率调整法——即改变系统的自振频率使有害的共振转速移到常用的转速以外。轴系自振频率只取决于系统中各部件的转动惯量和弹性（柔度）的大小及其分布情况，系统中任何弹性和惯性部件数值的改变，都可以变动整个系统的自振频率。减小轴径或增加飞轮的转动惯量和加装副飞轮会使轴系的自振频率降低；加粗轴径可以提高轴系的自振频率；还可以加装高弹性联轴节改变系统自振频率。设置转速禁区，主临界转速在转速表上一般以红色标出，使用时应迅速通过。4.适当增加阻尼，减少振幅阻尼减振法——增大阻尼可以消耗激振能量达到减振的目的。方法是在系统中装置有较大阻尼作用的各类阻尼减振器，来消减系统的扭振。配置减振器——安装纵向振动减振器是降低纵向振动相应的最有效方法减振器的作用其一是在轴系中增加了一个质量和一段弹性轴，所以它可以改变振型、节点位置和自振频率→避免共振；其二是在轴系扭振时产生一个附加阻尼作用以消耗输入轴系的激振能，限制扭振振幅增大扭振减振器的分类按基本工作原理可以分为动力型、阻尼型和动力阻尼型三种。大、中型柴油机采用的减振器采用后两种。4.适当增加阻尼，减少振幅配置减振器l）阻尼型减振器原理当柴油机转动时，壳体一起转动，通过硅油带动惯性体同速转动。一旦轴系发生扭振，壳体和曲轴一起振动，而惯性体因惯量很大，仍作匀速转动，因而壳体与惯性体之间产生相对运动，使硅油发生液体摩擦，吸收振动能量，起减振作用。特点结构简单，减振效果较好，工作可靠、耐用，但体积较大。硅油减振器2）动力阻尼型减振器卷簧式减振器金属簧片式减振器（又称Geislinger减振器）橡胶减震器5．采用隔振措施轴系中装设弹性联轴器或液力耦合器由于弹性联轴器刚度很小，它可以大幅度地降低轴系的自振频率，使临界转速处于工作转速之外。液力耦合