某型隔振系统弹性支撑高度调整的优化分析

    动力系统中的齿轮箱在工作运行过程中产生的振动和噪声成为舰船振动、噪声来源的主要部分[1]。降低齿轮箱的振动、噪声的一个有效方法是在齿轮箱的基座上安装隔振系统,但隔振系统使得齿轮箱的安装调整变得复杂。齿轮箱作为给主机传递动力的部件,必须保证在安装后达到校中的基本要求[2],否则会在运行过程中产生额外的振动和噪声,减少动力系统各部件的工作寿命。船厂安装齿轮箱的步骤首先是在基座上布置好隔振器,然后再安装齿轮箱,之后进行校中测量,如果不要求就要对隔振系统进行调整。调整的过程主要是对隔振器上的垫片进行加减,从而达到要求的高度和角度。由于舰船动力系统的齿轮箱庞大而笨重,调整十分艰难。而且齿轮箱下的隔振器一般数目较多(少则十几个,多则几十个),调整起来非常麻烦,有时甚至达不到校中的要求,目前齿轮箱的弹性安装逐渐成为研究重点[3]。为此,考虑对隔振系统弹性支撑的高度调整进行优化分析。

    1 齿轮箱安装前参数的测量

    1.1 齿轮箱重量和重心位置的测定

    确定齿轮箱的重量和重心位置的方法有两种:¹由齿轮箱的制造商提供;º由船厂测量计算[4]。测量可用多个测力计进行,根据测量的数据可计算出齿轮箱的重量和重心位置,见图1。

    在A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B48个点放置测力计,可求出重心G的坐标以及G的大小。

    具体步骤如下。

    设A4为坐标原点,且各放置测力计位置的坐标值为已知。由图1的对称关系可知各点的坐标为A1(0,d1)、A2(l2,d2)、A3(l2,d3)、A4(0,0)、B1(l1,d1)、B2(l1,d2)、B3(l1,d3)、B4(l1,0)。设各点测力计的读数分别为:NA1、NA2、NA3、NA4、NB1、NB2、NB3、NB4,可求得重心重量和重心坐标:

    1.2 隔振器静刚度的精确测量

    要计算各隔震器的被压缩长度必须先测得各隔振器的静刚度。目前有实验的方法进行求取。也有学者提出通过测量隔振器的硬度从而求得隔振器的静刚度的方法[5]。测得各隔振器的静刚度值后,可以按照一定的方法进行布置。至此,准备工作已经完成,下一步就是安装、调整。

    2 理论计算

    隔振器的安装调整是一项十分复杂的工作,原因在于可调整的变量过多,某个变量的变化会引起其他变量的变化。为此,需要建立一个既能说明问题又简单明了的模型。

    2.1 模型分析

    为了分析方便,取4个隔振器及齿轮箱进行建模。将隔振器简化为4个理想弹簧,这时齿轮箱底板简化为一受力的矩形薄板,并且考虑作用其上的重力为集中载荷,校中要求就是齿轮箱的左右倾斜偏差角度以及高度误差在许可的范围内,见图2。