船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究.pdf

《船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、石峰李嘉曾帆：船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究StudyVerificationMethodsofModelingandModelonVibrationIsolationSystemofMarineDieselGenerators石峰李嘉曾帆(海军潜艇学院)[摘要]基于计算多体动力学理论与建模方法，建立了某型船用柴油发电机组的多体动力学模型，在此基础上基于实际隔振器参数建立了隔振系统模型。为了验证模型的正确性，选取振动烈度参数进行试验验证研究。基于建立的模型对隔振系统动力学特性进行分析

2、，结果表明隔振器选型的不足之处。整个建模及分析过程不失一般性。可为船用其它动力机械隔振系统设计及校核、隔振器选型等奠定基础。[关键词]柴油机控制系统多体系统振动缸压柴油机动力学分析是其结构设计与改进的基础，自柴油机诞生以来就没有停止过⋯。随着计算机技术，特别是计算机应用技术的飞速发展，使得计算多体动力学理论和方法应用于柴油机这样结构复杂的机械系统成为可能旧J。船用柴油机安装方式对其自身以及安装基础的动力学特性都会有一定影响，即柴油机的应用环境对柴油机特性有一定影响。故本文以某型柴油发电机组实体为依据，在建立柴油发电机组自身多体动力学模型的基础上

3、，构建了机组的线性隔振系统模型；建模并求解是分析问题的一种方法，而模型的正确性直接影响分析结果的正确性，鉴于此本文进一步通过实验验证了模型的正确性，在此基础上分析隔振系统的动力学特性，为柴油发电机组隔振器的选取与校核奠定了一定基础。1隔振系统模型的建立1．1多体动力学模型的建立柴油发电机组整机有上千个零部件，在建立多刚体模型时必须对其进行简化。作者在建立多刚体模型时将关心对象分别单独作为刚体，其余的整体作为一个刚体来研究；将整个机组简化为包括活塞、连杆、曲轴、平衡轴、凸轮轴、气缸盖、电机转子、机座、主轴承、机脚等在内的46个刚体(机组的多刚体系

4、统动力学模型如图l所示)。在实体模型建立的基础上主要添加了柴油机发火顺序及间隔角、各个刚体之间的约束关系(包括多种低副和高副)、刚体之间的力元、运动驱动等[3]。1．2隔振系统模型的建立在多体动力学模型建立的基础上，文中通过衬套力来建立线性隔振系统，即柴油发电机组和船体甲板之间的弹性连接；为了以便通过实验验证模型的正确性，文中隔振器的参数选取与实物EA400隔振器的参数一致，动刚度横向、纵向、垂向14j分别为1700N／ram、5000N／mm、6500N／mm，阻尼r比取‘=o．1，并根据公式∈=—÷J_求解得到阻尼2、fkm系数。柴油发电机

5、组整机的多体动力学及线性隔振系统模型如图1所示。2隔振系统模型的实验验证2．1实验验证参数的选取柴油发电机组的建模过程相当复杂，然而模型的正确性直接影响计算结果的正确性，所以应对模型的正确性进行试验验证。机组零部件众多，多体系统复杂，运动方式多样，对单个零件的某个参数书br古≯～一研一一计一一设一心计舡0内燃机与配件2016年第4期圈I机组及隔振系统买体梗型来验证，其可测性与可验证性是很难保证的。文中选取了柴油机发电机组的振动烈度作为试验验证的参数，主要原因有：柴油机激励源的主要频率为低频段，而振动烈度以速度信号作为参数能较好的反应机组的中低频

6、段特性，所以模型中易于反映出来；多体系统模型的建立相对于实际柴油机来讲边界条件简化了很多，对于高频信号就较难评价；另外振动烈度易于测量并且反映隔振系统的性质。2．2实验测量GJB中评估振动烈度用的是振动速度，而实际的采样信号为加速度，所以需要采用数值积分方法得到速度信号。文中实验用的测量加速度传感器为ICP式三向加速度计。对柴油发电机组额定工况下多个测点的加速度进行了测量，其中测点1位于柴油机B侧自由端机脚附近，测点2在B侧功率输出端机脚螺栓上，测点3在B1缸缸盖输出端侧面，测点4在A侧自由端机脚附近的机体上，图2列出了测点1的加速度时域曲线1

7、50—100{N50望E备0剖。一50—100—1500——荫0⋯．21万——百4叫m]／s圈2实测测点1横向振动加速度采集得到的信号是离散加速度信号，对离散信号而言要得到振动速度就需要进行数值积分。振动烈度的计算是通过计算振动速度的有效值得到，而对于离散的加速度信号得到速度信号也是离散的，其速度有效值的表达式定义如式(1)：V。(i)V，(i)V：(i)：，、／兰v。：(i)2√i善Vx2(i)／N=√i善V，2(i)：^屋v：：(i)。√善Vz2(i)其中，V，(i)、V。(i)、V：(i)分别为横向、纵向、垂向第i个测点的振动速度值，N为

8、平均的点数。各测点测得的振动速度有效值如表1所示表1实验得振动速度值测点垂向速度纵向速度横向速度编号(mm／8)(mm,／$)(mm／8)l29．01