SU型隔振器的设计和研究

　　1　引　言

　　船用设备或浮筏使用的隔振器,不仅要具有良好的隔振性能,而且要满足抗冲击的要求,本文介绍的SU型隔振器,固有频率低、阻尼大、安装方便,既具有良好的隔振性能,同时当遇到冲击输入时,能产生较大的变形,吸收耗散较多的冲击能量,合适的抗冲击结构,能满足船舶设备抗冲击的要求。

　　2　SU型隔振器的结构模型

　　新设计研制的SU型隔振器的结构如图1所示,它由几组双U型金属弹簧片,其间充以特殊合成的高分子阻尼材料组成的弹性支承。其结构尺寸,特性参数除满足设备的隔振要求外,还应满足设备的隔冲击要求。

　　3　性能参数指标的设计

　　冲击隔离的主要目的是减小外来冲击加速度,而其中弹性支承的特性参数决定了隔冲效果的好坏,要设计一个既具良好的隔振冲性能,又具抗冲击强度的隔振器,其优选指标有:固有频率、阻尼、最大允许变形和结构强度等几项,根据实船抗冲击设备及浮筏系统的要求,提出抗冲击隔振器的技术性能参数指标为:

　　额定载荷3200N～4500N

　　结构阻尼0.25

　　固有频率6～8Hz

　　最大冲击变形50mm

　　静变形8～12mm　隔冲效果≥90%

　　4　计算方法

　　SU型隔振器属复合型隔振器,其结构有一定的复杂性,故设计各参数难以用解析方法计算,应用有限元计算法来计算确定。设计阶段,对样品的初步方案的性能,经理论上的分析、修正和筛选,最后确认样品设计的具体结构参数。其具体计算框图如图2示。

　　4.1　隔振器结构参数的确定

　　从抗冲击的角度出发,SU型隔振器结构和性能的确定,主要考虑以下两个方面:一是最大冲击变形的需要,二是保证隔冲效果的固有频率和阻尼。前者主要取决于隔振器的高度和运动空间,而后者则取决于隔振器的结构形状,弹簧片参数(宽度、长度、厚度、弧度),填充的高分子阻尼材料性能。在SU-320和SU-450隔振器初步方案中,通过分析、估算和筛选、确定此隔振器的结构尺寸(见图1)。首先确定隔振器结构的大小、高度和形状。

　　4.2　SU型隔振器的有限元建模说明

　　图3是SU型隔振器的有限元模型。图3a为有限元网络图,因为对称结构,只取一半分析。图3b为其截取及约束来说明。根据该隔振器的实际变形情况,将5678面上的点作固定约束,而1234面上的节点仅释放Y方向的线位移,其它均匀约束。模型中该隔振器的金属簧片采用薄壳单元,而上下压板则采用三维块单元,对SU-320隔振器,其划分270个节点,由207个壳单元,16个块单元组成。而SU-450隔振器,共划分270个节点,由204个壳单元和16个块单元组成。