CN102705430B - 一种两自由度非线性吸振装置 - Google Patents

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Abstract

一种两自由度非线性吸振装置，它涉及一种吸振装置，具体涉及一种两自由度非线性吸振装置。本发明为了解决传统的线性刚度吸振器只在其固有频率处有效，对于不在其固有频率处的振动不能进行有效吸振的问题。本发明的两个第一支撑架由上至下并排平行设置，第一弹性弦的两端分别各与一个第一支撑架连接，第一弹性弦的中部与第一质量块的一端固定连接，两个第二支撑架由上至下并排平行设置在第一质量块另一端的端面上，第二弹性弦的两端分别各与一个第二支撑架连接，第二质量块的一端端面与第一质量块另一端端面的中部连接，第二质量块的另一端与第二弹性弦的中部固定连接。本发明用于机械、土木、电器设备等领域减震和噪声的控制。

Description

一种两自由度非线性吸振装置
技术领域
本发明涉及一种吸振装置，具体涉及一种两自由度非线性吸振装置。
背景技术
线性刚度吸振器主要应用于机械、电器设备等领域的减振和噪声控制，传统的线性刚度吸振器只在其固有频率处有效，对于不在其固有频率处的振动不能进行有效吸振。
发明内容
本发明为解决传统的线性刚度吸振器只在其固有频率处有效，对于不在其固有频率处的振动不能进行有效吸振的问题，进而提出一种两自由度非线性吸振装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括第一质量块、第二质量块、第一弹性弦、第二弹性弦、橡胶阻尼层、两个第一支撑架和两个第二支撑架，两个第一支撑架由上至下并排平行设置，第一弹性弦的两端分别各与一个第一支撑架连接，第一弹性弦的中部与第一质量块的一端固定连接，两个第二支撑架由上至下并排平行设置在第一质量块另一端的端面上，且每个第二支撑架沿长度方向的轴线与第一质量块另一端端面垂直，第二弹性弦的两端分别各与一个第二支撑架连接，第二质量块的一端端面与第一质量块另一端端面的中部连接，第二质量块的另一端与第二弹性弦的中部固定连接，橡胶阻尼层设置在第一质量块另一端端面与第二质量块一端端面之间。
本发明的有益效果是：本发明根据非线性动力学原理，含有立方刚度的非线性吸振器可有效的抑制结构的自由度振动或者强迫振动，大大降低结构的振动峰值，而且由于这种非线性吸振器没有特定的固有频率，可有效解决传统的线性被动吸振器只在其固有频率处有效的缺点。本发明结构简单，制作成本低，便于维护和更换，且对振动具有较好的抑制效果。
附图说明
图1是弹性弦的变形图，图2是本发明的整体结构示意图，图3是图2的右视图，图4是简化的连接待减振对象的非线性吸振器原理图，图5是不连接吸振器采用阻尼减振时待减振对象的振动幅频图，图6是连接吸振器后待减振对象的振动幅频图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种两自由度非线性吸振装置包括第一质量块3、第二质量块4、第一弹性弦5、第二弹性弦6、橡胶阻尼层7、两个第一支撑架1和两个第二支撑架2，两个第一支撑架1由上至下并排平行设置，第一弹性弦5的两端分别与一个第一支撑架1连接，第一弹性弦5的中部与第一质量块3的一端固定连接，两个第二支撑架2由上至下并排平行设置在第一质量块3另一端的端面上，且每个第二支撑架2沿长度方向的轴线与第一质量块3另一端端面垂直，第二弹性弦6的两端分别与一个第二支撑架2连接，第二质量块4的一端端面与第一质量块3另一端端面的中部连接，第二质量块4的另一端与第二弹性弦6的中部固定连接，橡胶阻尼层7设置在第一质量块3另一端端面与第二质量块4一端端面之间。
本实施方式中第一弹性弦5与第一质量块3间采用胶黏结或螺丝压紧；第6弹性弦与第二质量块4间采用胶黏结或螺丝压紧。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种两自由度非线性吸振装置的第一质量块3与第一弹性弦5连接处的长度不超过第一弹性弦5弦长的十分之一，第二质量块4与第二弹性弦6连接处的长度不超过第二弹性弦6弦长的十分之一。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
结合图1说明本发明所利用的实现立方刚度的原理如下：
x为弹性弦在力f下引起的位移，则力和位移的关系如下：
f=kx[1-L(L2+x2)-0.5]
k为线性刚度,L为弦长的二分之一。经泰勒展开，有
(L2+x2)-1/2=L-1-x2/2/L3+3x4/8/L5+o(x6)
代入第一式，力和位移有如下关系
f=kx3/2/L2+o(x5)=EAx3/L3+o(x5)
E为弹性模量，A为截面面积。上式中f同x3成正比，可见该弹性弦在图3中位移方向具有立方刚度。
结合图1和图2说明本发明的工作原理：
本发明通过两个第一支撑架1连接于待减振对象，可采用刚度较强的方式链接，如螺栓或胶黏结。第一质量快3通过橡胶阻尼层连接于待减振对象，用以耗散传递至一级吸振器的振动能量，第一质量块3和第二质量块4分别通过螺栓压紧于第一弹性弦5和第二弹性弦6上，第一质量块3与第二质量块4之间设有橡胶阻尼层7，用来耗散二级非线性吸振器的振动能量，两个第二支撑架2通过螺栓、胶黏结等刚性连接固定于第一质量块3上。
图4是用本发明中的两自由度非线性吸振器抑制某待减振对象的振动的示意图。由图5和图6的比较可以看出这种两自由度非线性吸振器具有很强的振动抑制效果。图6中连接两自由度非线性吸振器的待减振对象的能量峰值只有0.02，而图5中不连接两自由度非线性吸振器，采用阻尼减振的待减振对象的能量峰值则达到2。

Claims (2)

1.一种两自由度非线性吸振装置，其特征在于：所述一种两自由度非线性吸振装置包括第一质量块（3）、第二质量块（4）、第一弹性弦（5）、第二弹性弦（6）、橡胶阻尼层（7）、两个第一支撑架（1）和两个第二支撑架（2），两个第一支撑架（1）由上至下并排平行设置，第一弹性弦（5）的两端分别与一个第一支撑架（1）连接，第一弹性弦（5）的中部与第一质量块（3）的一端固定连接，两个第二支撑架（2）由上至下并排平行设置在第一质量块（3）另一端的端面上，且每个第二支撑架（2）沿长度方向的轴线与第一质量块（3）另一端端面垂直，第二弹性弦（6）的两端分别与一个第二支撑架（2）连接，第二质量块（4）的一端端面与第一质量块（3）另一端端面的中部连接，第二质量块（4）的另一端与第二弹性弦（6）的中部固定连接，橡胶阻尼层（7）设置在第一质量块（3）另一端端面与第二质量块（4）一端端面之间。
2.根据权利要求1所述一种两自由度非线性吸振装置，其特征在于：第一质量块（3）与第一弹性弦（5）连接处的长度不超过第一弹性弦（5）弦长的十分之一，第二质量块（4）与第二弹性弦（6）连接处的长度不超过第二弹性弦（6）弦长的十分之一。
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