第２５卷第６期 江苏船舶 Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．６ ２００８年１２月 ＪＩＡＮＧＳＵ ＳＨＩＰ Ｄｅｃ．２０ｏ８ 硅油减振器的设计和实际应用 黄 强 （淮安市地方海事局，江苏淮安２２３００１） 摘要：在硅油减振器的实际生产过程中，惯性环和壳体之间的配合间隙经常出现变化，这个变化范围有可能超 出图纸的要求。由于硅油减振器生产成本较高，为了节约成本并能有效指导生产，可从硅油减振器设计和应用 方面人手，看问隙变化对硅油减振器的有效惯量、有效阻尼以及对柴油机的扭转振动计算方面的影响，从而减少 对硅油减振器的影响。 关键词：硅油减振器；扭转振动计算；有效阻尼；当量惯量 中图分类号：ＴＨ７Ｏ３．６３ 文献标识码：Ｂ １硅油减振器的原理及设计方法 说，式（２）只有在硅油减振器的阻尼为最佳阻尼时 才成立，而最佳阻尼对于一个给定的硅油减振器来 硅油减振器的减振原理是当共振时，硅油减振 说，也只有对振动的一个特殊的频率才是真实的。 器壳体与惯性块之间发生一定的相对位移，间隙中 的硅油受到剪切力的作用，从而发生粘性摩擦扭矩， 由此吸收振动能量，达到减振的目的。粘性摩擦转 矩每周所做的功为： ＝ ｏ）２Ａｈ （１） 式中： 为粘性摩擦转矩每周所做的功；ｌａ为减振 器惯性块惯量；Ｃ为硅粕减振器阻尼；Ａ 为硅油减 振器壳体振幅； 为硅油减振器壳体角速度。 图１ 粘性摩擦转矩每周做功 从式（１）中判断，当ｃ／（１ａｗ）＝１时， 达到最 换个角度，从假定的最佳阻尼着手，计算系统， 大值（可用微分方法求得），因此可以求得对应于减 求取危险的临界频率，然后指定硅油减振器的阻尼， 振器最大能量消耗时的最佳阻尼是：Ｃ＝１．ｏＪ。 以便适合最佳阻尼，这是可以做到的。因为不仅可 粘性摩擦转矩每周做功如图１所示。结合图１ 以选择硅油的粘度，而且可以指定飞轮与外壳之间 可以看出：ｃ／（Ｉ，ｌｏｏ）＝１时，粘性摩擦转矩每周所做 的间隙，这样给硅油减振器设计提供了思路。在柴 的功达到最大值。当ｃ／（ ）大于或小于ｌ时，硅 油机扭转振动理论计算时，首先要明确硅油减振器 油减振器所消耗的功都不能达到最大值，也就是硅 的当量惯量，同时输人硅油减振器的最佳阻尼。当 油减振器的减振作用会相应降低。 这两个参数能满足柴油机的减振的作用时，就可以 当ｃ＝ｌｄｗ，硅油减振器的惯性块作用于壳体上 反推硅油减振器使用的硅油粘度和间隙。一般硅油 的当量惯量，阳可以用式（２）计算： 减振器使用的硅油粘度（２５℃时名义运动粘度）在 ｔｅａ＝１／２Ｉａ （２） ２２０ ０００—２６０ ０００ｍｍ ／ｓ内，所以只有间隙是惟一的 式中：，阳为减振器惯性块作用于壳体上的当量惯量。 未知数。 这样，硅油减振器的惯性块作用于壳体上的当 量惯量，ｅ。作为阻尼转矩ｃ／（ ∞）的一个函数。因 ２硅油减振器间隙的计算及选择 此计算一个包含硅油减振器的当量系统时，可以把 经过计算，某硅油减振器的间隙计算结果见表 此硅油减振器用一个等效的惯量 代替。 值等 １。表１中 、Ｃ１、ｒ１、ｒ２、ｈ是该硅油减振器的实际 于壳体惯量加上惯性块转动惯量的一半。严格地 设计参数，其中惯性块的尺寸是以公差带的中差为 计算依据。可以看出，硅油减振器的惯性环的周围 收稿日期：２００８—０６—２４ 平均间隙为０．５７９ｍｍ。此数值比较接近实际的设 作者简介：黄强（１９７５一），男，淮安地方海事局工程师，主要从事船 计值，但是比实际的间隙要小一些。 舶检验工作。 １６ 江苏船舶 第２５卷 表１硅油减振器间隙计算表 变，内圆周间隙变化对硅油减振器有效阻尼的影响 序号 代码 描述 数据 单位 １ ｒ／ｏ 硅油的粘度（２５。时的名 ２４Ｏ Ｏ０ｏ ｍｍ２／ｓ 义运动粘度） ２ ｇ 硅油的比重 ０．９７ ｇ／ｅｍ ３ ｑ＂ｏｐｔ 硅油的绝对粘度 ２３２．８ Ｐａ・ｓ ４ 田ｔ 温度修正系数（７０。） Ｏ．３ ５ 减切率修正系数 ０．６ ６ ， 工作状态下有效粘度 ４１．９０４ Ｐａ・Ｓ ７ ，ｑｏｐｔ 硅油的动力粘度 ４１．９ｌ８ Ｐａ・Ｓ ８ Ｃ１ 硅油减振器最佳阻尼系数 ６ ５０ｏ Ｎｍｓ／ｒａｄ ９ ｒ１ 惯性块内半径 ２４，５６１ ２５ １０ ｒ２ 惯性块外半径 ３５．８４５ ５ １１ ＾ 惯性块厚度 １４．１２７ ５ １２ 外圆周粘性摩擦系数 ４０８６ ２８７．２０Ｂ ｌ３ ‰ 内圆周粘性摩擦系数 ８４９ ３０３．４３８ ４ １４ Ｔｓｉｄｅ 两侧粘性摩擦系数 ４ ０４１ ３４０．３９ ｌ５ Ｚ 硅油减振器间隙 ０．０５７ ９ 下面用该硅油减振器的实际间隙对硅油粘度、 硅油减振器最佳阻尼、以及硅油减振器的实际效率 进行推算。硅油减振器的间隙参数见表２（惯性块 内圈间隙还需要减去尼龙垫的１ｍｍ厚度），其计算 结果见表３。 表２硅油减振器间隙参数 一 外圆周间隙 １．００７ ５ 内圆周间隙 ０．５８７ ５ 内径中间凹槽间隙 １２．６７５ 两侧间隙 ０．７２５ 从表３中可以看出：硅油的粘度在２２０ ０００～ ３５０ ０００ ｍｍ ／ｓ范围内变化时，减振器实际效率在 ９４％～１００％范围内变化，减振器的设计间隙基本达 到要求。 在给定的硅油粘度、硅油减振器有效阻尼、硅油 减振器有效惯量的情况下，推算硅油减振器的间隙 调整情况的这种方法可以应用于减振器设计，减振 器不合格状态判断等方面。以某硅油减振器的设计 条件为例，进行间隙调整推算。其已知参数为：硅油 粘度为：２４ ０００ ｍｍ ／ｓ；硅油减振器壳体惯量：１２．２７ ｋｇｍ ；硅油减振器惯性块惯量：２３．１６ ｋｇｍ 。 由于惯性块中间凹槽的间隙偏大，它的权重比 其他几个参数要小一个数量级，可忽略不计。另外 根据以往的经验，惯性块的外圆可能在运行过程中 碰壳体，所以尽量保持惯性块外圆周间隙大一些。 当硅油减振器在一定效率范围内保证外圆周间隙不 情况见表４。 表３硅油减振器效率变化计算 设定硅油粘度 实际有效阻尼 最佳阻尼系数 硅油减振器 ／（ｍｍ ・ｓ一 ） ／（Ｎｍｓ・ｒａｄ ） ／（Ｎｍｓ・ｒａｄ ） 按图１计算）／（％ 实际效率 ２２０ Ｏｏｏ ４ ５７６ （４ ５５０６ ５ｏ０±３０％ ９４８ ４５０） ．１４ ～２４０ Ｏｏｏ ４ ９９２ ６ ５０ｏ±３Ｏ％ ９６．６１ ２６ｏ Ｏ００ ５ ４１０ ６ ５０ｏ±３Ｏ％ ９８．３４ ２８０ Ｏ０ｏ ５ ８２５ ６ ５００±３Ｏ％ ９９．４０ ３１Ｏ Ｏ０ｏ ６ ４４９ ６ ５ｏｏ±３Ｏ％ ｌｏｏ．ｏ０ 表４ 间隙对减振器效率影响情况 描述 间隙１ 间隙２ 间隙３ 外圆周间隙／ｒａｍ ｌ １ ｌ 内圆周间隙／ｍｍ ０．５ Ｏ．８ Ｏ．３３ 内径中间凹槽间隙／ｍｍ １２ １２ １２ 两侧间隙／ｒａｍ ０．４６ ０．８ Ｏ．３３ 实际计算有效阻尼／（Ｎｍｓ・ｒａｄ ） ６ ５ｌ６ ４ ５３７ ８ ５３５ 减振器实际效率／（％） ｌ００ ９３．８７ ９６．４０ 从表４中可以得出如下结论： ①按间隙１来设计间隙时，可以得到硅油减振 器的有效阻尼系数；②在实际应用中硅油减振器的 尺寸公差在０．０７５ｍｍ（按照极限配合为０．１５ｍｍ）左 右；对于间隙２和间隙３的计算结果，在实际的不合 格品处理中，可以考虑适当放松标准；③如果间隙偏 大到超过一定程度，可以考虑改变硅油的粘度来使 硅油减振器的阻尼达到要求。因为相对壳体的价格 来说，硅油的成本还是比较低的。 ３ 结语 在选用某种机型的硅油减振器时，应该遵循如 下步骤： ①根据以往的经验初选硅油减振器，得到硅油 减振器的有效惯量；②将硅油减振器的有效惯量带 人发电机组的当量系统，找到其中最危险的共振频 率；③以该共振频率计算硅油减振器所需要的最佳 阻尼；④计算硅油减振器所需要的各种间隙尺寸，或 者在现有的硅油减振器间隙中，选择不同的硅油粘 度来使硅油减振器达到所需的最佳阻尼。 参考文献： ［１］陈火荣．船舶内燃机设计［Ｍ］．北京：国防工业出版社，１９９５． ［２］ 许运秀．船舶柴油机轴系扭转振动［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，１９８２． ［３］谭达明．内燃机振动控制［Ｍ］．四川：西南交通大学出版社， １９９３