船舶設(shè)備隔振的必要性
船舶設(shè)備中產(chǎn)生振動的設(shè)備種類多且密集,有柴油機(jī)、螺旋槳、齒輪箱、電站、空壓機(jī)、泵等設(shè)備。船舶動力裝置引起的振動是造成船舶結(jié)構(gòu)疲勞損壞的根源之一,對船舶的使用壽命和安全性造成影響。船舶振動由其自身設(shè)備工作時以及外界風(fēng)浪等拍擊船體發(fā)出的不同頻率和不同強(qiáng)度而產(chǎn)生的。如何采用減振措施,降低由振動源引起的船舶結(jié)構(gòu)振動,就顯得特別重要(見圖一)。
振動隔離的基本原理
為了便于理解振動隔離的基本原理,我們以回轉(zhuǎn)機(jī)械為例來加以介紹。設(shè)備采用彈性基礎(chǔ),隔振系統(tǒng)簡化為單自由度系統(tǒng),由質(zhì)量m,阻尼c和彈簧k組成,設(shè)備回轉(zhuǎn)部分mr,偏心距為e,轉(zhuǎn)動角速度為w0,由于偏心引起的垂直激振力F為一正弦函數(shù):
通過推導(dǎo),可以得出單質(zhì)量—單自由度振動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)的振動傳遞函數(shù)表達(dá)式如下:
由圖可見,當(dāng)調(diào)諧比(激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之比)大于√2時,傳遞率小于1,這時隨著激振頻率的增加傳遞率減小,當(dāng)調(diào)諧比小于√2時,傳遞比總是大于1,因此調(diào)諧比大于時為隔振區(qū),調(diào)諧比小于√2時,為放大區(qū)。由于機(jī)器激振頻率不可改變,要實(shí)現(xiàn)振動隔離,只有改變系統(tǒng)的固有頻率,使其滿足調(diào)諧比大于√2,這樣才能達(dá)到減小傳遞率的目的。工程實(shí)踐中,一般把調(diào)諧比取在2.5-5范圍內(nèi)。
單純從隔振觀點(diǎn)來說,阻尼的增加會降低隔振效果,但是在機(jī)器的實(shí)際工作過程中,外界的激勵,除簡諧型外還可能包含一些不規(guī)則的沖擊,由于沖擊會引起設(shè)備較大振幅的自由振動,增加阻尼的目的就是能使自由振動很快消失,當(dāng)隔振對象在啟動及停車而經(jīng)過共振區(qū)時,阻尼就顯得更加重要。
船舶主機(jī)彈性隔振
主機(jī)是引起船體振動的主要激勵源之一,因此在船舶設(shè)計(jì)初期,選擇什么樣的機(jī)型是至關(guān)重要的。在滿足功率等指標(biāo)的情況下,應(yīng)注意選擇具有較小不平衡力和不平衡力矩的柴油機(jī)做主機(jī)。柴油機(jī)的缸數(shù)越多,其一般平衡性就越好。
對于船舶主機(jī)而言,活塞在燃燒混合氣體的推動下,通過活塞桿、連桿、曲軸、軸承傳遞運(yùn)動會激起機(jī)械振動;燃燒過程中,氣壓的變化會通過燃?xì)夂蛼邭饪諝鈧鞑?,在汽缸壁上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動;主機(jī)內(nèi)振動會通過主機(jī)座傳遞到與之相連的船體結(jié)構(gòu)上,引起船體結(jié)構(gòu)的振動。
船舶振動會帶來以下幾個方面的不利影響:
①不利于人體健康和工作效率;
②不利于船體壽命和結(jié)構(gòu)安全;
③不利于機(jī)電設(shè)備的正常工作。
所以必須采取各種有效措施來隔離振動,保護(hù)船體本身和設(shè)備(見圖二)。
船舶輔機(jī)彈性隔振
船舶輔機(jī),包括船用發(fā)電機(jī)組、空氣壓縮機(jī)、泵、船舶管路、船舶造水裝置、船舶輔助鍋爐、船舶制冷與空氣調(diào)節(jié)等。其中發(fā)電機(jī)組、空氣壓縮機(jī)、泵、船舶管路在其工作過程中都會產(chǎn)生很大的振動,這些振動會影響船體結(jié)構(gòu)的安全性和相關(guān)機(jī)械的可靠運(yùn)行,倘若運(yùn)動機(jī)械的振動頻率與系統(tǒng)的自振頻率相一致或足夠接近,則運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備將發(fā)生共振,引起運(yùn)動部件或者整機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞;在軍用艦船中,動力裝置的振動嚴(yán)重影響其隱蔽性和戰(zhàn)斗力,因此船舶動力裝置必須采取隔振措施。
愛博瑞公司在吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的彈簧阻尼隔振器,它是由螺旋鋼彈簧、金屬殼體、阻尼、固定墊板等隔振部件構(gòu)成。彈簧的作用是提供彈性緩沖,降低系統(tǒng)固有的頻率,螺旋鋼彈簧是唯一在三維方向具有支撐的隔振元件,阻尼能夠在設(shè)備受到外力沖擊或通過共振區(qū)的情況下瞬間吸收振動能量,降低振動頻率,達(dá)到隔振的目的,保證設(shè)備安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。愛博瑞公司隔振部件采用先進(jìn)的表面處理工藝,耐腐蝕、抗氧化,適用于重載、大沖擊、潮濕、灰塵等苛刻環(huán)境中,正常使用無需保養(yǎng)維護(hù)。愛博瑞公司根據(jù)不同的設(shè)備,采用不同的隔振方案,達(dá)到船與人的和諧(見圖三)。
青島愛博瑞隔振系統(tǒng)的優(yōu)勢:
愛博瑞公司產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn):(見圖四):
·消除動載荷,隔離振動達(dá)80%以上;
·使用壽命可達(dá)30年,幾乎免維修;
·設(shè)有過載保護(hù)裝置,在緊急情況下保護(hù)隔振器,避免對設(shè)備造成危害,保障設(shè)備安全可靠的運(yùn)行;
·隔振器的載荷顯示裝置,更便于現(xiàn)場隔振器的安裝、調(diào)平及檢修,隨時知道隔振器受載情況;
·愛博瑞公司的彈簧和阻尼材料為進(jìn)口材料,阻尼無毒、無污染、抗高低溫、耐老化、不揮發(fā),化學(xué)穩(wěn)定性好。
應(yīng)用案例:
創(chuàng)民族品牌 做隔振專家
青島愛博瑞公司的產(chǎn)品一直圍繞環(huán)保 、安全的設(shè)計(jì)理念 ,在研發(fā) 、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)、廢棄等循環(huán)周期的各個環(huán)節(jié),努力做到材料的再利用,以及資源和能源的節(jié)約,力爭創(chuàng)造出完美的環(huán)保型產(chǎn)品,為保護(hù)人類健康和全球環(huán)境做出貢獻(xiàn)。
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