机械设计手册:单行本·机械振动·机架设计(第六版)
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3.3 线性阻尼隔振器

刚性连接的线性阻尼隔振器系统参数及设计已见表19-5-1。本节简述弹性连接的线性阻尼隔振器的参数及设计。所谓弹性连接是指阻尼器通过弹簧连接于质体m和基础之间。

3.3.1 减振隔振器系统主要参数

表19-5-10

注:符号意义F—激振力,FF0sinωt,N;F0—激振力幅值,N;u—支承运动位移,uUsinωt,m;U—支承运动位移幅值,m;B—质量m的稳态运动位移幅值,m;δ—质量m的基础相对运动位移幅值,m;FT0—传给基础的动载荷幅值,N。

3.3.2 最佳参数选择

表19-5-11

注:1.本表按被动隔振给出各最佳参数,对主动隔振同样适用。
2.本表也适用于非线性系统,本表选择的参数均为等效线性参数。

弹性连接线性阻尼减振隔振器的最佳参数均由刚度比S决定。例如:S=10时,由图19-5-16查得ZOPA=1.35,ZOPR=2.45;由图19-5-17查得TOP=1.2;由图19-5-18查得ζOPA=1.1,ζOPR=0.62。

图19-5-16 ZOPS的关系

图19-5-17 TOPS的关系

图19-5-18 ζOPS的关系

3.3.3 设计示例

某高速离心压气机,其质量为1240kg,工作转速为2800r/min,要求设计一弹性连接线性阻尼减振隔振器,使共振时的最大绝对传递系数TAmax<3,正常工作时的隔振系数η≤0.05。

(1)确定刚度比S

TAmax=3时,从图19-5-17查得对应的刚度比S=1;当TAmax≤3时,则S≥1;为了安全起见,取S=2。

(2)确定最佳阻尼比ζOPA

S=2时,从图19-5-18查得对应的最佳阻尼比ζOPA=0.47。

(3)确定系统的固有角频率ωn

S=2,ζOPA=0.47,TA=0.05时,从隔振系数

中可以计算出对应的频率比Z=8;当η≤0.05时,;高速离心压气机的工作转速n=2800r/min,ω=293.2rad/s,所以,系统的固有角频率

(4)主支承总刚度

主支承弹簧选择四角均匀布置,每组选用3只弹簧,共用12只弹簧作为主支承弹簧,一只弹簧刚度

(5)主支承弹簧的静变量

选取δn=0.01m。因选取Sδn值两次选大,该弹簧静变量肯定满足要求。主支承弹簧设计参数K′、δn确定后,则可进行弹簧设计。

(6)阻尼器支承弹簧总刚度

K1SK=2×1.67×106=3.34×106N/m

阻尼器支承弹簧采用和主支承弹簧相同的24只弹簧,沿圆周均匀布置,见图19-5-19。

图19-5-19 弹性连接线性阻尼结构布置简图

(7)阻尼器总等效线性阻尼系数

CeζOPACc=0.47×90900=42720 N·s/m

式中 Cc=2n=2×1240×36.65=90900 N·s/m

因该高速离心压气机工作频率高,采用速度平方阻尼器是很有效的,所以,求得的阻尼系数为等效线性阻尼系数,采用4只阻尼器,每一只阻尼器的阻尼系数为:

(8)流体阻尼器的行程估计

因为传给基础的瞬时最大动载荷幅值FTmaxTAmaxF0KBmax;正常工作时传给基础的动载荷幅值FT0TAF0KB,TAmax=3时,Bmaxδn=0.0073m,所以,稳态振幅

阻尼器的正常工作行程为二倍稳态振幅,最大行程往往根据装配工艺要求确定。阻尼器设计可根据ωB进行。