船用柴油发电机上箱体振动分析及改进设计

发布时间：2017-09-21 15:53

  本文关键词：船用柴油发电机上箱体振动分析及改进设计

  更多相关文章： 振动控制技术 固有频率 隔振器 数值模态分析 刚体模态测试

【摘要】：随着陆地资源不断地减少,越来越多的国家开始把目光转向大海,大量的轮船被投入到海洋资源的抢夺中。发电机作为轮船的动力装置和供电装置在海洋资源的激烈竞争中起关键作用,如何在恶劣环境下使持续高速运转的发电机保持良好的性能显得尤为重要。上箱体包含了发电机的冷却系统、控制系统、检测系统和输出系统,其结构强度决定了整台发电机的性能。本课题来源于某公司针对其生产的船用柴油发电机上箱体振动问题进行的改进和优化设计。上箱体的固有频率较低,且与柴油机低阶点火频率接近,极易引发共振破坏。为提高上箱体固有频率,可对上箱体进行加厚处理,但与产品轻量化的趋势相悖,产品竞争力下降。本文针对上箱体面临的这些问题,进行了初步的改进设计和最终的优化设计。通过查阅相关的参考文献,比较现有的几种减振技术的优缺点,设计了一款新的减振上箱体结构:将上箱体中固有频率偏低的冷却器进行隔振处理,以减小冷却器的振动;对上箱体壳体相对薄弱的部分通过结构改进的方法,以提高其固有频率。结合有限元数值模态分析软件和LMS实验模态测试设备分析上箱体的固有频率,大量节省上箱体改进和优化设计的成本。为验证设计的合理性,本文还采集了优化后的上箱体额定载荷下的振动数据,该数据说明了结合隔振和结构改进的减振方法对减小上箱体振动有明显的效果。本文主要研究的内容如下:(1)广泛查阅国内外有关减振技术和隔振器设计等技术研究方面的资料,分析各种振动控制技术的优劣性,结合上箱体实际情况,选用合理的减振方法。(2)对冷却器进行刚体模态测试,得出冷却器固有频率和振型。设计一种悬挂式安装方式,并设计相应的橡胶隔振器,对冷却器进行隔振保护。(3)结合有限元数值模态分析和试验模态分析的方法进行辅助设计,并对两种实验数据进行对比分析,调整有限元模态分析设置,使分析更准确合理。(4)对额定载荷运行下的新上箱体振动数据进行采集,得到上箱体和机座的振动数据,验证设计的合理性。同时,为上箱体的有限元分析设置和仍需改进的部位提供参考依据。
【关键词】：振动控制技术 固有频率 隔振器 数值模态分析 刚体模态测试
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号说明8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题的研究背景及意义9-11
• 1.3 振动控制技术的研究现状11-13
• 1.3.1 国内的研究现状11-12
• 1.3.2 国外的研究现状12-13
• 1.4 论文研究的主要内容13-14
• 第二章 上箱体振动问题探析14-26
• 2.1 上箱体振动来源分析16-19
• 2.1.1 柴油机的激振16-18
• 2.1.2 发电机的振动18-19
• 2.1.3 其它因素19
• 2.2 振动理论初步概述19-22
• 2.2.1 单自由度振动系统19-20
• 2.2.2 多自由度振动系统20-21
• 2.2.3 共振21-22
• 2.3 隔振原理简介22-23
• 2.4 模态分析理论简介23-26
• 2.4.1 数值模态分析24-25
• 2.4.2 实验模态分析25-26
• 第三章 隔振器的设计与排布26-36
• 3.1 冷却器刚体模态分析26-30
• 3.1.1 刚体模态测试实验设备简介26-28
• 3.1.2 冷却器刚体测试过程28-29
• 3.1.3 冷却器刚体模态测试结果分析29-30
• 3.2 冷却器安装方式的改进设计30-33
• 3.2.1 悬挂式安装设计30-31
• 3.2.2 悬挂式安装的谐振分析31-33
• 3.3 隔振器的设计33-36
• 3.3.1 隔振器的选材33-34
• 3.3.2 隔振器的参数计算34-36
• 第四章 上箱体改进设计36-56
• 4.1 上箱体数值模态分析36-45
• 1.1.1 发电机FEM模型的前处理37-41
• 1.1.2 发电机模态分析的加载与求解41
• 1.1.3 发电机模态分析的后处理41-45
• 4.2 上箱体改进设计45-56
• 4.2.1 改进后上箱体的数值模态分析45-48
• 4.2.2 改进后上箱体的实验模态分析48-56
• 第五章 上箱体优化设计56-74
• 5.1 优化后上箱体数值模态分析56-59
• 5.2 优化后上箱体实验模态分析59-69
• 5.3 发电机振动数据检测及分析69-74
• 第六章 工作总结与展望74-76
• 6.1 论文的主要工作内容总结74-75
• 6.2 本课题研究的展望75-76
• 参考文献76-79
• 个人简历在读期间发表的学术论文79-80
• 致谢80

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本文编号：895483