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大承载隔振器性能设计与试验研究

李星照 马伟杰 刘昊文 杜新新 韩超 孙月 彭方澜

李星照, 马伟杰, 刘昊文, 杜新新, 韩超, 孙月, 彭方澜. 大承载隔振器性能设计与试验研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 154-160. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154
引用本文: 李星照, 马伟杰, 刘昊文, 杜新新, 韩超, 孙月, 彭方澜. 大承载隔振器性能设计与试验研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 154-160. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154
Li Xingzhao, Ma Weijie, Liu Haowen, Du Xinxin, Han Chao, Sun Yue, Peng Fanglan. Performance Design and Experimental Study of Large-load Isolators[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 154-160. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154
Citation: Li Xingzhao, Ma Weijie, Liu Haowen, Du Xinxin, Han Chao, Sun Yue, Peng Fanglan. Performance Design and Experimental Study of Large-load Isolators[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 154-160. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154

大承载隔振器性能设计与试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154
详细信息
    作者简介:

    李星照(1993—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆结构力学研究,E-mail: lixingzhao93@foxmail.com

  • 中图分类号: TL353

Performance Design and Experimental Study of Large-load Isolators

  • 摘要: 采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式,针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件,采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计,确定复合组件的结构参数,构造隔振器样品。对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试,结果表明该隔振器的额定承载达到11 t,额定承载下固有频率约为6.2 Hz,在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定。但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大,当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时,动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm,阻尼比由约0.07提高至约0.19。本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑。

     

  • 图  1  碟形弹簧结构示意图

    D—碟形弹簧外径;d—碟形弹簧内径;t—碟形弹簧厚度;H—碟形弹簧自由高度;b—支承面宽度;h1—无支承面碟形弹簧内锥高;h—有支承面碟形弹簧内锥高;P1—无支承面碟形弹簧载荷;P—有支承面碟形弹簧载荷

    Figure  1.  Schematic Diagram of Disk Spring

    图  2  碟形弹簧复合组件设计简图

    Figure  2.  Sketch of Combination Design of Disc Springs

    图  3  小刚度碟形弹簧轴向变形与承载关系曲线

    Figure  3.  Displacement Versus Load Curves for Small Stiffness Disc Spring

    图  4  小刚度碟形弹簧轴向变形与刚度关系曲线

    Figure  4.  Displacement Versus Stiffness Curves for Small Stiffness Disc Spring

    图  5  z=1.2时大刚度碟形弹簧轴向变形与承载关系曲线

    Figure  5.  Displacement Versus Load Curves for Large Stiffness Disc Spring at z=1.2

    图  6  额定承载25 t时大刚度碟形弹簧轴向变形与承载关系曲线

    Figure  6.  Displacement Versus Load Curves for Large Stiffness Disc Spring with a Rated Load of 25 t

    图  7  额定承载25 t时大刚度碟形弹簧轴向变形与刚度关系曲线

    Figure  7.  Displacement Versus Stiffness Curves for Large Stiffness Disc Spring with a Rated Load of 25 t

    图  8  磁流变液阻尼器结构示意图

    Figure  8.  Structure Sketch of Magnetorheological Fluid Damper

    图  9  隔振器结构示意图

    Figure  9.  Structure Sketch of Vibration Isolator

    图  10  试验装置与传感器布置示意图

    Figure  10.  Test Device and Sensor Layout

    图  11  隔振器静刚度测试曲线与理论曲线对比图

    Figure  11.  Static Stiffness Test Curves and Theoretical Curve of Vibration Isolator

    图  12  迟滞回线样例

    Figure  12.  Example of Hysteresis Loop

    图  13  不同振动幅度下隔振器的迟滞回线

    Figure  13.  Hysteresis Loop under Different Vibration Amplitudes  

    图  14  额定承载下隔振器动刚度测试结果

    Figure  14.  Dynamic Stiffness Test Results under Rated Load

    图  15  额定承载下隔振器阻尼比测试结果

    Figure  15.  Damping Ratio Test Results under Rated Load

    表  1  隔振器主要特性参数对照表

    Table  1.   Comparison of Main Characteristic Parameters of Isolator

    主要特性 需求值 设计值
    额定承载/t ≥10 约11
    额定承载下固有频率/Hz <8 约6
    额定承载下压缩变形量/mm 约7.5 约7.5
    刚度下限/(kN·mm−1) 6 6
    安装最大外径/mm ≤350 <350
    安装最大高度/mm ≤400 <400
    下载: 导出CSV

    表  2  不同振动幅度下隔振器的动刚度和阻尼比测试结果

    Table  2.   Test Results of Dynamic Stiffness and Damping Ratio under Different Vibration Amplitudes

    振动幅度/mm 0.50 0.25 0.10 0.05 0.02
    动刚度/(kN·mm−1) 26 46 69 96 108
    阻尼比 0.19 0.18 0.17 0.07 0.06
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-27
  • 修回日期:  2024-03-14
  • 刊出日期:  2024-06-13

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