运用tmd控制舰船设备振动的研究

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1、分类号：TH113.1密级：公开UDC：621.8编号：S201570403中国舰船研究院硕士学位论文运用TMD控制舰船设备振动的研究作者：李海涛指导老师：王强研究员学科专业：轮机工程上海船舶设备研究所二0一五年三月分类号TH113.1密级公开UDC621.8编号S201570403硕士学位论文运用TMD控制舰船设备振动的研究StudyonthevibrationcontrolofmarineequipmentbyTMD指导老师姓名：王强职称：研究员学位申请人姓名：李海涛申请学位级别：工学硕士专业名称：轮机工程研究方向：设备振动噪声控制论文提交时间：

2、2015年3月培养单位：上海船舶设备研究所学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师的指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究做出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权声明中国舰船研究院和上海船舶设备研究所有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复印件及电子版，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和上海船舶设备研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：公开□内部□秘密□，在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中国舰船研究院硕士学位论文摘要船用设备的低频振动控制一直是振动控制中的一个难点，虽然设备的低频振动经过隔振系统后会有部分衰减，但是其主要激励频率的振动仍然存在，所以控制船用设备低频振动的首要问题是控制低频段主要激励频率的振动。船用设备低频振动的主要激励频率是轴频与倍频

4、。吸振是一种有效地控制机电设备低频振动的技术，其在工程中的应用形式主要是调谐质量阻尼器(TunedMassDampers，i.e.TMD)。TMD是一个由质量块，弹簧和阻尼器组成的振荡系统，工作机理是通过质量块与弹簧用来提供惯性力，以此来控制被控结构的振动。本论文设计一套陆上模拟装置并用其模拟船用设备，以降低模拟装置的低频振动为目标，设计了两种结构形式的TMD原理样机，并应用TMD控制模拟装置的主要激励频率的振动，通过理论计算分析，并结合大量的试验进行综合对比验证，研究了质量比、频率、阻尼比以及安装位置对吸振效果与鲁棒性的影响。最终设计了一种满足工程

5、交付使用的环形TMD，用于解决压缩机机组轴频振动超标问题。主要研究内容及成果如下：1.分析舰船设备低频振动特性，设计一套陆上模拟装置，用其模拟舰船设备的低频振动特性，该装置由工作机组、隔振系统等组成。工作机组选用调频电机，隔振系统包含一套单层隔振系统，为了研究模态频率对吸振效果与鲁棒性的影响，陆上模拟装置在设计时，使其第一阶弹性体模态频率接近或远离激励频率。2.应用多刚体动力学分析方法，研究了质量比、阻尼比、TMD频率对吸振效果与鲁棒性的影响，并在此基础上以陆上模拟装置为研究对象，应用谐响应分析重点研究安装位置对吸振效果与鲁棒性的影响，并且验证质量比

6、、阻尼比以及TMD频率对吸振效果与鲁棒性的影响。研究表明，安装位置与布置方式对吸振效果有显著的影响；增大质量比，减小阻尼比均能增加吸振效果与鲁棒性，而TMD频率的偏移仅影响激励频率处的吸振效果。3.设计悬臂梁TMD与橡胶TMD两种不同结构的TMD原理样机，应用模态提取法计算悬臂梁TMD的有效长度以及应用模态提取法、静刚度法方法估算橡胶TMD的橡胶硬度。通过与试验实测值进行对比可知：应用模态法可以准确的估算悬臂梁TMD有效长度；模态法与静刚度法均可以准确地估算橡胶TMD的-I-运用TMD控制舰船设备振动的研究橡胶硬度，并且以两种计算方法估算的橡胶硬度的

7、平均值作为试投硬度与实际硬度的误差更小。4.应用陆上模拟装置进行TMD试验分析，并与理论分析结果进行对比，研究表明，安装位置与TMD布置方式对吸振效果均有显著地影响，最佳安装位置的选取不仅与振动加速度响应、传递路径有关，安装位置的局部模态对吸振效果也有影响；TMD频率对吸振效果有显著地影响；增加质量比与减小阻尼比均会使得吸振效果与鲁棒性逐渐增大；当控制多个激励频率的振动时，可以针对不同频率安装TMD进行振动控制；当主系统安装TMD后，低频隔振效果会变好，从而全频段隔振效果会变好。5.借鉴两种TMD原理样机的特点，考虑到机组的实际工作环境与可靠性的要求

8、，设计了一种满足工程交付使用的环形TMD，并应用其解决了压缩机机组轴频振动超标的问题。通过以上工作，总结了一