减振技术论文范文

时间:2023-03-07 01:33:21

减振技术论文

减振技术论文范文第1篇

聚氨酯浮置板整体道床轨道是一种新型低噪声、低振动的轨道系统,它是奥地利GetznerWerksGmbH公司在隔振技术领域研发的又一新项目,先后在德国柏林、韩国首尔、美国纽约、新加坡及香港铁路线路中有着成功的经验。结合我国地铁轨道结构设计形式,聚氨酯浮置板整体道床轨道系统构成主要由道床侧墙、聚氨酯浮置板减振垫、道床轨枕及混凝土道床结构等部分组成。聚氨酯浮置板减振道床由道床两侧侧墙和结构基底构成槽形状,在侧墙及基底处满铺聚氨酯减振垫,形成槽形聚氨酯减振垫层,在槽内按照标准轨枕间距布置轨枕并浇筑整体道床,在承轨台中部浇筑承重凸台,使其满铺的减振垫与其道床结构组合连接形成聚氨酯浮置板减振道床轨道系统。聚氨酯浮置板整体道床轨道属于轻型中等级减振道床轨道系统,而钢弹簧浮置板属于高等级减振整体道床轨道系统。其钢弹簧减缓振动是依靠隔振桶中预设的弹簧系统,在承受列车运行过程中产生的活载时,靠弹簧系统收缩减缓对轨道及传递至道床的振幅,从而有效起到减振作用;而聚氨酯浮置板则依靠自身设计的微孔收缩反弹,将承受的振幅在传递至减振垫表面时给予削弱,从而起到减振降噪的功效。减振原理:聚氨酯浮置板整体道床轨道系统通过聚氨酯减振垫支撑在混凝土道床底部及两侧,车辆荷载作用在整体道床上,之后通过整体道床承轨台及承重凸台将所受荷载传递于聚氨酯减振垫,这样就形成了一个质量-弹簧减振系统,通过减振垫材料达到减振降噪的目的。聚氨酯浮置板减振道床轨道与普通整体道床轨道相比较,实现了减振材质轻量级的弹簧系统,从而提高了减振降噪效果。通过理论分析及试验,该系统减振降噪效果可达15dB,其减振频率在22Hz以上,在70~125Hz频率段减振效果最为显著,测试基底铺设的减振垫在发生最大减振量100Hz时,其处的加速度超级插入损失为38.17dB。

2聚氨酯浮置板整体道床轨道试验效果

2.1减振效果试验对比

针对首次使用于城市轨道交通工程中的聚氨酯浮置板整体道床进行的一系列测试,通过将地下线普通整体道床与之对比,其普通道床铅垂方向的振动级最大值达到72.6dB,而聚氨酯微孔弹性减振垫,铅垂方向的振动级最大值减小到57.0dB,该值低于《城市区域环境振动标准》中对于居民文教区昼间70dB,夜间65dB的要求,减振效果明显。

2.2聚氨酯浮置板减振轨道系统测试结论

对于施工完成的聚氨酯浮置板整体道床轨道减振垫测试时,在大于22Hz的频率段上其插入损失值>0,说明满铺于道床基底的减振垫减振工作频率为22Hz以上。而在70~125Hz频率段内减振的效果最为明显,最大减振量发生在100Hz处,基底测点在100Hz处的加速度级插入损失为38.17dB,基底测点2的Z振级插入损失为21.37dB,基底测点5的Z振级插入损失为20.97dB,两者平均值为20.17dB。测试结果最终表明:

(1)试验轨道系统自振频率为16.4Hz,理论计算结果为14.8Hz;

(2)减振工作频率为22Hz以上;

(3)在70~120Hz频率段内减振效果最为明显,最大减振量发生在100Hz处,基底测点在100Hz处的加速度级插入损失为38.17dB;

(4)基底测点Z振级插入损失为15.98dB(根据国家标准GB10071—88,分析频段取1~80Hz);

(5)基底测点Z振级插入损失为21.17dB(根据行业标准JGJ/T170—2009,分析频段取4~200Hz)。由此表明,聚氨酯微孔浮置板减振材料与道床整体形成了一个质量弹簧系统,其聚氨酯微孔减振垫具有最低的动静态刚度比和对车辆运行过程中产生振幅降低的性能,对于微孔减振垫材料在支撑上部道床结构部分传授的荷载时,动态刚度可能还会由于振幅频率和荷载的大小产生较小的变化,采用在槽形道床基底及侧墙范围内铺设减振垫,又可称之为全表面弹性支撑弹簧系统,相当于超临界频率范围内,可将结构传播噪声平均减缓至30dB范围内,实现城市轨道交通工程减振目的。

3聚氨酯浮置板整体道床轨道技术应用

3.1聚氨酯浮置板减振垫轨道系统铺设方式及施工流程

聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统施工中,在奥地利聚氨酯微孔弹性材料专家的支持和现场指导下,对于铺设施工方案进行了多次调整细化,以确保铺设的侧墙减振垫和基底减振垫完全呈隔离状态,避免刚性搭接,形成声桥,影响减振效果,打破常规轨道施工方式,以“先附属后主体”方式完成减振系统铺设。在聚氨酯减振浮置板整体道床轨道系统施工中,对铺设轨道的结构底板找平处理完成后,进行整体道床侧墙施工,对侧墙施工的位置、几何尺寸精度严格控制直至检测修正完毕后,铺设聚氨酯微孔减振垫材料,随后采用“机械铺轨法”先进行一次性浇筑整体道床,待强度满足要求后,绑扎道床凸台钢筋并浇筑完成聚氨酯浮置板整体道床轨道施工,完成聚氨酯浮置板整体道床浇筑施工。

3.2聚氨酯浮置板减振垫轨道系统铺设要求

(1)基底清理:对于铺设聚氨酯浮置板减振垫地段,必须对结构基底进行找平和清洁,对于不平整度控制在±4mm以内进行验收,同时避免基底表面出现尖锐突起,损坏材料,同时对于结构底板必须保证不能有可见的水,对于渗水、结构漏水处必须及时处理,确保结构底板干燥。

(2)不同结构形式铺设:对于盾构形式的弧形基底,减振垫作为一个整体(没有底垫与侧垫之分)铺设减振垫必须达到规定高度,通过测量确定两段无误后即可定位;对于矩形的槽形结构基底,应当首先铺设底垫,然后铺设侧垫,其减振垫的下表面必须与精确处理平整的结构底部密贴接触。

(3)当轨道板减振垫铺设完成之后,侧垫上部与轨道板和基底侧面之间的接头空隙处要用专用的密封胶进行密封,保证侧墙及结构底板的减振垫形成一个整体,保证减振垫在道床浇筑完成后形成的质量-弹簧系统发挥其减振降噪性能。

(4)减振垫底垫和侧垫铺设完毕后,可以作为浇筑模板在上面浇混凝土道床。浇筑前应当根据轨道板的设计对其进行配筋。为了防止钢筋头对减振垫造成损坏,可以在钢筋和减振垫之间放置一些支撑块,予以支撑抬起钢筋,避免钢筋直接接触减振垫表面层。

(5)浇筑前对轨道进行几何尺寸调整时,支撑轨道的支撑架丝杠在调整过程中产生竖向力,避免支架调整轨道几何尺寸时破坏已铺设完成的聚氨酯减振垫,在支架丝杠下垫上预先加工的丝杠扭力防护垫板,调整时丝杠落在防护垫板中心,同时要求在丝杠上要预先穿好PVC管,便于浇筑道床完成后,可方便取出丝杠。

4施工过程中质量控制的难点

(1)道床钢筋绑扎焊接作业时产生焊渣,焊渣烧伤减振垫是个难题,通过铺设浸湿养生棉布或浇水降温的形式,可避免钢筋焊接时电焊的焊渣烧伤减振垫的问题,严格确保聚氨酯减振垫外观完好无损,可全面发挥减振垫减振作用。

(2)道床侧墙与道床分为2次浇筑施工,且侧墙与道床间夹有25mm厚度的聚氨酯减振垫,受列车行驶过程中产生的振动荷载,道床浮动,容易造成残渣及积水顺减振垫两侧流入减振垫层,造成对减振垫侵蚀破坏。为解决此问题,采用具有柔韧性较强的玻璃胶对25mm厚度的减振层密封,进行防水沥青包裹共2层密封,以确保减振道床的有效性。

(3)为确保聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统的铺设精度,提出“先附属后主体结构”施工方式。通过精确控制施工的附属结构即侧墙作为减振整体道床系统的基准保证,控制整体道床轨道施工精度。根据其聚氨酯减振系统需要,在线路中心线两侧每2.5m各设置1对测量基标;以基标精确定位侧墙中心线,并设置侧墙高程控制桩,按照侧墙结构设计尺寸施工浇筑,完成后两边侧墙与结构地板形成槽形,检查结构尺寸满足减振结构系统铺设要求后铺设减振系统,附属结构的精度直接影响减振道床结构精度,对此采取设置成对基标级附属结构控制桩的方式保证施工数据精确性。

5结语

新型聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统在重庆轨道交通会展支线轨道工程中通过最终试验测试,测试效果良好,完全能够满足轨道减振降噪要求。随着减振轨道技术的不断发展,今后减振轨道施工技术将会不断完善和优化。

减振技术论文范文第2篇

关键词:发动机、机器、高科技、性能

Abstract: with the rapid development of national economy, automobile production increased year by year, our country more and more cars, cars are more and more complex. Especially the rapid development of science and technology, the automobile industry competition has changed from single performance competition steering performance, environmental protection, energy saving, comprehensive competition. Only the automobile engine, to cope with the world energy crisis and reducing the environmental pollution, the research and development work has focused on reducing fuel consumption, reduce emissions, lightweight and reduce wear and so on, to optimize the technology will be widely used in these studies.

Keywords: engine, machine, technology, performance

中图分类号:S219.031文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

发动机是一部由许多机构和系统组成的是将某一种型式的能量转换为机械能的复杂机器。其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能,再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。而汽车发动机是汽车的动力装置。由机体、曲柄连杆机构、配气机构、冷却系、系、燃料系和点火系(柴油机没有点火系)等组成。按燃料分发动机有汽油和柴油发动机两种。按工作方式有二冲程和四冲程两种,一般发动机为四冲程发动机。

随着世界能源问题和环境污染问题的日趋严重,飞机及汽车作为污染环境和消耗能源的大户,备受人们的关注。发动机燃烧过程直接影响节能和环保,对发动机燃烧过程优化的研究越来越受到重视。

发动机设计以结构、热力、燃烧、强度、振动、流体、传热等多个学科为基础,可变因素多,随机性大,是一个可变互耦系统的优化问题。多学科设计优化通过充 分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应,获得系统的整体最优解,因而在发动机传统设计流程图上有很大的应用优势。

发动机的优化涉及到多个目标,与单目标优化问题不同的是这些目标函数往往耦合在一起,且每一个目标具有不同的物理意义和量纲。它们的关联性和冲突性使得对其优化变得十分困难。多目标优化方法可以分为如下两大类并且已在发动机的优化设计中得到了应用。1.基于偏好的多目标优化方法此方法根据工程实际的具体情况,首先选择一个偏好向量,然后利用偏好向量构造复合函数,使用单目标优化算法优化该复合函数以找到单个协议最优解。如利用线性组合法对发动机的悬置系统进行多目标优化;利用加权法对液体火箭发动机的减损和延寿控制进行多目标优化。2.基于非劣解集的多目标优化方法 此方法首先需要找到尽可能多的协议解,然后根据工程实际情况,获得决策解。相比基于偏好的多目标方法,该方法更系统、实用和客观。如通过多目标遗传算 法,以单位推力、耗油率等为目标函数对航空发动机总体性能进行优化;基于多目标遗传算法对固体火箭发动机的性能和成本进行优化。在发动机的生产及实际使用中,总是存在着材料特性、制造、装配及载荷等方面的误差或不确定性。虽然在多数情况中,误差或不确定性很小,但这些误差或不确定性结合在一起可能对发动机的性能和可靠性产生很大的影响。对于此类不确定性问题的优化,传统的优化方法已无法解决,而必须求助于不确定性优化方法。 随着发动机质量越来越轻,而其功率和转速不断提高,振动和噪声问题越来越突出。振动不仅影响到发动机自身的强度和性能,而且会给车辆整体寿命和乘客舒适 性造成很大的影响。除了对发动机本身结构进行改进外,对发动机的减振系统进行优化也是一条提高车辆整体振动性能的有效途径。传统的弹性减振系统已无法满足 舒适性要求,未来的趋势是半主动减振和主动减振控制系统,即能根据发动机激励、路况、车辆行驶状态和载荷等自动调节系统参数,优化车辆动力学特性,实现主 动减振。车用发动机的减振系统是一复杂的非线性系统,而神经网络因其自身的非线性映射能力在未来发动机减振系统的优化设计中具有很大的潜力。另外,由于发 动机动力系统的复杂性,在模型、载荷、激励等方面都具有很大的不确定性,减振系统的优化不可避免地应考虑系统不确定性的影响,可以利用模糊集或区间数学理 论结合神经网络进行不确定性优化,以提高减振系统的可靠性和鲁棒性。

发动机的燃烧和排放系统直接影响到 发动机的燃油经济性、噪声、排放等重要指标,影响到汽车的节能与环保性能。对燃烧与排放系统的优化可从两个方面进行。一方面是燃料喷射系统的优化,可通过 电控单元精确控制各气缸的燃油喷射量,自由控制发动机的转矩,使得发动机具有良好的启动性能和最佳的输出响应特性,并使得气缸达到最佳混合气状态,提高燃 油热效率,降低噪声;另一方面是优化进气管系的结构参数,改进发动机燃烧室,优化压缩比。未来的燃烧与排放系统的设计,应当综合考虑喷射系统和发动机结 构,同时注重结构、燃烧、流体、噪声等不同专业领域的性能提高,进行多学科优化设计。汽油发动机的热效率为 20 %~30 % ,柴油发动机为 30 %~40 %。如能广泛地使用柴油机 ,将会节约大量燃料。柴油机的优点还在于它可以使用纯度比较低、价格比汽油便宜的柴油作燃料。据统计 ,将汽油机转换为柴油机 ,每升燃料的行程里程平均可增加 35 % ,同样质量和功率相同的柴油机与汽油机相比 ,油耗可降 15 %~ 25 %。因此 ,各汽车制造商都积极地增加柴油车的比重 ,目前绝大多数商用车都装备柴油机 ,而各汽车厂商提供的装有柴油机的轿车、行车也日益增多 ,如宝马、奔驰、奥迪、丰田、本田、马自达等都在全力开发并推出环保型柴油车。在欧洲 ,轿车柴油化的比例已高达 40 % ,且有不断上升之势。

综上所述,优化技术在发动机的设计 制造中占有非常重要的地位。包括常规优化方法和智能优化方法在内的优化技术已被应用于发动机设计。考虑到能源的短缺和环境问题的重要性,未来的车用发动机 优化设计的研究将是以节能和环保为重点的综合最优,应当建立并应用多种不确定多目标多学科优化理论方法、策略及算法;并应大力开发在一个优化平台上集成各 个学科设计要求的多学科多目标优化设计系统,该系统将具有更高的优化效率和较好的开放性,可以更好地适应未来汽车个性化设计的趋势。

摘要:

[1]汽车行业一体化 (质量、境、业健康安全)管理体系认证的研究 .吉林大学 . 2007中国优秀硕士学位论文全文数据库 .

[2 ]汽车驾驶员前方视野测量系统软件开发 .吉林大学 . 2007中国优秀硕士学位论文全文数据库 .

[3 ]合肥汽车客运总公司发展战略研究 .合肥工业大学 . 2007中国优秀硕士学位论文全文数据库 .

减振技术论文范文第3篇

【关键词】隧道,爆破,振动,控制技术,研究分析

中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:

一.前言

在进行隧道工程中,据笔者多年的施工经验,在隧道出口处一般而言岩石都风化破碎的厉害,在这种情况下进行对隧道的爆破,将会面临着比较复杂的力学特征,由于这些岩石的稳定性相对而言比较差,在进行爆破施工过程中,很可能会由于岩石的周围的应力方向发生的偏转或者是偏移,在这种情况下,很容易让爆破不够准确,难以满足隧道施工的要求,为了保证工程质量不得不进行重新爆破,这种情形下,很容易造成误工或者是出现一些安全隐患。伴随着我国的隧道工程施工规模逐渐扩大,施工环境越发的复杂,在对隧道开挖和爆破的过程中,要严格工程的结构设计,科学确定对隧道的爆破相关的参数,如此,可以很大程度的将爆破的振动损害控制在一定的范围之内。笔者在隧道中有过多年的施工经验,认为,在进行爆破振动控制过程中,要加强对爆破振动的强度监测,并结合相关的工程实际情况和爆破的振动强度,不断调整和优化爆破参数,如此,将更有助于加强对爆破振动的技术控制。

二.隧道爆破振动效应监测与分析

1.工程实例概述

在济南开元寺隧道浅埋段,隧道采用上下导坑方式爆破掘进,上导坑进口段前400 in虽然埋深浅,但上部为山坡林地,局部有基岩,对爆破振动影响并不敏感。只有当隧道进入400 m后,才穿越住宅小区,特别在隧道正上方的别墅建筑群距离洞顶仅20m,对爆破振动特别敏感。该隧道上导坑开挖断面为半圆形,面积达66 平方米,单循环爆破进尺可在3.5 m左右。根据目前国内常规施工机械装备条件,国内隧道爆破通常采用手风钻钻眼,掌子面设钻孔装药平台,炮眼直径为42 mm,炮眼深度4.0~5.0 m,采用楔形掏槽和周边间隔不耦合装药光面爆破技术。

2.隧道爆破振动效应监测与分析

在此工程中,常规的掏槽爆破形式如图1所示。在这一爆破方案中之所以将楔形掏槽区设置在上导坑的下部,主要原因是考虑尽量减小掏槽爆破对上部地面振动的影响。此外,由于“V”掏槽爆破技术较为成熟,对钻孔定向精度要求不高,岩渣抛掷较远,在国内得到普遍应用。但楔形掏槽应尽量使成对的斜眼同时起爆才能获得较好的掏槽效果,而且楔形掏槽爆破夹制作用大,所以引起的爆破振动较大。

上导坑浅埋段爆破掘进时,采用常规的单级楔形掏槽爆破,测得的地表振动典型波如图2所示。从图2分析,该爆破方案的地表爆破振动强度分布特点是:掏槽爆破引起的爆破振动特别强烈,其峰值大大超过了《爆破安全规程》规定的允许范围,其它部位的爆破(扩槽、周边、底板等)振动较小都没超过安全允许范围。

扩槽、周边、底板爆破振动较小的原因除了临空面条件较好外,高段位普通毫秒雷管延期引爆时间误差大也有影响,从扩槽眼和周边光爆眼的爆破振动波形和峰值特点分析,8段以上段位的雷管多孔同段爆破时振动波段明显分散…。段位越高、炮孔越多,其振动波分散越明显。所以安排高段位雷管多孔同段爆破,有时能适当减小爆破振动峰值。由此看来大楔形掏槽虽然爆破效果和技术经济指标较好,但因爆破夹制作用太大,引起强烈的爆破振动,必须调整优化楔形掏槽方案才能保证浅埋敏感区段的爆破振动安全。

三.降低爆破振动技术措施分析

虽然爆破施工是整个隧道工程的重要环节,但是其伴随着的振动也会造成很多的损害,比如造成很多潜在的安全隐患,威胁着整个隧道工程的安全施工。笔者将将结合多年的施工经验,从以下几个方面分析降低爆破振动的技术措施。

1.爆破振动跟踪监测

在加强对降低爆破振动的技术措施中,首先要做到的便是对振动实施科学严格的振动监测,要通过严密的振动监测寻找出爆破振动所带来的规律,在此基础上,结合工程的具体实际情况,合理的调整隧道的爆破方案,并做好数据的记录,并和原有的爆破方案作出对比,结合监测结果采用有效的爆破振动控制措施

2.减小爆破夹制作用

在进行爆破振动降低过程中,要能够据不同时段的隧道地质地貌情况,对掏槽的方案进行及时,科学,合理的调整,同时,要优化爆破过程中引爆的顺序,最大程度的减少爆破的夹制作用,如此,可以最大程度的降低整个爆破的振动作用。

3.充分利用雷管引爆延时分散性

在进行隧道爆破时候,在遇到隧道断面实施扩展,且已经扩展到扩槽或者是周边的眼爆破的情形下,就需要结合工程的实际情况和爆破的目标,安排高段位的雷管并安全引爆,在这种情况下,具有很好的爆破临空面积,雷管的点火延时分散性很好,在进行爆破设计过程中,可以结合工程情况适当的增加一些爆破炮眼的数量,不仅仅不会让爆破的振动强度增加,而且有助于让爆破施工的安全性增加,同时也能够让爆破取得更为理想的效果。

4.减小爆破单响药量

要想减少爆破振动所带来的损害,可以在爆破设计过程中使用一些高精度,延时性较短的雷管,或者使用电子雷管进行爆破,由于电子雷管可以据不同的工程实际情况设置任何的延时时间,而且不会受到段别数量的限制,在使用过程中,可以达到延时精确,错峰减震的爆破效果,在降低爆破振动的同时,也可以很大程度的让爆破的效率提高。

5.其它减振技术措施

在笔者多年的隧道爆破施工经验中,除却上面的一些降低爆破振动的技术措施之外,同时,也可以综合使用以下几个方面的减振措施。主要而言,主要是指辅助隔振措施,比如在实施爆破施工过程中,周边开槽,预裂隔振法等技术措施,也可以在保护物的周边结合工程的实际情况和爆破振动的强度开挖减振沟,通过多种减振方法的共同使用,提高减振的效果。

四.结束语

隧道的爆破施工是整个隧道工程的重要环节,科学的控制爆破带来的振动损害是整个隧道工程安全施工的客观要求,也是保证整个工程施工质量的必然举措,在此过程中,要加强对爆破振动的强度监测,综合利用多种减少爆破振动的技术措施,在此过程中,要加强对工程施工人员的综合素质培养,提高其安全施工意识,同时,要加强对爆破振动减振技术研究,不断引进先进的技术和机械设备,提高施工效率,确保施工的安全进行。

参考文献:

[1]杨年华 张志毅 隧道爆破振动控制技术研究[期刊论文] 《铁道工程学报》 ISTIC PKU -2010年1期

[2]孙伟刚 小净距隧道掘进控制爆破技术研究 [期刊论文] 《科技创业月刊》 -2011年6期

[3]李新 杨兴国 吴学智 曲宏略 曹鹏飞 脚泥堡隧道爆破振动监测与控制技术 [期刊论文] 《四川水力发电》 ISTIC -2008年1期

[4]李启峰 兰青复线虎头崖隧道微振动爆破技术研究 [期刊论文] 《石家庄铁道学院学报》 ISTIC -2008年1期

[5]何章义 公路小净距隧道爆破振动控制技术研究 [学位论文]2010 - 西南交通大学:桥梁与隧道工程

[6]黄烨 城市小净距隧道施工环境影响控制技术研究 [学位论文] 2009 - 北京交通大学:地下工程

[7]郑俊杰 包德勇 龚彦峰 资谊铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究[期刊论文] 《铁道工程学报》 ISTIC PKU -2006年8期

减振技术论文范文第4篇

【关键词】毕业(论文)设计 科研项目 创新素质 工作能力

【中图分类号】G642.477 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0238-01

毕业(论文)设计是学生在大学里系统学习专业知识后,进行的具有总结性的工程、科研训练,是学生综合素质和工程实践培养的全面提高阶段。它是教学中最后的一个重要环节,是一种综合训练,要求学生运用在大学的几年中所学的各门学科知识,在指导教师的带领下独立(或小组)完成规定的设计(研究)任务。这个教学环节能有效地培养学生的创新思维和创新能力,是高等学校培养合格人才的主要教学程序和教学手段。毕业(论文)设计成绩的高低,不仅反映出学生对基础理论、专业知识和基本技能掌握的程度,亦是评价学校教学质量的尺度之一。另一方面,学生即将走向社会,面临实际工作的考验和挑战,毕业(论文)设计在某种意义上来说是缩小学校与工作岗位之间差距的一种不可或缺的手段。因此,毕业(论文)设计这一教学环节是加强学生创新素质和工作能力的综合能力培养的重要途径。

近年来,结合着科研项目的进行,让本科毕业(论文)设计参与到项目之中,指导了多名机械专业本科生毕业论文。对在短短的三个月时间内指导学生完成论文,培养学生的科研能力,提高学生的综合素质和知识应用能力等相关问题进行了思考和实践探索。本文结合本科毕业(论文)设计与教师科研项目相结合培养学生创新素质和工作能力谈一些体会和看法。

1 科学选题培养学生的创新意识

本科毕业(论文)设计作为大学教育最后一个实践教学环节, 是学生对大学期间所学的基础课和专业课知识进行综合运用,为深化和拓宽专业知识,初步培养其科研思维和方法的重要实践,培养科研训练和科研能力的机会。所以通过毕业(论文)设计这一重要环节,可以大大提高学生的知识应用能力、实践能力和综合素质,是创新能力的培养与训练。

作者指导的本科生毕业论文题目都是来源于所承担的国家、自治区和学校的科学基金项目。针对学生掌握知识水平的情况,从这些科研项目中,在自己或硕士研究生所做的科研工作基础上选择提取合适的小题目给学生作为本科毕业(论文)设计题目,使学生的毕业(论文)设计成为自己科研课题中的一部分。这样的论文课题具有很强的理论意义和实用价值,并具有一定的前沿性。如在进行国家自然科学基金项目“金刚石圆锯片结构的动力失效研究”时,针对普通金刚石圆锯片在锯切时会产生刺耳难忍的噪音,随着环保意识的增强,噪音控制已成为设计金刚石圆锯片的重要指标,项目需要进行新型减振降噪锯片的结构设计。针对学生已经学习了《现代设计方法》课程和部分学生选修了《ANSYS有限元软件》课程。选题“降噪减振结构金刚石圆锯片的有限元模态分析”,要求用ANSYS有限元软件进行分析,寻找锯片噪音控制的影响因素和变化规律以及降噪锯片的合理结构参数。参加的学生对自己能亲自参与高起点科研项目的研究总是感到兴奋和自豪,有效的激发了学生的探索科学的积极能动性和培养学生的创新意识。

由于科研项目一般都是学科的前沿及与工程实际紧密联系的问题,学生必须要在十六周的有限时间里完成课题,在具体实施选题的过程中,要注意题目难度和分量程度的掌握与本科生的知识和能力水平相适应,太难了时间有限不能完成、分量不够达不到要求都会影响学生的论文质量,达不到培养学生能力和综合素质的目的。因此选题要结合本科生的知识能力、创新技术和教师的科研项目综合考虑,紧密结合专业培养方向,体现专业特点,坚持理论与实践相结合,难度和工作量相适宜,针对不同的学生特点设计不同的题目,充分调动学生的主观能动性,确保学生在有限时间内,运用所学习的理论知识和技能完成课题。

2 严谨开题培养学生的创新思维

确定题目后,在实施毕业设计(论文)教学环节之前,要将毕业(论文)设计的任务书发放到学生手中。任务书讲述科研题目和毕业 (论文)设计题目的意义以及社会应用价值,毕业 (论文)设计环节中的专业知识和研究手段在相应领域中的应用和作用,讲清课题的研究现状和提出有关具体的要求,指定参考书和提供一些必要的参考文献。让学生对即将进行的课题研究有一定的感性认识,并要求学习相应的专业软件。

学生拿到了任务书之后,还不应马上进入具体的实施。对参考书和参考文献要消化和理解,对研究的题目有更深入的认识,对题目的实施有可操作性的方案。因此安排3周的时间结合专业方向开展调研,同时教授学生进一步查阅与课题相关的资料和文献,给出课题相关的关键词等,如振动、躁声、消音原理和模态分析等,利用网上资源进行文献资料查阅。在检索查阅整理和消化相关的参考资料和相关文献的基础上,对题目的实施方案的可行性、技术创新性进行论证,有所发现,有所创造,并提出比较详细的技术路线和研究方法,写出开题报告。经过开题报告这一环节,学生查阅文献资料广泛获取信息,提出问题、拟定研究方案和设计方案,书面表达和口头表述等能力在内的基本创新思维能力得到锻炼和提高。

3 悉心指导培养学生的创新技能

学生做毕业(论文)设计的过程,是综合应用所学的知识,训练基本的科研能力,培养初步分析问题能力和解决问题的创新能力,这是一个循序渐进、由浅入深的过程。指导教师要悉心地指导学生,对学生研究过程出现的问题及时的给予点播和帮助,深化学生的专业知识,拓展学生的专业知识面,在实践中让学生掌握科研的一些最基本技能,通过正确的研究方法获得研究结果,让学生体会到如何把书本知识应用到课题实践中,从而提高学生自身的综合素质。如参加国家自然科学基金项目课题的学生根据改善基体结构,阻断节块与被切割材料间因摩擦和撞击所产生的振动在基体上的传播产生噪声,使噪声的产生、共鸣及反弹减弱的消音原理。在老师的指导和研究生的帮助下,根据以往的研究成果,学生们积极参与,对在锯片基体上开阻尼细缝、空冷槽孔和非等间距节块的特殊结构的金刚石圆锯片,探讨各种结构参数的影响,进行了多种结构参数因素影响的分析,并取得了阶段性的研究成果,为减振降噪锯片的结构设计提供理论依据。学生们通过项目的进行也掌握了一定的创新技能。课题组获得授权的中国实用新型专利“多孔基体与非等弧长节块复合结构的减振降噪金刚石圆锯片”上也留下了学生们智慧的影子。

4 结语

经过几年的实践体会到, 将科研项目与毕业(论文)设计相结合, 学生整个毕业(论文)设计的环节可以切实地参与科学研究活动,增强了本科生的创新意识, 是促进本科生科研能力与创新能力培养的重要途径之一, 组织得好可以做到教学与科学研究相互促进。

参考文献

[1] 吴盘龙,李星秀,薄煜明.毕业设计与科研项目相结合培养学生创新能力[J].理工高教研究,2007年10月,第26卷,第5期.104~105.

[2] 唐勇军,郭钟宁.机械工程专业本科毕业设计关键问题探讨[J].现代商贸工业,2008年5月,第20卷,第5期.262~263.

减振技术论文范文第5篇

【关键词】 振动 减振刀杆 颤振 表面质量

A Simple Reduce Vibration Bar

Liu Yinfeng, Wang Chunzhou, Peng Yutao

(Qiqihar Heavy CNC Equipment Corp. Ltd. ,Qiqihar 161005, CHN)

【Abstract】 Based on the vibration theory, test bar vibration with LMS vibration noise and modal test analysis system. Rebuid a ordinary cutter bar into a reduce vibration bar which possess a certain extent fuction of reducing vibration, solved the problem of workpiece surface quality too bad to reach precision parameter resulted by cutter flutter.

【Key words】 Vibration Reduce vibration bar Flutter Surface quality

我公司某车间在使用刀杆(φ60mm,长300mm,长径比5:1)加工内孔时,工件表面产生振纹,加工质量无法达到图纸要求,经使用LMS振动噪声测试仪器分析发现加工过程中存在高频振动现象。为解决此问题,我们对原刀杆进行了改制,将原刀杆掏空,并加入铅块作为减振块,加入丙三醇作为阻尼液,使其成为一个减振刀杆(见图1)。

1 减振原理

使用LMS振动噪声测试仪器分析检测到的高频振动现象是刀杆受切削力作用的强迫振动导致。刀杆、刀具构成了一个振动系统,由于加工过程的连续性,刀具不停的吸收能量,振动得以维持。由于振动的影响,工件表面会产生振纹,粗糙度下降,表面质量达不到检测要求。降低切削力和增加刀杆刚度可以是这种振动幅值降低,但会影响加工效率和提高成本。为了有效地控制振动现象的发生,在刀杆内部再增加一个振动系统作为减振机构,减振机构的振动方向与刀杆振动反向,即可以降低甚至消除刀杆振动。

对于图1的减振刀杆,选取减振块的中心所对应刀杆的位置作为研究振动的点,刀杆的质量将被集中在这一点。可以认为,有一个质量块等效地加在这一点,等效质量块的质量就是刀杆的当量质量,刀杆在此点的刚度被看作是弹簧的弹性系数。空气摩擦和冷却液的阻尼影响,根据不同的情况,可以取不同的值。当刀杆的振动频率较低时,可以忽略不计;而当刀杆的振动频率较高时,空气阻尼有时可以忽略,但冷却液的阻尼却不可以忽略。综上,减振刀杆在低频振动的情况下,减振刀杆的模型可以简化为如图2所示模型。其中m1为刀杆质量m2为减振块质量,k1为刀杆的刚度,k2为减振子的刚度,C1为系统阻尼,C2减振子的阻尼。

则系统的振动方程如下:

(1)

(2)

由于是在空气中加工,系统的阻尼C1可以忽略。各刚度可以通过试验方法测定,通过对减振子的质量,及其阻尼液的型号进行适当调整即可达到减振的效果。确定各参数后系统减振性能随之确定。

2 振动测试

LMSSCADASⅢ动态采集分析装置基于快速傅立叶变换原理和数字信号处理技术,对输入的传感器信号进行抗混滤波、采样和模数转换等初步处理后进行不丢失数据的连续不间断的存盘记录,同时按不同要求可对信号进行实时与事后的时域分析、时差域分析(相关分析)、频域分析(功率谱、频响函数等)和幅值域分析(直方图、概率密度等)。具有齐全的辅助功能,如加窗、平均、细化、内装信号源等。

如图3测试系统框图所示,将三向传感器(灵敏度x向97.8mv/g,y向98.4mv/g,z向94.4mv/g)固定于滑枕端部(刀杆振动强度大及切屑的影响无法安放),经测量电缆把传感器信号传输至LMS采集系统进行采集和处理,使用后处理功能观测振动幅值的变化。

首先,在SVT125E×10/5Q-NC数控单柱立式车床上对原刀杆及其改制后的减振刀杆进行一组切削试验。切削参数设定为转速100rpm,进给量30mm/min,吃刀量2mm,使用LMS系统进行振动测试,对测试数据进行后处理得到的振动幅值数据结果数据见表1。

对比发现,减振刀杆加工时的振幅明显大于原刀杆,考虑减振性能应在精加工工序中实现,提高转速至170rpm,降低吃刀量至0.3mm,进给量保持30mm/min,测试的数据见表2。

从表2数据可以看出,减振刀杆加工时的振动幅值在三个方向上都比原刀杆低,在精度敏感方向X方向下降一半以上,Y方向降低25%,Z方向降低40%,取得了预期的减振效果。

3 表面质量检测

为了最终检验加工质量,采用粗糙度仪对不同加工参数下的两件刀杆加工的工件表面质量进行测量,数据见表3、表4。

从表3数据可以看出,在转速较低、吃刀量较大的情况下,两刀杆加工工件的表面质量相差不大。调整为合适的加工参数后,如表4所示,采用减振刀杆加工的工件表面质量明显好于使用原刀杆,使用原刀杆加工工件表面粗糙度不满足加工精度要求,使用减振刀杆加工工件表面质量满足加工精度的要求。

4 结语

依据减振原理改制的减振刀杆用于生产实践,解决了机加车间工件表面振纹问题。鉴于刀具厂商同类产品虽价格较昂贵,但是性能比较稳定,如果大规模进行此类工序加工还应以购买正规产品为主。

参考文献:

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[2]刘荣忠.减振刀杆的优化设计[J].冲击与振动,1993:P.29-35.

减振技术论文范文第6篇

【关键词】输电线路;微风振动;金具

0 背景

输电线路的微风振动是架空线在微风作用下产生的高频低幅的垂向振动。微风振动的频率较高,一般在5~120Hz之间;振幅大约为导线直径的3倍以下;所需风速较小,一般为0.5~10m/s范围之间;振动的时间非常长,大多数是几个小时,也有的是好几天都不停止。如果对导线微风振动不采取有效的防治措施,将会对超、特高压输电线路的运行带来极大的安全隐患。

1 微风振动的研究现状

微风振动作为引起输电线路破坏的主要振动形式,对它的研究已有百年之久。相对国内来讲,国外研究人员对微风振动的研究开展较早,研究的理论也较为成熟。G. H. Stockbridge于1925年研制出了“Stockbridge”防振锤,这是在借鉴了其它阻尼器优点的基础上发明的,比如说贝特阻尼器;E. Bate在1925年以前就研制发明了一种阻尼器,如贝特阻尼器;1968年,Salvi研究发明了4R型防振锤。现在输电线路中使用的防振金具已经越来越多,例如,PVC防振鞭、间隔棒、花边阻尼线等。

能量平衡法作为现今微风振动计算中最为成熟的算法,经过了深入而又广泛的研究。经验公式加实验拟合的方法是在输电线自阻尼功率、防振锤消耗的功率和风功率输入的机理均较为复杂情况下所采用的方法。

各国的许多学者几十年来做了大量的风洞实验和理论研究来测得风输入给输电线的能量,最终给出了实验曲线,这种曲线是能表征风能怎样随振幅变化的。能量平衡法由于诸多因素原因应用起来是不确定的,例如参数离散性,不同的研究者的差别是很大的,这种情况有可能使得实验曲线之间的吻合会有些不理想。然而在能量平衡法方面,各国的研究进度不一样,我国在这方面受到了诸多条件限制,例如在国际上发表公开文献方面,我国很少是有关于风功率输入曲线方面的,造成了这方面研究的制约条件,其中风洞条件的限制是一个重要原因。

在正常的电力系统运行中,架空输电线是存在自阻尼的,但有关它的自阻尼计算是非常少见的,理论研究也较少,大部分原因是因为它的形成非常之复杂。世界各国对自阻尼的研究主要都在实验的测量上,通过实验获得的数据研究分析导线的自阻尼,得出有价值的理论。国内学者提出了用数学方法来计算输电线的振动阻尼,根据基本的索振动微分方程得到了计算公式。测算导线振动阻尼的方法很多,国内外均提出了许多行之有效的方法,其中数学分析方法是一种精度很高的方法,它最先由外国学者提出,他运用微积分原理,借鉴了索有关的知识,最终得到了振动阻尼的计算式。科学的发展是永不止步的,由Noiseux提出的公式在很多方面还不完善,例如它不适用于专门的钢芯铝绞线制成的导线,也不适用于在较窄的频率段中产生的随机振动,同时若是由全铝材料构成的导线也是不适用的,Lebfond和Hardy就从以上的基础上完善了前人的计算公式。

解析方法与非解析法是求解体系动力响应的重要方法,动力学方法在广义上包含的范围是很广的,它的研究范围同样也涉及了动力体系的方方面面。在架空输电线路的动力研究中,方法很多,例如振型叠加法和有限差分法就是应用非常广泛的两种动力学研究方法。在输电线路中做动力学研究时,得到的仅仅是有关输电线和防振金具之间的动力方程,它是直接求解动力方程获得微风振动响应的法。

输电线路中的导线受到外部激励后会产生不同程度的响应,Claren,N和Diana,G利用了振型叠加法对这种响应进行了计算,并且在公开刊物上,得到国内外学者认可。论文中将输电导线简化成了两端铰支的张紧弦,通过张拉的很紧的弦来模拟输电导线,并且认为弦是两端铰接的,鉴于此,为了得到导线振动的解析解,论文中借助了张紧弦的横向振动理论。论文观点以及选取模型的正确性是要通过实验验证的,在进行了众多实验验证的基础上,Claren,N将实验结果进行汇总,并且同振型叠加法所获得的解析解进行了研究对比,最终发现误差是非常小的,可信度高,理论和模型都是非常正确的。以上的研究为微风振动现象的研究发展迈出了重要一步,通过计算得到了关于导线振幅的解析表达式,但是鉴于微风振动计算的复杂性,以上的研究结果仍然欠缺一些理论知识。例如在输入激励力的问题上,发表文章中为了实验方便而没有做到精确模拟激励力。再者导线本身是半柔半刚的,用拉紧的张弦来模拟会舍去导线本身具有的抗弯刚度,会对结果的精确性产生很大影响。

综合前面的研究,方法很多,但是思路一样,都是将原本的微风振动研究通过子系统分解来研究,例如分解为导线系统和激励系统,将两者分开考虑,最后综合起来研究。风的作用是联系两者的纽带,于是便通过了功率的输入和输出将两个子系统耦合,综合评价研究。这样以来,对微风振动的研究就优点多多了,首先是对整个振动的分析较简便,并且整个过程的计算量大大减小。同样,这种方法也是有缺点的,它的计算对风洞实验要求较多,风洞实验获取的实验数据是它的基础。

前面已经将其他的研究方法做了逐一介绍,唯独尾流振子模型算法没有介绍,和其它方法一样,它也是一种较好的涡激振动研究方法。本方法对以往其他方法没有涉及的尾流振荡作用做了深入分析研究,运用了数学和力学相结合的方法来研究,通过列方程,联系不同物质之间的参数,将流固耦合的现象充分的体现了出来。对尾流振子模型的研究,国内外学者都高度重视,其中升力系数的控制曾一度成为研究难点,HarDen和currie于1970年在充分利用了Van De Pol方程的基础上求得了振子模型在数学上的表达公式,可以和结构的振动方程进行联立求解。

通过以上的研究发现,每一种方法都有各自的优点和缺点,例如动力学方法的计算结果精度更高,而且概念也更加明确。在一定程度上,动力学方法的适用范围是更广的,计算结果也是更精确的,值得更深一步的研究。尤其是在综合考虑流一固耦合基础上,CFD方法结合有限差分法,可以考虑风与输电线一防振锤体系的相互作用,同时考虑输电线和防振锤动力效应的耦合振动,前提是在不大幅增加计算量的条件下。

半个世纪以来,微风振动的研究方法在推陈出新的同时也有着一套固定的方法,例如被各国学者普遍认可的能量平衡法。这种方法延续了自然界的能量守恒定律,通过能量平衡的研究方法来进行问题的更深一步分析,将风输入的能量看成是能量输入的源泉,将导线系统消耗的能量看成是能量耗散的集中地,通过两者之间的平衡关系使得导线系统在微风振动作用下始终处于一种稳定状态。如果要保证输电线路的安全运行,当导线在振动稳定后,导线上各点(包括悬挂点在内)的动弯应变必须要合理控制,达到安全范围中。1969年时RodolfoClaren,Member,IEEE和G.Diana对架空导线在风振作用下的动力响应利用了数学知识进行了分析研究,把微风振动现象在导线上产生的各种影响都进行了计算分析,对输电线路微风振动理论的完善起到了重要的推动作用,是导线微风振动史上不可磨灭的一件事,为后续的研究工作开展起到了积极意义。以前的学者大都取一个档距内的微风振动现象为研究对象,并没有考虑到相邻跨对要研究的输电线路微风振动的影响,在借助了模态分析的结果后,simpson,A和sembi,P.S.对这种相邻跨的影响问题进行了深入研究,取得了显著效果;架空线路发生微风振动时,稳定后导线的振幅大小应该徘徊在一个固定的数值附近,鉴于此,Roughan,J.C.(1983)对这个问题开展了细致而全面的研究,并取得了一定的研究成果;对于风输入给导线的能量大小,国际上一直没有一个定论,Kraus,Michal(1991)就针对此现象将风输入能量进行了测量,将自测结果与风洞实验结果比较分析,验证了风能输入曲线,通过研究分析后得到了许多有价值的结论。微风振动现象的频繁发生受到的外界因素无非就是天气因素,然而导线本身的因素是否会起到什么作用不得而知,鉴于此,Heics,R.c.(1994)设计了实际线路实验,将线路同等比例在试验中运行应用,通过改变导线自身的张力大小,改变导线的自阻尼情况,改变导线风攻角情况来观察微风振动振幅的变化情况,判断其影响大小;Schmidt,J.T.(1997)通过试验测量分析了阻尼器在微风振动中的能量消耗特性;由于超、特高压电网建设的不断加快,大跨越输电线路成为了一种趋势,对于这方面Rawlins,C.B.(2000)对大跨越导线的各种激励响应进行了比较分析,最终得出了结论,由大跨越线路产生的大跨越效应将会使得跨端的阻尼需求减少很多;stockbridge型防振锤是现在输电线路上应用较多的一款防振锤,外国学者Diana.G(2003)等人对它进行了理论和实验研究,主要测算了它在线路上的布置情况和受力性能好坏。得出了有价值的研究结论,为其以后在输电线路上的应用打下了坚实的基础,能够为后续的研究起到指导和借鉴的作用;Leskinen T.(2003)对输电导线的使用寿命则利用了能量平衡法以及室内试验同时进行的方法做了分析研究;sinha, Hagedorn P(2007)计算和研究了输电导线连接点处于微风振动情况下的动弯应力;M.L.Lu(2007)等人用基于强迫振动和阻抗转换的方法对防振锤一输电线耦合体系振动进行了详细求解。

对导线的微风振动现象进行研究,有些参数是必须通过试验测量获得的,这些参数在研究中起到了决定性作用,例如防振锤消耗的功率,输电线本身的自阻尼功率以及风输入功率[37]。对于防振锤一输电线系统,在用数值方法求解时会用到,在用能量平衡原理求解时更能用到。

在防振金具的使用过程中,世界各国却不尽相同,日本在架空输电线路防振方面一直做的很好,在输电线路上经常采用有效的防振金具,多采用组合减振的方式来得到减振效果,其中最常见的是防振锤和阻尼线相结合使用来减振的方法,防振锤主要起到了辅助作用,阻尼线则起到了主要作用;欧美各国在输电线路防振方面则多采用防振锤来进行。

国外在微风振动领域的研究都比较快,然而我国却因为起步较晚使得现在处于劣势状态,我国在这方面的研究已有40年之久,也取得了长足的进步。对微风振动现象的研究早在1977年我国就开始了,长江流域规划办公室工作人员研究出了怎样充分利用减振器的方法,并且对消振器进行结构改进和参数优化,取得了良好效果,这是建立在微风振动时对硬母线进行了户外实测研究和试验基础之上的;李盛钦根据自身的研究发现,防振锤安装距离是存在很大研究价值的,同时对导线的振动半波长开展了较为详细的研究;何晓雄(1995,2000)主要提出了计算振幅比平方和的方法,这是确定架空线防振金具安装位置的一种有效的新方法;华北电力大学的王藏柱(2002)等借助现有能量平衡原理,对架空输电线微风振动响应采用了传递矩阵法进行了计算;谢昌举通过实验分析对大跨越输电线路进行了分析,例如对某大跨越线路的减振振设计采取了现场测量及试验研究;王旭锋(2005)研究了OPGW的防振问题;王洪采取了真型实验的方法开展了研究,对大跨越架空线路进行了微风振动防振效果的时效分析,用来指导以后的大跨越微风振动防振措施的维护和设计。叶吉余,朱斌也介绍了防振锤、输电线的抗疲劳问题,但是研究不够深入。相比输电线路的涡激振动疲劳而言,斜拉桥拉索和海洋管道的涡激疲劳问题研究的较多,作为一个非常相近的领域,在此也做一介绍。郭海燕在考虑了管外海洋环境荷载的情况下,同时将管内流动流体共同作用考虑在内,开始建立了有关海洋立管的涡激振动微分方程,然后用Hermit插值函数离散了立管微分方程,并通过利用Miner理论分析研究了立管的疲劳寿命,通过实例计算和编程,分析了管内流速对疲劳寿命和涡激响应幅值的影响。通过结果表明了,立管涡激振动响应由于立管的固有频率因管内流体流速变化而接近漩涡脱落频率时增大,疲劳寿命将会随之显著减少。卢伟对疲劳寿命服从威布尔分布做了假定,并充分考虑了平均拉应力的影响,相应的斜拉索疲劳可靠度公式经过了一定的修正得到。王一飞,杨美良,党志杰,方开翔也对海洋管道和斜拉索的涡激疲劳问题进行了深入研究。

目前国内外输电线路微风振动的计算方法主要有两大类:能量平衡法和动力学方法。相比动力学方法,能量平衡法的应用更加普遍,更贴近实际。能量平衡法是运用能量平衡准则,利用了风输入给导线的能量与防振器-输电线系统消耗能量相等的原则来计算导线振动稳定时的振幅。动力学方法则是直接建立输电线-防振器的系统方程,模拟了微风振动,利用动力方程求解得到系统响应。能量平衡法概念简单,关系明确,能准确计算出微风振动稳定振幅;动力学方法计算结果可靠,理论架构清晰。

2 工程减振研究现状

随着科学技术的进步,人民生活水平的提高,减振技术已经越来越受到大家的重视。工程中的振动通常会危及结构安全,影响结构的正常使用寿命,精密设备不能正常使用,给人们的正常生产和生活造成不便。近年来,国内外对减振方面展开了大量的研究,学者们发表了多篇学术论文,取得了多项成就,给减振技术的提高带来了巨大的推动作用。已取得的成果中包括了非线性减振系统的冲击响应、在设计减振装置上随机振动理论的应用、弹性振动系统和多自由度振动系统减振装置的计算方法、主动控制减振系统的分析和计算方法等,大大丰富了早期的减振理论。

德国邮船上在1902年装的Frahm防摇水箱是在工程中应用最早的动力调谐吸振器,但是只有在激振频率稳定不变的情况它才适合。通过研究表明,假如要使得动力消振器的振幅不过大,它的弹簧刚度系数k则不能过小,而且动力吸振器的质量必须要足够大。Snowdon把质量为m的动力消振器平均分解为三个质量1/3m的动力消振器,并且它们的固有频率比分别为0.96,1.0和1.04。经过数值计算表明,增加吸振器的数目,可以一定程度上扩展它的频带。Roberson研究了动力吸振器弹簧在非线性特性方面对减振效果的影响,发现了运用线弹簧构成的动力吸振器的减振频带要比软弹簧构成的动力吸振器的窄一些。1952年,Young. D解出了有关悬臂直梁动力消振的问题。

橡胶减震最先于国外提出,并逐渐发展起来,现今已形成了一套完整的研究体系。各种各类的橡胶减震器能够大批量生产的国家有前苏联、美国、英国、德国、法国和日本等,特别是日本。日本于1937以后为了将发动机架安装在螺旋桨飞机上,开始了大批量生产防振橡胶。并且在1953年开始在制造飞机仪表盘上引入防振橡胶技术。日本在1960年的橡胶减震器消耗量已经达到了609吨,在1969年消耗的橡胶量已经超过了万吨,9年内共增长了17倍。在这以前这种防振橡胶国外早已在外飞机上采用了,随国外发动机和飞机的进口,开始逐步在日本应用,然后又经由其国内制造。早在第二次世界大战前夕,德国就把舰船的动力设备上的减震器用天然橡胶制成了,并通过实战获得了卓越成效,同时弹性轴承的研究在20世纪60年代也开展了起来。防振橡胶技术是在第二次世界大战战争期间和以前逐步积累起来的,战后它便作为了民用工业应用于土木建筑,汽车铁路机车车辆以及各种机械工业之中。早期的如:1946年在卡车上的应用,1947年防振橡胶在公共汽车各个部位上的使用。1951年以后在铁轨机车车辆各个部件上的最早应用,尤其是在转向架上成功使用了防振橡胶。作为橡胶工业的一个方面,自从1955年小轿车在日本的生产走上正轨后,防振橡胶就牢固的建立起了自己的地位。

国外的橡胶减震器发展迅猛,主要的发展趋势是通过将减震与高阻尼这两种性能联合起来开发研究,获得一种新型的阻尼减震器,达到良好的减震耗能效果。再就是通过对现有减震器进行结构和材料方面多加改进,使得这种结构形式的减震器更适应于在实际工程中应用。

我国在橡胶减震方面的研究起步较晚,大批量的橡胶减震器于60年代才开始了生产和研制。由于我国现代化进程的加速,人民对生活水平的要求越来越高,使得橡胶减震器在国内的发展非常迅猛,国内在橡胶减震方面基本形成了一整套的研发生产体系,前景十分诱人。但是和国外的研究相比,我国在橡胶减震工业中的起步较晚,基础条件也比较差,检测手段与实验研究不很健全,没有进行过系统的研究和开发,开发速度也相对较慢,技术水平及应用规模与国外相比还有非常大的差距,与国外先进水平相比大约落后了10~15年。伴随着橡胶减振制品工程应用的日益广泛,我们必须尽快引进国外先进的技术手段,提高我国橡胶减振制品行业的竞争力。目前与之相关的减震材料在技术研究方面已取得了阶段性的成果,但是要将这些成果成功转换为产品,继而大规模的推向市场尚且需一定的时间。高分子材料已经成为继石头、钢铁之后高速铁路应用的第三大材料,并且伴随着高速列车向舒适化、高速化和安全化方向发展,并且将起到越来越重要的作用。目前来说,我国所生产的橡胶减震器除了XL系列高弹性联轴节和部分橡胶―金属减震器已实现标准化外,大多数的产品仍处于“非标准化”状态。为了满足整个社会发展的需要,应该在工艺技术、橡胶装备、结构和材料几个方面努力,继续加快我国橡胶减震器的发展步伐。伴随着环境保护法的实施和我国现代工业建设的高速发展,国民经济各部门对噪音和振动控制技术提出了越来越高的要求。为了满足社会快速发展的需要,应该着重加速我国橡胶减震器发展的步伐,并且力争在大约10年左右的时间全面达到国外的技术水平甚至超过。

我国应努力做到:(1)新型橡胶减震器及新型减震阻尼材料的研发;(2)橡胶减震器产量提高与工艺装备的优化;(3)引进减震技术,加快技术改革速度;(4)加速橡胶减震器产品标准化、系列化的进程。橡胶材料在减震应用方面的发展,可以通过实践经验的累积以及理论知识的不断完善而得到实现。而各学科及适用范围的不断渗透,必将创造出更多的应用空间和机会。

在国内有很多人都在从事减振方面的研究,并且取得了多项研究成果,其中大部分主要集中在减振结构参数的优化和新型减振装置的研制。李春祥等研究了在结构受地震作用下的TMD参数设计迭代,并对地震作用设为随机荷载和单位简谐荷载两种情况加以考虑,并且得到了TMD参数的实用设计表格。林莉等学者分析研究了机械阻尼振动被阻尼吸振器吸收的情况,并且对频率特性进行了试验和分析,主要的优化目标是以主质量对基座作用力最小,提出了使减振频带能够尽可能多的并且包含激励频谱的参数选择原则。近几年来,高挠度建筑结构的迅速发展,很多摩天大楼都已经采用了动力吸振器,这就在一定程度上推动了多自由度系统和弹性系统动力消振理论的发展。

目前国内外学者都对减振技术进行了多方面深层次的研究,设计了多项减振装置,研究发现了许多减振方法,发表了多篇高水平的论文。经过几代人不懈努力,减振方面的研究发现已经成功应用于多项实际工程中,这将作为一种激励推动后续减振事业的发展。

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减振技术论文范文第7篇

【关键词】新型隧道结构;减振减噪;填充材料

A New Type of Tunnel Structure Based on the Vibration Reduction

WANG Yi-kai LIU Yu WAN Chen-zi-xuan TANG Xiao-min SHI Rong

(Shanghai University of Engineering Science, Urban Railway Transportation College, Shanghai 201620, China)

【Abstract】The subway tunnel structure of utility model forms, including tunnel pressure parts, filling materials and the external protection layer, the tunnel structure filled with new materials through filling new materials between the tunnel, which is able to continue using current shield method, only need to change the type of segments and product the segment according to the new structure, without changing construction methods. New tunnel can change the filling material according to geological conditions and surrounding environment to face the requirements of shock absorption and noise reduction, which absorbing the vibration and noise induced by passing train in the tunnel to achieve the effect of damping noise reduction.

【Key words】New type of tunnel structure; Vibration reduction; Filling material

0 引言

自地铁开始运行以来,地铁对周边环境的振动影响已经引起人们的关注。①由于机车运行产生的振动通过钢轨、道床结构源源不断的传递到地面建筑物,造成地面建筑物振动,危及建筑物自身安全;一辆列车通过后能够造成地面建筑物振动10s左右,而每小时通过的列车高达30对,因此建筑物振动时间占地铁运营时间的15%左右,长时间的振动严重影响到人们生活、工作及休息;②列车形式产生的振动被多辆列车不断放大后,使隧道内整体道床负荷增加,在振动加速度的作用下,将大部分作用力传递给钢轨扣件,极易使扣件断裂,造成行车安全;产生的振动在传递到隧道结构的同时也在源源不断的传递到车辆本身,影响机车使用寿命,振动也给乘客带来不舒适。因此对于大部分运营里程都在地下的铁路来说,研究地铁振动规律及其控制方法就具有非常重要的意义。

据调查研究显示,铁道部劳动卫生所通过对我国几个典型城市的铁路环境振动的现场实测,考察了铁路沿线居民区受列车运行引起的环境振动污染现状,测试结果表明,离轨道中心线30m之内的振级大部分接近80dB。这超出了《城市区域环境振动标准》(GB 10070-88)规定的城市“混合区”昼间75dB及夜间72dB的要求。这样高的振级将极大地影响地铁沿线居民的日常生活及身心健康。[1]1977年, Rucker对柏林地铁双线区间隧道列车振动进行过试验研究,1979年Dawn和Stan worth研究了铁路运行所产生的地面振动,1982年英国伦敦运输科学顾问室进行了地铁区间隧道振动试验。瑞士联邦铁路和国际铁路联盟(UIC)实验研究所(ORE)从改善线路结构的角度提出了降低地铁列车振动对附近地下及地面结构振动影响的途径。[2]美国G.P.Wills on等提出了通过改善道床结构形式(采用浮置板道床)和改革车辆转向架构造以减少轮轨接触力的方法,降低地铁车辆引起的噪声和振动的建议。[3]因此分析地铁产生振动的原因、研究振动机理、提出减振措施显得十分重要。

本文研究的一种新型的地铁隧道结构形式,这种隧道结构通过在隧道管壁之间进行填充新型材料,选择减振为主、减噪为主或防漏水为主的材料,通过中间的填充材料吸收列车经过时产生的震动与噪音,从而达到减振减噪的效果。

1 创新原理

目前,地铁振动带来的危害不容小觑,解决方案主要分为主动减振和被动减振两种,主动减振主要是通过科技发展,减少制作误差,定期保养维修线路,但这些只能降低振动能量,而不能避免振动,被动减震地铁施工中主要运用的减振方法是采用减振道床,其中包括:一般减振整体道床、橡胶减振垫浮置板整体道床、钢弹簧浮置板道床。地铁的减振措施主要集中在通过道床和扣件来进行,能起到一定的减振效果,但不能达到大范围的减振和减噪作用。因为目前的六种主要隧道结构形式(半衬砌结构,厚拱薄墙衬砌结构,直墙拱形衬砌结构,曲墙衬砌结构,复合衬砌结构,连拱隧道结构)主要都只从受力的角度考虑,没有把受力和减振减噪结合起来考虑的。并且城市土地资源紧缺,由于震动缘故,在两条隧道之间或者隧道与建筑之间需要一定的安全距离,加大了土地用量。居民区旁的隧道还会因为噪音问题给居民带来不便。

本文研究了一种新型的地铁隧道结构形式,其包括隧道承压部分、填充材料部分和外部保护层,这种隧道结构可以延续使用目前的盾构法,只需改变管片的形式,按照新的结构生产管片,继而以管片的形式进行拼装,不用改变施工工法。此新型隧道在原隧道结构上进行改进,使隧道结构在承受各种外力的基础上,能够通过中间的材料吸收列车经过时产生的振动与噪音,从而达到减振减噪的效果。同时,在填充材料的选择上有多种形式,可以根据不同地区的不同地质条件和周边环境要求选择减振为主、减噪为主或防漏水为主的材料,来达到不同的目的。

2 工作原理

本文所研究的新型隧道结构采用的技术方案如下:

在原隧道管片基础上,多加一层填充材料和保护层,可以按照原来管片形式分为3块标准块、2块邻接块、和1块封顶块,也称K块,用原来的施工工法(盾构法)进行隧道开挖和管片的拼装。同时中间填充材料的选择上有多种形式,新型隧道结构的承重部分主要起承受列车重量、隧道管壁自重、各种设备重量及列车经过时的各种力;中间的填充部分可以按不同的功能要求起到减震、降噪、防水等作用;最外面的保护层起保护填充材料和承受周围水土压力的作用。三部分的结合可以使隧道在起承压作用的同时,还可以起到减震、降噪、防水等辅助作用。

图1 效果图

(上接第109页)3 结束语

在当今地下空间、地下隧道发展技术日新月异的时代,地铁轨道的减振问题已是一种不可避免且不可回避的问题,地铁减振已成为各国地铁建设的主要研究课题。目前我国主要解决的方法是在道床结构与基础结构之间填充具有一定刚度和弹性的物质,如橡胶、弹簧等,各种减振材料的研发。[4]本论文从隧道结构的方面出发,致力于通过隧道自身来降低隧道的振动。本文采取了一种全新的减振形势,超脱于现有的改变轨道形式或扣件形式的技术,从隧道结构的角度出发来达到减振的目的,与现有技术相比,本新型隧道结构具有如下有益效果:

(1)本隧道形式通过隧道管壁来起到减振降噪的作用,而不仅仅是依靠扣减或者道床,会有更加明显的效果。

(2)本隧道形式采用本实用新型隧道结构形式不用改变施工工法,仍就可以使用盾构法,具有显著性应用价值。

(3)本隧道形式可以根据不同地区的不同地质条件来选用以不同功能为主的填充材料,具有较高的灵活性。

【参考文献】

[1]田春芝.地铁振动对周围建筑物影响的研究概况[J].铁道劳动安全卫生与环保,2000(7):64-67.

[2]黄娟,彭立敏,,施成华.隧道振动响应研究进展[J].中国铁道科学,2009(30)2:60-65.

[3]崔正翔,裕正毓.地铁隧道振动对地面环境影响预测的探讨[J].噪声与振动控制,1996(1):9-14.

减振技术论文范文第8篇

关键词: 金属橡胶;阻尼减振;转子支承系统

中图分类号:F767.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)17-0059-02

0 引言

金属橡胶材料起源于二十世纪70年代初期的前苏联,是通过将具有一定质量的、拉伸开的、螺旋状的金属丝有序地排放并制成毛坯,然后用冷冲压成型并经热处理而成的新型精细结构材料[1]。由于其内部有很多孔洞,既呈现类似橡胶材料的弹性和阻尼性能,又保持着金属的优异特性,俗称金属橡胶(Metal Rubber)。目前,俄罗斯在这个研究领域处于领先地位,并已经广泛的应用于航空航天等领域[2]。我国对金属橡胶技术研究虽然仅有十几年的时间,却得到了越来越多的重视,并已经在大型工业设备的减振密封领域和航天航空等领域得到了实际应用。金属橡胶的制备工艺、相关理论和性能特点等已经开始被广泛研究,本文作者通过分析、总结相关研究文献,重点介绍了金属橡胶在转子支承系统中阻尼减振方面的应用研究。

1 金属橡胶的阻尼减振性能

金属橡胶内部呈现出金属丝相互交错勾联形成的空间网状结构,这种类似橡胶的大分子链状形态使他它具有一定的刚度,振动时金属丝之间产生挤压、滑移和干摩擦,又可以耗散大量的振动能量,从而起到阻尼减振的作用[1]。与橡胶材料不同的是,由于金属橡胶的原材料及制造工艺和橡胶材料存在巨大的差异,二者之间所表现出来的弹性阻尼变化规律也就存在着明显的不同。由于金属橡胶材料的稳定性和硬度几何特性,保证了其弹性阻尼特性主要受载荷频率和变形幅值的影响,而受环境温度的影响很小。

2 金属橡胶在转子支承系统中的阻尼减振应用

由于金属橡胶阻尼减振构件具有阻尼性能好、重量轻、且易制成各种形状、环境适应能力强、可调节刚度等一系列优点,在高速旋转机械中的得到了成功的应[2-4]。王新、朱梓根等[5]在1997年开发出了一种环形金属橡胶减振器阻尼器(RMRD)并用于转子支承系统。实验研究表明,这种金属橡胶减振阻尼器具有很好的减振性能,甚至超过了挤压油膜阻尼器,而且有效地解决了非线性问题。郭宝亭等人[4]通过把环形金属橡胶减振器与折叠式鼠笼弹支形成组合支承,这种折返式鼠笼弹支主要来提供组合弹支的刚度,而金属橡胶材料结构提供阻尼和部分刚度,即主要利用金属橡胶材料的刚度特性的线性段和软特性段。随着转速的不断增大,当转速达到某阶临界转速时,振动达到最大,此时可以充分发挥金属橡胶材料结构的阻尼耗能作用,降低和减弱转子在临界转速时的振动。同时增大转子系统的阻尼,抑制转子系统的自激振动,提高失稳阈值转速。郭等人还把该组合支承应用在了氢涡轮泵转子上,试验研究及理论分析结果表明,金属橡胶减振器减振效果十分明显,与其它类型的减振阻尼器相比,具有制作工艺、安装条件几乎不受限制的特点。马艳红[6]提出了一种带有金属橡胶外环的自适应挤压油膜阻尼器,该阻尼器油膜外环是金属橡胶制成,油膜力和金属橡胶弹性环复杂的流固耦合作用改善了系统高度非线性,研究表明:这种自适应挤压油膜阻尼器能够更好的抑制转子系统的非协调响应,具有更好的减振效果。

姜洪源等在2009年提出了一种新型金属橡胶挤压油膜阻尼器(SFD/MR)[7]。该阻尼器的与传统的挤压油膜阻尼器相比,具有充分能够利用金属橡胶弹性阻尼与节流特性的突出特点,在该阻尼器的可动外环与壳体之间安装了金属橡胶弹性环,轴颈与可动外环的轴向端面安装了金属橡胶端部密封环。金属橡胶环弹性特性能有效地改善系统的非线性,一定程度上缓解了传统挤压油膜阻尼器的刚度非线性问题。谢振宇等[8]在磁悬浮轴承柔性转子系统中同时引入磁悬浮阻尼器和金属橡胶环,通过系统高速旋转实验分析并理论分析了金属橡胶环和磁悬浮阻尼器对系统不平衡振动的影响,结果表明,金属橡胶环和磁悬浮阻尼器的同时引入,可以减小转子在整个转速范围内的不平衡振幅,保障系统可靠的运行。李胜波等[2]建立了金属橡胶构件迟滞回线边界变形过程力学模型,针对不同相对密度金属橡胶构件,推导了出了非线性迟滞恢复力表达式。同时对金属橡胶阻尼环进行了实验研究,分析了简谐激励载荷作用下阻尼环动力学的特性,并把该阻尼环用于圆锥滑动轴承-转子实验系统[3],研究了在不平衡力等径向载荷和轴向载荷作用下,轴向力对金属橡胶阻尼器刚度和能量好散系数的影响,为进一步研究金属橡胶阻尼环在转子支承系统上的应用奠定了基础。

3 结语

目前,无论是在实验方面还是理论方面,尽管研究人员已经对金属橡胶材料及其在转子支承系统方面应用的研究取得了一定的进展,但由于金属橡胶材料在国内发展时间较短,许多方面的研究还不够成熟,需要进一步深入研究:例如,由于金属橡胶的结构和制造工艺的特殊性,在制造过程中金属丝螺旋圈直径、螺旋卷的拉伸缠绕方式、最后冷压成型的压力、保持时间、压制速度等都是影响金属橡胶构件性能的主要因素,这些因素的变化都可能使金属橡胶模型参数存在着不确定性,在使用过程中由于预紧力的变化,摩擦磨损等因素的影响,都将导致其模型参数产生不确定性,因此要想设计出更具鲁棒性的振动抑制系统,就必须探索新的设计方法及理念。

参考文献:

[1]李玉龙,何忠波,白鸿柏等.金属橡胶的研究及应用进展[J]. 兵器材料科学与工程,2011,34(1):101-108.

[2]李胜波,闫辉,姜洪源,陈亮.应用于高速转子系统的金属橡胶阻尼环动力特性分析[J].物理学报,2012(01).

[3]李胜波,闫辉,姜洪源等.圆锥滑动轴承-转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究[J].功能材料,2011,42(1).

[4]郭宝亭,朱梓根.金属橡胶阻尼器在转子系统中的应用[J]. 航空动力学报,2003,18(5):663-668.

[5]王新,朱梓根.环形金属橡胶减振器[J].航空动力学报,1997, 12(2):143-145.

[6]马艳红.金属橡胶外环自适应挤压油膜阻尼器实验研究[D].北京航空航天大学硕士学位论文,2002:55.

[7]张蕊华,姜洪源,夏宇宏,等.金属橡胶挤压油膜阻尼器刚度分析[J].湖南科技大学学报,2009,24(1):28-31.

减振技术论文范文第9篇

【关键词】液压长冲程抽油机?天平式重力平衡?换向阀?调节阀?减振

抽油机在石油钻采工艺中的地位毋庸置疑[1]。针对我国油田开采的实际工况,高能耗的常规抽油机在开采稠油、低渗区块时很难满足生产的要求。因此,迫切需要一种能实现长冲程、低冲次的高效率、大载荷新型节能采油设备来更经济、更有效的开采我们低渗、特低渗、稠油、高含水油藏。基于这一点,液压长冲程抽油机应运而生,其研制和应用得到了较大的发展。

液压抽油机具有长冲程、低冲次、配用电机功率小、能耗低、性能可靠、安全性好、占地面积小,自重轻等特点。但针对液压长冲程抽油机的节能减振设计与效果分析中尚存在着诸多不足。本文中研制的WCYJY改进型液压长冲程抽油机采用天平式重力平衡、优化设计调节阀的开启时间等措施,以期实现系统减少换向冲击振动的目的。

1 抽油机结构、液压原理及工作原理

1.1 结构

图1是WCYJY改进型液压长冲程抽油机的结构图。

系统的执行器是抽油杆侧液压缸1和配重侧液压缸21。电动机14驱动油泵15,通过活塞杆伸缩驱动动滑轮,带动钢丝绳连接的抽油杆和配重箱上下往复运动,从而带动有杆泵往复运动进行采油。

蓄能器20的作用是在液压缸换向时,利用蓄能器气囊的压缩和膨胀来平稳液体流量的波动,从而达到减少管路中流量脉动的目的。配重箱12(图1) 的精确配重,可使左右油缸的工作负荷相等,实现抽油周期过程负荷恒定。三位四通换向阀4用于控制抽油杆侧液压缸1、配重侧液压缸21的运动方向及蓄能器储存液压马达压力油的双向释放控制。

节流阀3的作用是在抽油机换向前调节高压缸的压力实现减速运行,有效减少在换向时的振动和噪音。

由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小,还与节流口前后的压差有关,阀的刚度小,故适用于负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。而对于抽油机负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统,必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变,从而达到流量稳定。

2 关键技术

2.1 天平式重力平衡

通过调整配重实现精确平衡,平衡掉了抽油杆的重量和部分液柱重量。使做功负荷大大减少,从根本上提高系统效率30%左右。上、下冲程工作非常平稳,电流差只是各个环节的摩擦力造成的。

2.2 换向减速缓冲设计

本方案中,独特地调节阀设计,实现换向减速缓冲。通过精确控制溢流阀3的动作,来实现活塞动作的加减速缓冲,消除了换向时载荷的剧烈波动。

3 液压冲击振动与减振效果分析

对于特定的液压油和管道材质来说,要减小maxrP值,应加大管道的通流截面积以降低v 值。

3.2 由运动部件制动所产生的液压冲击

重力平衡可以根据需要增减配重,当活塞向下运动时,假设悬点载荷与外重力平衡箱相等,活塞杆的端部重力平衡箱和油缸推力同时作用,设总质量为m的运动部件在制动时的减速时间为t,速度的减小值为υ,则根据动量定律可近似地求得系统中的冲击压力p。

3.3 示功图对比分析

利用抽油井测试仪对改进型液压抽油机进行示功图对比分析,结果如图3所示。从图中可以发现改进设计后的悬点载荷峰值变化较之原型抽油机变化较大,但变化较为平缓,系统换向冲击特征明显减弱。

4 结论

基于抽油机换向减振这一目的,改进了WCYJY型液压长冲程抽油机,并对其进行改进后的振动分析。测试证明该型抽油机较普通游梁抽油机节电40%以上,节能效果保持稳定的同时,较目前的液压抽油机减振效果更好,悬点载荷波动减小,运转更平稳,具备较强的工程实用价值。

参考文献

[1] 杨敏嘉,常玉连.石油钻采设备系统设计[M].北京:石油工业出版社,2000

[2] 李汉兴.液压游梁式抽油机的三维设计、动力学仿真和结构有限元分析.西南石油学院硕士论文 (TE933-980039),1998: 9-18

[3] 薄涛.中国液压抽油机的发展概况与技术水.钻采工艺,2002(2)喜,马汝建.液压抽油机运动特性分析.石油矿场机械,2000,29 (3): 35-36

减振技术论文范文第10篇

勇于创新 敢为人先

近年来,住宅和道路桥梁设计越来越复杂多变,地壳活动也频繁发生,人们对建筑物的抗震性要求越来越高。采用隔震技术是改善建筑物地震安全性的有效手段。通常情况下,隔震层设置在建筑物第一层以下与基础之间,称为“基础隔震”,而从不墨守陈规的谭平却有了一个新想法:对于大平台多塔楼结构,若能将隔震层位置设置在平台和塔楼之间,对隔震层上、下部结构的受力情况均有利,是不是就可以解决传统抗震设计中难以解决的问题。

通过对层间隔震减震体系系统的理论与试验,谨慎探索、逐步实施。谭平最终确立了层间隔震体系上、下部结构之间参数匹配的最优组合关系,建立了层间隔震体系的简化分析方法,分析了其大震下的动力可靠度。这一研究成果一经推出就得到了同行的高度赞誉,研究成果也很快就在北京通惠家园等多个实际工程项目中得到应用。

通惠家园位于北京地铁复八线车辆段大平台上,是典型的大平台多塔楼结构。平台长1291m,宽226m,共两层,首层用于地铁复八线车辆段,二层用于设备管道及车库。由于钢筋混凝土框架平台已基本施工完毕,在平台上建住宅若按常规抗震设计,那么九层住宅下部平台框架柱抗震能力则不足,而且上部结构九层房屋设计超限,因此采用传统抗震方法很难满足抗震规范要求,并将导致下部平台框架柱地震剪力的大大增加。

然而,通过对该大平台上多栋塔楼结构采用层间隔震技术,将隔震层设置在九层住宅楼和大平台之间,成功解决上述问题,该项目建成后目前成为世界上面积最大的隔震建筑群,取得了显著的经济效益与社会效益,并于201 O年获得国家科技进步奖二等奖。

守护中国新高度

随着建筑越来越高,结构变得越来越柔,现行基于延性结构的设计方法已很难同时满足其在地震或强风荷载作用下的安全性以及舒适性要求。

针对这一问题,谭平对控制装置、控制算法进行了广泛的的研究。谭平研发了多种智能减震控制装置,提出了自适应鲁棒H∞控制算法、基于变论域自适应算法、基于遗传算法的神经一模糊减振控制方法、自适应模糊滑动模态控制算法、改进的PID等多种智能控制算法。

因形状高挑、体形纤细、结构布置独特而以“小蛮腰”著称的广州塔整体高600米,是国内最高电视观光塔。但因地处广州,每年遭受台风袭击的频度和强度均较大。因此,针对该塔开展减振控制技术工作,对于减小广州电视塔的风致振动,提高其抵抗灾害的能力,保障该电视塔的正常运营,改善台风下游客的舒适性,具有重要的意义。

谭平正是广州塔减振控制项目的主要骨干,负责完成广州塔振动控制技术方案,在广泛调研现有各项减振控制技术及其在国内外成功的工程应用的基础上,结合广州新电视塔的建筑结构特点及使用功能,最终选定电视塔主塔采用主被动复合的质量调谐控制系统,在进行系统的理论与模型实验分析的基础上,完成了控制系统的方案优化定型与深化设计,编写了实时控制的软件包。经过现场测试表明该控制系统可将原塔的阻尼比增大5倍左右,在今年“杜苏芮”台风和“韦森特”台风时广州塔振动加速度响应成功减小30%以上,该控制系统减振效果明显。

心系民生 用真情铸基石

汶川大地震后,看到废墟中人们无望地看着昔日美好的家园,谭平感同身受。地震后不久,他就组织带领广州大学抗震中心的研究人员赶赴灾区,全身心投入到灾区重建中去,他内心只有一个信念:要尽自己最大的努力为灾区建起能抗震的房屋。

他和团队共承担了汶川县20多栋学校、幼儿园以及居民住宅的隔减震技术设计。其中,在汶川县重点工程项目――汶川二小确定采用隔震技术。由于该学校距离地震断裂带较近,在设计中需考虑避开近场地震动的脉冲周期,谭平创造性地提出在这种中低层学校建筑中采用组合隔震的技术,在项目中使用普通橡胶隔震支座,铅芯橡胶隔震支座和弹性滑板支座组成隔震层,由橡胶隔震支座提供复位能力,铅芯隔震支座提供强震下的耗能能力,由弹性滑板支座确保该隔震结构较常规隔震结构的周期更长,使隔震后结构的周期在3.5s以上从而有效避开近场地脉动的周期。该工程在提高抗震设防烈度2度的同时,将工程造价也降低了15%左右,取得了很好的经济与社会效益,受到省市领导与灾区人民的肯定。

但灾区援建工作并不是终点,而是谭平致力于研究适合于村镇不发达地区自建房屋的实用隔震技术的开端。目前,他已经初步研制出采用工程塑料板替代钢板的低成本高性能的隔震产品,并且正在研究相应的简易设计方法和施工工艺,力图最终达到无需专业设计人员即可完成隔震设计,让普通乡村施工队就能完成隔震施工的目的。

诸多成绩为谭平带来了鲜花和光环,但他并不自得于所取得的成绩,“我现在的成功,离不开我的导师周福霖院士的言传身教和悉心指导,他一向严谨的治学态度让我受益终身。”谈起自己的成绩谭平非常感谢导师的栽培。对导师科研精神的传承,让谭平成为一个对科研一丝不苟,且敢于打破常规而创新的人。现在他也为人师,在潜心科研的同时他也将教书和育人放在同等位置。谭平对学生素来“严”字当头,要求学生做事要实事求是,不能有半点虚假,在指导研究生毕业论文时,要求学生扼守科研道德,决不能抄袭别人的成果,对论文中每个数据甚至标点符号都严格把关。

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