基于正负刚度并联的水泵隔振及试验研究

发布时间：2017-09-29 10:19

  本文关键词：基于正负刚度并联的水泵隔振及试验研究

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【摘要】：水泵作为农业灌溉和城市提水升压的重要设备,其带来的振动和噪声对周围居民和工作人员的影响是不可忽视的。本文从工程背景出发,针对型号25ZDB水泵振幅小和激励频率较低的振动特性,同时遇到静态时要求较高的承载能力动态时较低的刚度隔振难题,基于负刚度原理,设计了一款以连杆-弹簧负刚度机构和阻尼弹簧减振器组合的隔振器,研究了正负刚度并联隔振器的隔振机理及力学特性,以及完成隔振器样机设计制造及振动试验。具体来说,本文主要内容分以下几个方面:首先,分析了型号25ZDB水泵隔振的难题,基于正负刚度并联隔振机理,设计了以连杆-弹簧机构与正簧并联的隔振器模型,建立了连杆-弹簧负刚度机构及隔振器系统的力学理论模型,给出了其弹力、刚度的特性表达式和系统零刚度的条件,应用Matlab编程软件绘制出系统连杆长度、弹簧预压缩量对其系统弹力、刚度的影响特性曲线,分析得出了随着无量纲参数r和a增大系统的零刚度区域将变宽。再次,运用非线性振动的近似解析方法分析了谐波激励下动力学特性,分别采用了采用五阶泰勒展开式和一阶泰勒展开式替代非线性项求解得出了隔振系统的响应特性表达式。期间使用S956Y型动态分析仪测得水泵的作业状态下的振动参数信号,通过试验数据与理论计算分析对比,最终确定水泵扰力的幅值为36.93N。最后,为了验证隔振器方案的可行性,运用ADAMS软件进行了运动学仿真得到谐波激励下的振幅为0.065mm,然后详细地设计了隔振器结构,制造装配了正负刚度并联隔振器的原理样机。并设计构建了试验方案和平台,完成正负刚度并联隔振器振动试验,测得了隔振系统的加速度信号,得到了隔振系统振幅响应为0.0623mm,加速度传递率为12.3%。试验数据表明正负刚度并联的隔振器可以有效的隔离水泵的振动,验证了隔振器的良好隔振性能。
【关键词】：水泵隔振 正负刚并联 动力学分析 振动试验 传递率
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38;TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 隔振技术分类及其国内外的研究现状9-15
• 1.3 论文研究的主要内容15-17
• 2 隔振器关键机构设计及力学建模17-28
• 2.1 水泵振动的特性分析17-19
• 2.2 正负刚度的原理19-20
• 2.3 负刚度机构的实现20-22
• 2.4 隔振器力学建模与分析22-27
• 2.4.1 连杆-弹簧负刚度机构的数学建模与分析22-25
• 2.4.2 连杆-弹簧正负刚度并联机构的数学建模与分析25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 隔振器振幅求解及扰力的试验28-39
• 3.1 隔振器动力学方程的建立及求解28-29
• 3.1.1 隔振器动力学方程建立28-29
• 3.2 隔振器振幅的求解29-33
• 3.2.1 谐波平衡求解方法30-32
• 3.2.2 线性求解方法32-33
• 3.3 水泵扰力的测定与试验33-38
• 3.3.1 水泵扰力产生的原因33
• 3.3.2 水泵扰力测试方案33-35
• 3.3.3 水泵扰力试验及分析35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 隔振器的设计39-52
• 4.1 隔振器参数确定39-45
• 4.1.1 力的传递率影响参数39-42
• 4.1.2 参数的对隔振性能影响及确定42-45
• 4.2 隔振器设计计算45-51
• 4.2.1 水平弹簧的设计45-47
• 4.2.2 连杆-弹簧机构及其他部件设计47-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 隔振器的ADAMS仿真与试验52-62
• 5.1 隔振器的ADAMS仿真52-56
• 5.1.1 隔振系统的虚拟样机的构建52-54
• 5.1.2 隔振系统的仿真及分析54-56
• 5.2 隔振器的试验56-61
• 5.2.1 试验方案的设计56-58
• 5.2.2 振动试验步骤58-59
• 5.2.3 振动试验参数设置59
• 5.2.4 隔振系统的隔振性能的分析59-61
• 5.3 本章小结61-62
• 结论与展望62-64
• 结论62
• 展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果67-68
• 致谢68-69

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本文编号：941441