船舶减振器介绍课件

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1、振动被动控制,船舶减振器介绍,1船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,船舶减振装置用途: (1)减振，即减少船舶机械设备工作时传递给船体结构的振动，降低船舶的水下噪声辐射。 (2)抗冲击，即减小来自船体的冲击振动对设备的影响。 (3)减少设备所受的来自船体支承结构及由螺旋桨旋转产生的强烈低频振动的影响。,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,减振器一般可分为以下几种： (1)橡胶金属减振器 橡胶金属一体式减振器、橡胶金属装配式减振器及橡胶金属装配一体式减振器; 由橡胶元件粘贴在减振器金属部件或由橡胶元件和金属部件装配而成。 (2)金属减振器 由金属纤维或金属丝团、金属网或多孔金属制成，包括金属弹簧

2、减振器，钢丝绳减振器等。,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,(3)气动减振器， 采用气体作为弹性构件的减振器。 (4)聚合物材料减振器， 采用合成聚合材料做弹性元件的减振器。 (5)电磁式减振器和磁液式减振器， 运用磁场来构成弹性的可控减振器。 (6)智能减振器， 运用智能材料和现代控制理论的可控减振器。,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,注:A代表优秀;B代表良好;C代表合格;D代表不合格,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,注:A代表优秀;B代表良好;C代表合格;D代表不合格,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,减振器按其性能是否可控又可分为可调式减振器和不可调式减振器。 可调式减振器

3、一般指能自动调整其自身固有频率及承载能力的减振器。 不可调式减振器是指不能自动调整其自身固有频率及承载能力的减振器。,船舶减振抗冲元件的用途、类型及性能,船舶减振元件的选取一般应满足与船舶建造、使用及修理时的工艺条件相关的一系列专门要求。 最基本的要求是: 保管期为3年5年，使用期不少于10年; 确保具有最小的质量和尺寸、结构简单、价格便宜。 便于安装、更换和管理使用。,2橡胶金属减振器,橡胶金属减振器即是利用橡胶弹性及阻尼耗能作用达到减振目的的一种减振装置。橡胶类型不同，其弹性及损耗特性也有较大差异，橡胶金属减振器的性能也有很大差异。常用的橡胶： 天然橡胶（NR)、 丁苯橡胶(SBR)、 顺

4、丁橡胶（BR)、 丁腈橡胶（NBR)、 氯丁橡胶（CR)、 丁基橡胶（IR)、 乙丙橡胶(EP-DM)等。,橡胶金属减振器的工作原理及物理特性,橡胶金属减振器安装于设备与船体基座之间，当设备工作产生振动或船体结构振动向设备传递时，由于橡胶金属减振器的存在，其振动分量的传递将有很大改变。 一方面，当振动频率大于几倍橡胶金属减振器固有频率时，该振动将因橡胶金属减振器的存在而减小，从而达到隔振的目的;（隔振曲线） 另一方面，橡胶材料为黏弹性材料，具有损耗特性，设备振动时也将损耗部分能量，导致振动的衰减。,橡胶金属减振器的工作原理及物理特性,橡胶金属减振器种类繁多，与金属弹簧相比具有以下特征： (1)

5、橡胶金属减振器中硫化橡胶的弹性范围非常大，弹性模量较金属材料下降许多。 硫化橡胶的伸长率可以达到500%以上，其剪切弹性模量为0.5MPa3.0MPa(钢的弹性模量约为80GPa)。 (2)硫化橡胶形状选择较为自由，可在相当宽的频带范围内对减振器各方向的弹性系数加以调整，并可获得弯曲、扭曲、翘曲的弹簧作用。 (3)硫化橡胶的损耗特性远大于金属材料，其材料的振动衰减性较好，可减小系统共振频带。,橡胶金属减振器,橡胶金属减振器种类繁多，与金属弹簧相比具有以下特征： (4)可较容易地得到非线性弹簧特性。 (5)橡胶可与金属牢固粘合，减振装置的安装部分与橡胶能够设计成为一个整体，可以获得结构紧凑的减振

6、装置。 (6)通过橡胶的柔软性还可减小减振装置与构件结合部分的装配尺寸误差，具有不开脱的优点。 (7)耐热、耐寒、耐油等方面比金属弹簧差，需注意使用的环境条件，同时应充分注意橡胶材质的选择。,橡胶金属减振器的分类,橡胶金属减振器按其用途大致可分为: (1)支承各种装置的狭义的橡胶金属减振器； (2)以吸收冲击为目的的橡胶金属缓冲器；,橡胶金属减振器的分类,橡胶金属减振器按其用途大致可分为: (3)作为机械作动部件使用的橡胶弹簧； (4)消除特定振动频率振动的动减振； (5)橡胶联轴节；,常见的橡胶金属减振器,1.AKCC型船舶橡胶金属减振器 减振器以结构简单、使用（包括在极端条件下）极其可靠、

7、隔振能力强、安装方便等著称。该型减振器主要用于船舶机械及设备的抗冲击及减振中，并能在-570范围内，在滑油、淡水和海水溅落情况下也能可靠工作。,橡胶金属减振器,2.Kleber型船舶橡胶金属减振器 由法国Kleber-Colombes公司生产的船舶主机减振器，内部装有一种内置式弹性限位器（限制极限变形量）。该减振器覆盖的载荷范围很宽，固有频率约为5Hz5.5Hz。,橡胶金属减振器,Kleber减振器有如下两种： 1）装配式减振器(静载荷550N14kN); 2）用硫化胶合法将橡胶部件固结在减振器金属部件上的一体式减振器（静载荷800N190kN)。,橡胶金属减振器,3.Vibmar型船舶橡胶金

8、属减振器 一种供主机及辅机使用的一体式橡胶金属减振器。该型橡胶金属减振器主要包括ESN和ELA系列，结构上形似截头锥体，其承受剪切的弹性元件用硫化胶合法与螺旋弹簧或环形金属板固结为一体。,橡胶金属减振器,3.Vibmar型船舶橡胶金属减振器 ELA系列橡胶金属减振器有螺旋弹簧和橡胶弹性筒并联而成，为提高阻尼性能，装有螺旋弹簧的减振器内腔充填有黏弹性液体。,橡胶金属减振器,其他船舶橡胶金属减振器， 朴茨茅斯（Portsmouth), EES、 马雷岛（MareIsland)减振器等。,3气动减振器,在柔性密闭容器中加入压力气体（一般指空气），当气体弹性变形时，利用内部气体压缩反力、因气体变形有效

9、受压面积改变而增加的反力， 来提供弹性恢复力的一种减振器。,3气动减振器,气动减振器作为隔振支承装置使用时具有： (1) 能提供很低的共振频率，一般为3Hz，在结构和布局合理的情况下甚至可以达到1Hz。 由于空气弹簧是通过空气弹簧橡胶气囊中压缩空气的压力变化取得隔振效果的，尤其是高频振动有着极佳的效果。,3气动减振器,气动减振器作为隔振支承装置使用时具有： 可有效避免橡胶减振器高频隔振时因驻波现象而导致高频隔振效果下降的弊端。,气动减振器,根据气动减振器的承载能力是否可调可将气动减振器分为可调的和不可调的两种。 承载能力不可调的气动减振器称为不可调气动减振器，其可以是单气室也可以是双气室的。,

10、气动减振器,双气室气动减振器的气室分为主气室（工作室）和附加气室（阻尼室），两者之间装有节流阀。 当单气室结构（在一定的气室容积内）不能满足对隔振系统固有频率的要求时，一般采用双气室。对于不可调的气动减振器，通常设计成额定髙度下具有额定承载能力。,气动减振器,而对于承载能力可调的气动减振器称之为可调气动减振器，其一般设计成双气室形式。承载能力的变化一般是通过改变阻尼室的容积实现的。 除工作气室和阻尼外，这种可调隔振器还应有独立的能源系统，来改变阻尼室容积，保持工作室高度的稳定。,气动减振器,通常，船用气动减振器至少由一个橡胶囊和一套金属部件组成。减振器金属部件一般为上、下底座。,(a)圆形气囊

11、（PKO)减振器 （b)AriPK-500-1A减振器 1-圆形气囊;2-上底座；3-下底座。,气动减振器,枕状气囊减振器,或是与橡胶囊连成整体组成减振器的活塞和壳体。,气动减振器,在构造上气动减振器主要分为囊式和膜式。 囊式气动减振器是由橡皮膜制成的提灯（灯笼）形结构， 可以由一段或由数段串接而成， 称之为单曲、双曲或多曲囊式气动减振器。 在各段之间镶有金属轮缘，借以承受内压张力的作用。,气动减振器,膜片式气动减振器,膜式气动减振器的构造是在金属外筒与内筒，或缸筒与活塞之间放置橡皮膜，通过膜的变化实现整体伸缩。在外筒的内壁与外筒的外壁上预先给出适当的倾斜或曲面，据此橡皮膜伸缩时可沿该壁面发生

12、变形，受压面积随变形而变化，这就获得在标准高度下很软，而在大位移时变硬的特性，即合适的非线性弹簧特性。膜式气动减振器又分为约束膜式和自由膜式。,减振器选择方法,在对船舶设备减振器进行选型时，除需考虑其减振效果外， 一般还应考虑其使用环境的要求， 因为这些减振器通常是在极限温度和具有腐蚀性介质（燃油、滑油、海水、有机溶剂）条件下工作， 在核潜艇中， 需要在高放射条件下工作。 采用单一形式的减振器满足船舶中存在的各种实际需求是不可能的， 减振器选择要考虑具体情况。,金属减振器,金属减振器就是一种新型的阻尼减振器， 其特别适用于极端严酷工作环境下的缓冲、阻尼、减振、密封结构。 美国早在20世纪60年

13、代就已经在武器装备上大量使用，并广泛应用于高温、高压、高真空、超低温及剧烈振动下的减振等问题。,金属减振器,金属减振器与其他类型的减振结构相比具有其独特的优越性， 如:其特性实际与使用温度无关 （根据产品目录中介绍，金属减振器的使用温度范围为); 具有防火安全性; 不易受腐蚀性介质的影响; 能在高辐射区和严重辐射区长时间工作。 由于对腐蚀性介质和使用条件不敏感，无需对减振器进行特别的维护保养， 金属减振器适合在某些恶劣工作环境下使用。,金属减振器-钢丝绳减振器,钢丝减振器是由钢丝绳绕制而成的， 将钢丝绳绕成弹簧状，固定在弹簧母线布置的两块金属板之间。 每个钢丝绳减振器都有各自的特性， 这些特性

14、依钢丝绳的直径、每匝中钢丝的数目、钢丝绳的长度和扭绞角度以及减振器中的钢丝绳匝数而定。,金属减振器-钢丝绳减振器,由于钢丝之间有相当大的自由行程，相互之间的干摩擦使其具有很大的阻尼，这种减振器能有效地吸收冲击载荷。由于钢丝绳减振器具有很大承载能力，同时具有很大柔度，具有广泛的应用范围。（库伦阻尼）,金属减振器,钢丝绳减振器的特性曲线呈非线性，其刚度依外加载荷而定。 钢丝绳减振器的典型“力-变形”，负载特性曲线如图所示。 一般表示这类减振器主要性能的有两个部分。 在初始部分(“振动”部分一小位移），减振器具有足够大的刚度。,金属减振器,随着作用力幅值增大，减振器刚度减小，结果其固有频率降低。 在

15、冲击载荷时，初始位移大（“冲击”部分），因此减振器刚度小，依靠相当大的变形来吸收能量。,金属减振器,减振器的压缩量达到其额定高度的75%左右时，刚度又开始增加。然而，这时冲击加速度已减小，大部分冲击能量被吸收（耗散掉）。与其他型式减振器不同，钢丝绳减振器的耗散特性曲线在整个容许范围内是均匀的，这能有效地让冲击载荷降到所需的范围。,金属减振器,如何使得减振器随着时间的流逝仍能保持性能的稳定，成为钢丝绳减振器的较为复杂的问题，也就是说减振器不会因为持续静载荷和动载荷的作用而下沉。 要解决这一问题，在制造钢丝绳和减振器主要元件以及在装配减振器本身时应该保证严格的工艺标准和稳定品质。,金属减振器-弹簧

16、（板簧）式金属减振器,舰用弹簧式单匝减振器就是弹簧式减振器中的一种。 它是紧固环向外弯曲的单匝圆柱形弹簧。 这类减振器主要用于各种仪表、仪器和轻型设备的抗冲击装置中。,金属减振器,常见的板簧式减振器是金属组合式减振器和板式减振器， 它们是装配式金属簧元件在组合式减振器中由4组叠板弹簧构成，在板式减振器中由一组O形叠板弹簧构成。船舶中常用的板簧式减振器的额定静载荷为392N3920N，其自程也较小（在z轴和y轴向为35mm 40mm，在x轴向为10mm 15mm)，阻尼也相对较小,金属减振器,弹簧（板簧）式金属减振器的一个主要缺点是阻尼小。 某些组合式减振器曾试图通过将一组叠板放入滑油介质中来增大阻尼。叠板相互位移和变形时，滑油在板间空隙中会因黏性摩擦而引起损失增大。 会出现都非常熟悉的液压阻尼器的效应，即随着振动频率的增大,液体停止流动，减振器开始表现为像刚体一样，从而丧失减振能力。 从30Hz70Hz开始，这种充油减振器就会出现无减振效果的现象（依减振器结构而定）。,浮筏隔振系统,单层隔振系统的优点是简单而有效，但也存在两个方面的不足: 一方面