基于弹性薄板的浮筏隔振系统振动传递研究.pdf

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1、第１期（总第２００期）机械工程与自动化No．１２０１７年２月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONFeb．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０１‐００２７‐０３基于弹性薄板的浮筏隔振系统振动传递研究１，２１２２蒋华，潘亚嘉，陈彦北，郭强（１．西南交通大学机械工程学院，四川成都６１００３１；２．株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲４１２０００）摘要：采用子结构综合法建立了基于弹性薄板的浮筏隔振系统模型，推导了多源激励下系统理论响应解，同时通过ANSYS建立对应有限元模型，对比分析两种方法所得响应解，从而论证理论模型的

2、可靠性。在此基础上，分析了机组间激振力的相位差、幅值差异以及多方向激励对系统位移响应的影响。关键词：弹性薄板；多源激励；浮筏隔振系统；振幅；相位中图分类号：TP３９１畅７文献标识码：Anm0引言２bbtt实际工程中机组运转会造成偏心振动、旋转扰动、－MCuC＝∑RjFj－∑RjωFj．（３）j＝１j＝n＋１冲击振动等，这些激振力既有垂向力也有其他方向的其中：MA、MC分别为机组及筏架质量矩阵；uA、uC分［１］集中力及力矩，同时机组间激振力也存在相位差。别为机组及筏架位移矩阵；j为隔振器编号；n为上层目前，针对浮筏隔振系统结构参数对隔振性能的影响tb

3、隔振器数；m为总隔振器数；Rj、Rj分别为隔振器上、下已展开大量的研究，包括隔振元件刚度、筏架质量、基tb端的空间坐标变换矩阵；Fj、Fj分别为隔振器上、下端［２－３］础厚度、安装频率等因素对隔振效果的影响。然受力。而在多源激励情况下，针对振源自身参数比如振幅、初相位、激励位置等对系统响应的影响的研究还比较少，［４－５］付健、李增光分别采用有限元法、阻抗导纳法研究了激励间相位差对输入基座功率流的影响；张安付、宋［６－７］玉超研究了基于简支梁的单层隔振系统中不同振动相位对基础响应峰值的影响，提出激励初相位对系统响应有影响，但缺少对其原因及规律的进一步分

4、析。本文通过建立基于弹性薄板的浮筏隔振系统模型，推导多源激励下隔振系统理论响应解，旨在对振源自身图１多扰源浮筏隔振系统理论分析模型参数对浮筏隔振系统的影响展开探讨。隔振器简化为弹簧阻尼结构，由四端参数法得到1理论推导其输入输出响应关系：tbtb基于工程中常见的浮筏隔振装置，建立多扰源浮Fj＝－Fj＝kj（１＋iη）（uj－uj）．（４）tb筏隔振系统理论分析模型如图１所示，它包括机组、上其中：、kj分别为隔振器的阻尼及刚度矩阵；uj、uj分η层隔振器、下层隔振器、筏架及弹性薄板５个耦合子系别为隔振器上、下端位移矩阵。［８］统。机组所受简谐激振力用复数

5、形式表示为：弹性薄板曲面微分方程一般表达式为：itω２F＝（fcos＋fisin）e．（１）４θθ矪WDW（x，y）＋h２＝FE．（５）其中：F包含水平向、垂向集中力fx、fy、fz和绕轴的矪t力矩Mx、My；f为激振力幅值；为激励初相位；为其中：D为弹性板的复抗弯θ刚度；为Laplacωe算子；激振频率。简谐激励作用下结构响应频率也为，所W（x，y）为板的挠度函数；、h分别为弹性板的ω密度、itω以后续推导中省略时间项e。厚度；FE为板所受外激励。机组及筏架自身变形相对隔振器变形非常小，将应用模态分析法将板的挠度函数表示为各阶模态其简化为矩形刚体，

6、由牛顿第二定律得到其动力学方振型函数与其相应的模态主坐标乘积的叠加，而振动程为：能量主要集中在前几阶模态，截取前p阶模态进行叠n加对结果不会带来较大的影响，则板的位移模态叠加２tt－MAuA＝F－∑RjFj．（２）表达式可以表示为ω：j＝１收稿日期：２０１６‐０４‐１９；修订日期：２０１６‐１０‐１５作者简介：蒋华（１９８９‐），男，四川德阳人，在读硕士研究生，研究方向：噪声与振动控制。·２８·机械工程与自动化２０１７年第１期ppm１πxn１πy2数值仿真及结果分析W（x，y）＝∑WI（x，y）CI＝∑sinsin·CI．（６）I＝１I＝１lxly系

7、统物理参数如下：机组尺寸０．６m×０．４m×其中：WI（x，y）为四边简支薄板的第I阶振型函数；CI０．４m，质量７４８．８kg；筏架尺寸２m×１．４m×０．０６m，密为相应的模态坐标；m３１、n１分别为横、纵方向半波数；度７８００kg／m；弹性基础尺寸２m×１．４m×０．０１m，l３１１x、ly分别为薄板长度及宽度。密度７８００kg／m，弹性模量２．１×１０Pa；上层隔振将式（６）代入式（５）并利用函数的性δ质可得弹性４４５器刚度k１＝［１．３５×１０，１．３５×１０，１．８６×１０，２１５，板的动力学方程：２１５］，下层刚度k２＝４k１。mb将相

8、关参数代入式（９），利用MATLAB编写相应ZpCI＝∑RxjFj．（７）程序进行理论计算，同时利用ANSY