远洋客船空调机组基座结构减振性能分析

2023-06-14束伟宏王一飞吴天歌

江苏船舶 2023年2期

束伟宏,王一飞,吴天歌

(1.中海油服湛江分公司船舶作业公司,广东湛江 524057;2.中船邮轮科技发展公司,上海 200137;3.江苏科技大学能源与动力学院,江苏镇江 212000)

0 引言

船舶动力设备通常采用减振措施以降低振动对船体结构的危害[1-2]。除了浮筏隔振、双层隔振和单层隔振之外,基座结构减振也是一种重要的减振方式。基座结构是传递振动的重要通道。由于受到诸多因素的限制,目前对于船舶动力设备基座振动控制的研究成果还不是十分丰富,主要有复合基座结构的减振性能分析[3]和阻尼材料对基座减振性能的影响[4-6]等,需进一步深入研究基座隔振问题。

本文采用有限元分析法对远洋客船空调机组基座结构减振性能进行分析,并研究腹板位置、阻振结构块位置和阻尼层对基座减振性能的影响规律。

1 基座结构的有限元模型

利用SOLIDWORKS软件建立基座减振系统模型,见图1。采用双层式底板,底板上下两层长×宽为1 775 mm×1 240 mm的平板,两段板间距100 mm,用6根肋板连接,横向肋长1 525 mm、纵向肋长1 200 mm,肋板厚度固定为12 mm。

图1 基座减振系统模型

2 基座模态及减振性能分析

空调机组基座结构在约束状态下,其前六阶模态频率和振型见图2。

图2 基座前六阶振型

采用加速度振级落差作为评价指标,其定义为

式中:Lp为加速度振级落差,dB;ai、aj分别基座上面板和下面板i、j处的加速度,m/s2。

对基座进行谐响应分析,激力幅值为100 N,计算0～1 000 Hz频段的加速度响应,得到加速度振级落差曲线见图3。从图3可以看出:在0～400 Hz频段,基座的减振性能随着频率的增加缓慢增大;在400～800 Hz频段,加速度振级落差曲线呈现出峰谷交替并逐渐下降的波动趋势;在基座的固有频率附近,振级落差明显变差。

图3 基座结构减振性能曲线

3 阻振质量块位置对基座减振特性的影响

根据基座模型,在基座腹板中部布置一个阻振质量块结构,见图4。

图4 阻振质量块布置位置示意图

阻振质量块位于基座结构中的腹板与底板交接位置,距离基座底板的高度h为0,将h分别调整为50 mm和100 mm,其他边界条件不变,分析阻振质量块位置对基座结构的模态特性和减振性能的影响规律,见表1和图5。

表1 阻振质量块不同位置时的基座模态频率单位:Hz

图5 不同高度下的振级落差

从表1中可以看出,基座结构的模态频率随阻振质量块位置的上移而减小。在3种不同位置阻振质量块的情况下,阻振质量块布置位置越高,基座结构的模态频率越低。

从图5中可以看出:布置阻振质量块后基座结构的整体减振性能随之提升,并且中高频段共振峰值有所降低;阻振质量块的位置越往下基座结构的减振性能越好。这主要是由于阻振质量块相较于基座面板具有较大的阻抗,使得基座结构阻抗失配,基座传递到阻振质量块的振动形成散射和反射,只有小部分的振动能够通过,从而达到了更好的减振效果。相对其他位置,h=0时的阻振结构处于两板连接处,能有效提高基座整体刚性,提升基座的整体抗扭和抗弯刚度,阻抗失配更明显。