減震器選型方法

隔振器自身的剛度作用是在振動時會產(chǎn)生一個與振動位移成正比的恢復力,同時隔振器自身阻尼的作用是在振動時會產(chǎn)生一個和振動速度成正比的阻尼力。在被動隔振中，良好的隔振設計可使大局部的基座或根底運動都由隔振器來吸取,即隔振的目的就是削減振動的傳遞率使基座或根底的運動干擾盡量不向被保護的儀器或設備傳播，并使儀器或設備的振動響應盡量保捋最小。隔振器最終的設計應當使隔振系統(tǒng)的固有頻率低,有可變的阻尼特性，使系統(tǒng)既不會有顯蕃的共振放大,同時又有良好的隔振效率，而且抗沖擊性能和穩(wěn)定性要好,因此,在設計隔振器的阻尼時應同時考慮隔振系統(tǒng)的隔振效率和共振放大率，而隔振器的設計就是要適中選擇系統(tǒng)隔振器的阻尼及剛度橡膠材料C值氯化丁基膠氯茉膠0.M0.30橡膠材料C值氯化丁基膠氯茉膠0.M0.30硅橡膠0.28J睛膠夭然膠0.120.07橡膠墊由于自身安裝比較便利，外形可以依據(jù)需求制作，因此，微捷聯(lián)慣組的隔振器尺寸是依據(jù)慣組的實際安裝尺寸來設計Hz10Hz7Hz以下，即由隔振傳遞率曲線可知”*1激振頻率與固有頻率的比大于時才會有隔振效果.而在實際工程中一般取2.5~4.5,2Hz7Hz°同樣隔離10Hz以上的振動噪聲時系統(tǒng)的固有頻率確定的方法同上，即在肯定范闔內(nèi)，所設計的隔振系統(tǒng)的固有頻率的伯越低，振動噪聲被隔離的頻段就越寬，因此，件設計隔振系統(tǒng)時應使隔振系統(tǒng)的固有頻率盡量偏低500g方式，每組隔振器的平均承重質(zhì)最1N以上，即每組的隔振器樂重的質(zhì)最是在125g以上。通過以上分析.結(jié)合微捷聯(lián)慣組的實際尺寸最終確定的隔振系統(tǒng)的隔按器的構(gòu)造及實3.5所示,為了使慣組在各個方向上解耦,選擇了四組硅橡膠墊，每組橡宙仿貞結(jié)果隔振構(gòu)造的固有頻凈來苕，隔振系統(tǒng)的一階固有頻率為 65.204Hz.振型如圖4.4(a)所示,慣性組合在垂直方向上即沿Y軸產(chǎn)生了線振動：隔振系統(tǒng)的二階固冇頻率為66.796Hz,振型如上圖4.4(b)所示，慣性組合沿X軸產(chǎn)生了線振動；隔振系統(tǒng)的二階固冇頻率為66.867Hz,振型如上罔丄斗(c〉所示，慣性組合沿Z軸產(chǎn)生了線振動’由丁振動耦介簡潔給系統(tǒng)引入偽運動信號，從而會影響慣導系統(tǒng)的測量粘度，因此避開或盡鼠減小振動耦合通常是捷聯(lián)慣導系統(tǒng)隔振設訂的誼耍耍求，仿真結(jié)果衣明：在線振動愉入的借況下，隔搬系統(tǒng)的祁三階固的頻率為66Hz人右即在三軸上兒乎不存在按動耦合，可以實現(xiàn)對高頻掘動的何效衰減。然血由以上車栽壞境抿動噪聲的特點可知，噪聲主要集中在低頻段，11詢的隔振系統(tǒng)的構(gòu)造，梵存在的問題是各階的固有頻率偏高，對于車載環(huán)境振動噪聲的隔離主要隔離的是中高頻的噪聲，對于低頻段的噪聲則不能隔離掉，因此就需雯對隔振系統(tǒng)的構(gòu)造來進展優(yōu)化設計。同時，由于車載環(huán)境中主要的噪聲源是垂直方向上的噪聲,因此在改進隔振系統(tǒng)的構(gòu)造時，應當首先考慮隔離掉垂自方向上的噪聲，這就耍求垂苴方向上的固有頻率耍相對減小，從而使其隔離的噪聲頻段變寬。針對以上所設計的隔振系統(tǒng)存在的問題，許先考虎如何能使隔振系統(tǒng)的垂直方向上的固有頻率降低，從而能使隔振系統(tǒng)能隔離抻更低頻段的振動噪聲。針對以上的隔振系統(tǒng)構(gòu)造還存在一個間題是隔振器的安裝方式在仿真過程中是可以直接來定義隔振器的固定面，從而到達最終的安裝方式，同時，在之前設計中實行這種安裝構(gòu)造主要是由于這種隔振器的安裝方式可以在各個方向能實現(xiàn)振動解耦,然而在實際的構(gòu)造設計中，這種安裝方式在車栽環(huán)境中還是很不便利，盡管它貝有以上所述的各種優(yōu)點㈤-呵?？蓟⒌皆谶x擇隔振方式時，應阡先保證貝有足夠的隔振效果，同時還力求經(jīng)濟合理,構(gòu)造簡潔，施I［安裝和檢修便利；并盡可能降低隔振體系的質(zhì)竄中心.以減小水平一搖擺振動，日前隔振方式主要冇四種，而以上設計的隔振系統(tǒng)構(gòu)造上要承受是其中的懸掛兼支承式隔振，III于這種構(gòu)造構(gòu)造簡單，不便利安裝等，因此，在構(gòu)造改進上首先是改進隔振捲的安裝方式，其它工種安裝方式冇;支承式隔振、懸掛式隔振以及地面屏障隔振及隔抿溝，典中,支承式隔振足隔離豎向振動的主要隔振方式，其它兩種方式都是在特別狀況下用曲。經(jīng)以上分析，首先足把隔振器的安裝方式改進為支承式隔振，相應的隔振器也需要變化,經(jīng)過調(diào)硏,打算承受YJ A型周密器件全向隔振器，其單只承載重量符合微捷聯(lián)慣組隔振系統(tǒng)的平均承載重燉，同時也適合支承式的安裝方式。隔振器的構(gòu)造尺寸如圖4.5所示：4.7系統(tǒng)的第階固有頻率11.826Hz,仿真計算得到隔振系統(tǒng)的Z11.831Hz,仿真計算得到隔振系統(tǒng)的二階振型是沿X軸產(chǎn)生的線扳動：系統(tǒng)的第-:階同何頻率24.296HzY軸產(chǎn)生的線振動。從以上務向固有頻率的大小可知，改進XY軸的振動是相互獨立的，這兩個方向定不存在振動耦介的，而YXY軸和Z軸之間的振動是存在振動耦合的。雖然改進前的隔掘糸統(tǒng)：軸的振動是相旦獨立的，但是改進后各個軸向的固有頻率相對改進誕是減小的，有效的提島了微慣組隔振系統(tǒng)的隔離噪聲的帯寬。隔振系統(tǒng)的構(gòu)造進展改進ilj次雖然改進后的隔振系統(tǒng)X個方向上是心任振動耦介的，但改進后的隔振系統(tǒng)構(gòu)造各階固有頻率都相對改進前減小了，從而能隔離掉更低頻率的振動噪聲,增加了隔振系統(tǒng)的隔離噪聲的帶寬。2隔振器性能指標確定IMU13.5,J：90100Hz,由四個隔振器支撐，IMU1.7kg,假設每個隔振器均勻承載;，則每4.105N,下面通過理論訂算，初步確定隔振器的剛度和阻尼比c隔振器的理論阻尼比確定由設計指標知隔振器共振放大率山3.5,共振放大率計算公式如下：』1一才〕+〔2荻〕2其中，彳為頻率比，g為阻尼比。山振動理論可知，、”1外界激振頻率與系統(tǒng)冋有頻率相等時，系統(tǒng)會發(fā)生共振，即：為九“1時，n<3.5,帶入上式求得^>0.156.初步選定？=0?16。隔振器動剛度確定由固有頻率介于90 100Hz由隔振器固有頻率計算公式可得隔振器的動剛度。假設被隔振設備的總重暈為W，系統(tǒng)的固有頻率為./；隔振益數(shù)口為〃，假設每個隔振器承載均勻，則隔振器在垂肖方向的動剛度為：W,《=一〔2礦〕”“g

z〔214〕Itl135.9N/nmi~167.8N/nun之間，初步選定動剛度為147N/min.-1-6IMU黎休振動，分別為六個自由度方向上的平動和轉(zhuǎn)動，也即是系統(tǒng)振動在六個自由度方向是完全解耦的。7至13階模態(tài)振型為隔掘器的局部變形。1?656.67-189.53±IMU使用的陀螺抖動頻率600Hz—800Hz圧右,Z189.53Hz，也即是陀螺抖動頻率在隔振區(qū)內(nèi)，不會消滅共振現(xiàn)象,從而該減振系統(tǒng)滿足減振要求:同4.1可見.系統(tǒng)三個自由度方向上的移動固有頻率根本相等，說明隔振器在三個IIMU產(chǎn)生圓推運動的可能。3Z軸方向剛度和阻尼取值一樣，所以，Cz=4C,Kz.4K<以慣性導航系統(tǒng)相對于基座的均方根位移％=、/E(￡)<2nuu為約朿條件，慣性導Z6I」標函數(shù)，剛度和阻尼值作為設計變量，對系統(tǒng)進展優(yōu)化。其數(shù)學表達式為mino.=y￡(z2)s.t. Q,=JE(F)<2tnm1000^^/rVKzM7000；W0.05 <0.5 (3-44)咒中，C=2g針對木例的約束優(yōu)化問題，承受廣義乘子法，將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為尢約束優(yōu)化問題，然后用了問題模型法(Sub-problem)進展優(yōu)化。設迭代次數(shù)最多為30次，I0.001,1532加速度響3-3所樂，II標因數(shù)加速度均方根變化曲3-4所示。將減扳器阻尼和沿Z向剛度值(=6309畑心丄代入，設置沿％軸、丫軸方向剛度值的范ffl1000^/?<K<7000kg/。選取剛度范麗內(nèi)任意值， 即可求出與之相對應的，系統(tǒng)愛到沿x向加速度鼓勵時，產(chǎn)生的沿;v向相對位移Q、介位移叭的均方值和線加速度左、角加速度就的均方根，以及系統(tǒng)受到沿X向加速度鼓勵時,產(chǎn)生的沿y向相對位移Q、角位移仏的均方值和線加速度y的均方根。為尋求沿X軸、丫軸方向剛度值的最優(yōu)解，以這兩個變量為設計變最,系統(tǒng)產(chǎn)生的線加速度均方根和角速度均方根中的最大值最小為丨I標函數(shù)，相對位移小于2加”為約束條件，對系統(tǒng)進展優(yōu)化.其數(shù)學表達式如下minmax(a.,oo&st.

』E(&)<2mm%=JE⑻)<2mm1000你/F</CV<7000A^/521000檢//VKyM7000畑(=44)其中，6=何召、qJE(F)、入=、W@2)、%=J%：)<4 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)振動掌握技術(shù)爭論—袁軍鋒解方程式(2.II)可得到從被減報設備傳遞到根底上去的傳遞力幅值力。冋干擾力幅值無之比，Zu/Z為力的傳遞率或稱為振動傳遞人表達式為：k/4(2抄T二A/Z)=z ,,

一…、(2-12)式中夾為頻率叱，＞a=—；◎、為激振頻率和減掘系統(tǒng)的固有頻率：彳為阻尼比。消極隔振的振源是慕礎的振動，緘振效果用設備減振后的拡幅(或振動速度、加T表示，也稱減振系數(shù)。假設振源為某X=/sin7計算式公式(2.12)完全一樣:、““⑴N，廠小即、*減振系統(tǒng)的固有頻率遠人于激振頻率時，沒有減振效果；1?1時,r=iBp減扳系統(tǒng)的固有頻率與激振頻率相近時.不但沒有減振效果而且通過減振器把振動放大，増大阻尼可以減小機器啟動和停頓過程中經(jīng)過這個共振區(qū)時的最人振棉:(3)十乂〉2時，無論阻尼大小都有減振效果，血且隨頻率比2的増加減振效果増加，在實際應用中般取加 2.5~5。2.529.O32H“慣組?？昭?9.652HY軸線振動。三階撮型固有頻46.771Hz,X86.311Hz,慣組模型沿Y軸的線振動。仿真的結(jié)果說明：在上述隔振模式下，ZX軸的角振動是相互耦Y軸的線扳動號角振動是獨立的.隔狠器的種類很多，但是針對以上要求，應用于像捷聯(lián)慣導系統(tǒng)這樣的周密儀器設1詢，市場上可供選用隔振器件冇金屬彈簧隔振器、橡膠隔振器、橡膠隔扳墊、海綿乳膠、空氣彈簧隔按器等。綜合考慮各個隔按器的