滚轮机构振动噪声分析与控制

发布时间：2017-06-04 14:16

  本文关键词：滚轮机构振动噪声分析与控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滚轮机构在工业中应用广泛,然而其运行过程中产生的巨大噪声,已严重影响到工人的身心健康和企业的生产,极大地制约了社会经济的发展和进步。为了有效控制滚轮机构的振动噪声,本文利用试验测试和有限元分析相结合的方法,研究其在运行过程中的振动响应和辐射噪声,并提出一种振动噪声控制措施-滚轮阻尼结构。首先,参照国家标准GB/T 3768-1996制定滚轮机构振动噪声测试方案,借助24通道HEAD Acoustics数据采集系统、PCB加速度传感器及BK4189传声器采集其实际运转工况下,滚轮上方1米处、滚轮接触处和轴承座近场等位置的振动噪声样本。对比不同转速下测点的振动加速度和声压值,发现滚轮接触处和轴承座上方近场噪声较大,为进一步地减振降噪研究提供了参考依据。其次,对滚轮相互作用力进行力学分析,并根据集中参数法将滚轮机构简化为37个集中质量振动系统,建立其垂向力学模型,理论研究其振动响应特性。使用CATIA和HyperMesh建立滚轮机构的CAD结构模型,在ANSYS中分析其被动件和轴系机构的结构模态,得到固有频率及对应振型。基于载荷逆运算法,在LMS Virtual.Lab中将试验测得的轴承座振动加速度响应频谱数据加载到模型输出响应点处,运行求解滚轮接触点即载荷输入点的等效激励载荷谱,并使用振型叠加法计算出滚轮机构的结构振动响应。另外,理论研究滚轮机构的声辐射,推导出其场点声压级的计算公式。在LMS Virtual.Lab中建立滚轮机构的声学有限元模型,并以计算出的结构振动响应作为声学边界条件,借助有限元AML算法分析滚轮机构在3维空间自由声场中的声压分布。与试验结果对比,仿真结果吻合度良好,验证了滚轮机构声学仿真模型的正确性,为下一步振动噪声控制措施的声压级有限元仿真提供参考模型。最后,针对试验测试和仿真结果分析出的滚轮机构主要噪声源—滚轮噪声,提出几种振动噪声控制措施。对其中一种控制措施-滚轮阻尼结构即在滚轮接触面敷设阻尼减振材料进行改进,并在相同工况下对改进后的滚轮机构进行仿真计算和试验测试,对比结果得出滚轮阻尼结构减振降噪效果显著。另外,本文的研究方法和成果对车辆、船舶、交通运输等工业领域及自动化设备领域的减振降噪也具有一定的参考价值。
【关键词】：滚轮机构 试验测试 振动特性 噪声有限元分析 滚轮阻尼结构
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 本课题研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第二章 滚轮机构振动噪声试验15-29
• 2.1 试验测试标准15-16
• 2.2 试验工况16-19
• 2.2.1 试验条件和设备17
• 2.2.2 测点及传感器布置17-19
• 2.3 试验结果分析19-28
• 2.3.1 振动分析19-21
• 2.3.2 噪声分析21-24
• 2.3.3 频谱分析24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 滚轮机构振动特性分析29-48
• 3.1 滚轮机构力学建模29-34
• 3.1.1 滚轮接触力分析29-31
• 3.1.2 滚轮机构力学模型31-34
• 3.2 结构模态分析34-43
• 3.2.1 被动件的结构模态分析38-42
• 3.2.2 轴系机构结构模态分析42-43
• 3.3 结构振动响应43-47
• 3.3.1 激励力识别43-46
• 3.3.2 振动响应结果46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 滚轮机构噪声有限元分析48-56
• 4.1 滚轮机构的声辐射理论48-49
• 4.2 基于Virtual.Lab的滚轮机构噪声仿真49-54
• 4.2.1 声学有限元AML算法49-51
• 4.2.2 有限元仿真设置51-53
• 4.2.3 噪声仿真结果53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 低噪声滚轮阻尼结构设计56-67
• 5.1 振动噪声控制措施56-57
• 5.2 滚轮阻尼结构方案57-61
• 5.2.1 粘弹性材料的阻尼机理58
• 5.2.2 滚轮阻尼结构的确定58-60
• 5.2.3 阻尼材料选取60-61
• 5.3 改进后的声压级仿真分析61-63
• 5.4 改进前后的试验结果对比63-66
• 5.4.1 振动加速度对比分析63-64
• 5.4.2 噪声对比分析64-65
• 5.4.3 减振降噪频谱分析65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文工作总结67
• 6.2 下一步工作展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 读硕士学位期间发表的学术论文74

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