CN103398123A

CN103398123A - 一种基于聚氨酯填充物的减振器

Info

Publication number: CN103398123A
Application number: CN2013103351857A
Authority: CN
Inventors: 檀鑫; 史迅
Original assignee: NANJING LONGYIN PRECISION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANJING LONGYIN PRECISION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明公开了一种基于聚氨酯填充物的减振器，包括圆桶形的外壳、垫板、和弹性颗粒，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒，所述弹性颗粒设置在所述外壳中，所述弹性颗粒和所述外壳的开口之间设置有所述垫板。本发明的基于聚氨酯填充物的减振器结构简单，通过在减振器外壳中填充带聚氨酯颗粒的弹性材料，克服了纺机机器生产中振动导致系统的各种成形运动受到的干扰和破坏，提高了生产效率和机器使用寿命。

Description

一种基于聚氨酯填充物的减振器

技术领域

本发明属于工业设备的减振降噪领域，具体涉及一种基于聚氨酯填充物的减振器。

背景技术

高速和大功率机械设备的迅速发展带来严重的振动和噪声等问题，长时间使用会造成部分器件失效、仪器仪表失灵、寿命缩短,严重时甚至影响机械设备的精度和效率,降低设备的性能和可靠性,从而引发灾难性后果，影响生产，造成极其惨重的经济损失。弹性阻尼材料和技术是控制结构共振、结构发生振动和噪声的最有效的方法,不但成为国际上极为重视的研究领域,而且近年来在工业界已取得了很多成功的应用，并取得显著的进展和成绩。如我国进口的德国大型机械设备中，大部分都采用了弹性阻尼材料来减小机械振动和噪声；又如继电器是一类振动敏感部件,过大的振动响应会使继电器错误动作而导致严重事故。美国卫星上用的继电器板,采用自由阻尼材料使共振放大倍数由44降至6。因此，阻尼材料及相关技术在电子和机械设备减振缓冲设计中应用的必然趋势,使得对它的研究、开发和利用愈来愈受人们的重视,并且产生了重大的社会和经济效益。

利用聚氨酯、沥青等配制阻尼材料是随着阻尼减振降噪技术的要求而发展起来的优质价廉的一种新材料,它具有许多优良性能。首先,它具有较强的粘结力,因而可以粘结不同的材料来实现不同的功能；它还具有塑性和粘弹性，在外力作用下,半固态沥青或固态沥青即使出现被压扁、展延、扭卷等变形现象,在外力取消后,仍能保持原有的形状而不被破坏(裂缝或断开)；最后，它还有温度依赖性、抗透水性和耐腐蚀性，沥青材料在高温条件下成型性很好,几乎不溶于水并具有一定的防水性,同时也具有抵抗酸、碱、盐侵蚀的能力。在制备阻尼材料时,需要加入各种松散的填料(如锯末、碳黑、石墨)包裹起来,并与金属结构材料粘结成具有一定强度的整体从而实现各种不同的功能。沥青型粘弹性阻尼材料的基本配方是以沥青为基材,并配入大量有机、无机填料混合而成。沥青本身是一种具有中等阻尼的材料,在沥青和填料的界面上因摩擦而产生的振动能向热能转变,在振动的衰减中起主要作用。此外,填料的比重、形状、粒径、粒度分布、表面活性等与阻尼材料的性能也有很大的关系。

沥青聚合物在作为阻尼材料使用的过程中的损耗使应力转化为热量,适当掺杂碳黑、石墨等填料,有助于提高阻尼材料的导热性,避免阻尼材料因过热而老化。此外,石墨和碳黑具有防止降解的优点,可以保护所填充的聚合物避免发生紫外线照射引发的降解。2004年石墨烯的发现开创了人们对碳材料研究的新纪元，它是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。石墨烯的这些独特性能赋予了它可在阻尼材料中发挥重大的作用，将它作为填充剂，有望发挥其热导率超高的特性，同时作为轻质刚性填充剂,石墨烯有助于材料刚度的大幅度增加和损耗因子的峰值增宽,这样能增加耗散能量,改善减振降噪的效果，大大提升沥青型阻尼的减振性能和效果。

因此，需要一种基于聚氨酯填充物的减振器以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中纺机机器生产中振动导致系统的各种成形运动受到干扰和破坏、生产效率降低、机器寿命降低的缺陷，提供一种基于聚氨酯填充物的减振器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的基于聚氨酯填充物的减振器采用如下技术方案：

一种基于聚氨酯填充物的减振器，包括圆桶形的外壳、垫板、和弹性颗粒，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒，所述弹性颗粒设置在所述外壳中，所述弹性颗粒和所述外壳的开口之间设置有所述垫板。

更进一步的，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒和填料，所述填料为炭黑和/或石墨烯。聚氨酯混合物在处理振动效果时，需要的初始力小的多，实用范围更广，实际减振效果更佳，则可以制定不同规格载荷的减振器，选择性多样化。

更进一步的，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒和填料，所述填料为炭黑和/或石墨烯，所述聚氨酯颗粒与填料的重量比为8:2-9:1。聚氨酯颗粒与填料的重量比合适。

更进一步的，所述弹性颗粒设置在网兜中。将弹性颗粒设置在网兜中，更容易集中弹性颗粒。

更进一步的，还包括橡胶垫，所述弹性颗粒和所述垫板之间设置有所述橡胶垫，所述固定环将所述垫板固定在外壳内。

更进一步的，还包括固定环，所述固定环将所述垫板固定在所述外壳的开口内。

有益效果：本发明的基于聚氨酯填充物的减振器结构简单，通过在减振器外壳中填充带聚氨酯颗粒的弹性材料，克服了纺机机器生产中振动导致系统的各种成形运动受到的干扰和破坏，提高了生产效率和机器使用寿命。

附图说明

图1是本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的立体图；

图2是本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的俯视图；

图3是本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的A-A向剖视图；

图4是本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的主视图；

图5是外壳的立体图；

图6是垫板的立体图；

图7是垫板的俯视图；

图8是垫板的B-B向剖视图；

图9是垫板的立体图；

图10是垫板的俯视图；

图11是垫板的C-C向剖视图；

图12是橡胶垫的立体图；

图13是橡胶垫的俯视图；

图14是橡胶垫的D-D向剖视图；

图15是1.2KG规格的本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的加载力与压缩变形量的三次实验结果曲线图；

图16是1.0KG规格的本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的加载力与压缩变形量的三次实验结果曲线图；

图17是本发明的基于聚氨酯填充物的减振器的振动测点布置示意图；

图18第一测点1.0KG规格的减振器时域图；

图19第一测点1.0KG规格的减振器频谱图；

图20第二测点1.0KG规格的减振器时域图；

图21第二测点1.0KG规格的减振器频谱图；

图22第三测点1.2KG规格的减振器时域图；

图23第三测点1.2KG规格的减振器频谱图；

图24第四测点1.2KG规格的减振器时域图；

图25第四测点1.2KG规格的减振器频谱图；

图261.2KG规格纯聚氨酯的减振器的力与位移曲线；

图271.2KG规格聚氨酯与填料质量比9:1的减振器的力与位移曲线；

图281.2KG规格聚氨酯与填料质量比8:2的减振器的力与位移曲线；

图291.0KG规格聚氨酯与填料质量比8:2的减振器的力与位移曲线；

图301.35KG规格纯聚氨酯的减振器的力与位移曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13和图14所示，本发明的基于聚氨酯填充物的减振器，包括圆桶形的外壳1、垫板2和弹性颗粒，弹性颗粒包括聚氨酯颗粒，弹性颗粒设置在外壳1中，弹性颗粒和外壳1的开口之间设置有垫板2。优选的，弹性颗粒设置在网兜中。弹性颗粒包括聚氨酯颗粒和填料，填料为炭黑和/或石墨烯。更优选的，聚氨酯颗粒与填料的重量比为8:2-9:1。聚氨酯混合物在处理振动效果时，需要的初始力小的多，实用范围更广，实际减振效果更佳，则可以制定不同规格载荷的减振器，选择性多样化。还包括橡胶垫3，弹性颗粒和垫板2之间设置有橡胶垫3，固定环4将垫板2固定在外壳内。还包括固定环4，固定环4将垫板2固定在外壳2的开口内。

其中，外壳1的开口处设置有一圈第一通孔，固定环4也设置有与第一通孔相对应的第二通孔，通过铆钉5将固定环4固定在外壳1上。

垫板2为圆板形，其中部设置有第一凸起21，凸起21的中部设置有圆锥形的第一凹槽22，第一凹槽22的底部设置有第二凹槽23。

橡胶垫3为圆板形，橡胶垫3的外侧设置有一圈第二凸起31，垫板2设置在第二凸起31围成的区域内。这样，橡胶垫3和垫板2之间的位置更容易固定，

实施例1

本实施例的基于聚氨酯填充物的减振器的外壳直径为213mm，外壳高度为105mm，其中，弹性颗粒中聚氨酯颗粒和填料的质量比范围为8:2-9:1，不同型号的减振器载荷承受能力和屈服力不同，其使用载荷范围为1000KG～1350KG，最大可承受载荷1550KG，屈服力的范围为2.3KN-6.6KN，屈服后的线性保持良好，刚度范围为0.53KN/mm-0.82KN/mm。

制作方法：

将一定量的弹性颗粒装入网兜中，无泄漏扎好称重后，放置在外壳中，放在专用夹具上进行组装，从上至下顺序依次为固定环、垫板、橡胶垫、弹性颗粒和外壳。

进行其力与位移的测试，测定其屈服力，刚度，以及屈服后线性是否良好，从而对不同载荷下弹性颗粒用量进行评估，在纺机工作车间，通过信号采集系统进行振动时域、频谱测试，以确定其具体振动有效值及振动最大值。

综合以上数据，确定不同载荷强度下聚氨酯颗粒的合理用量，确保能够最大化减轻纺机工作时的振动，提高生产效率。

实验测试：

（1）进行聚氨酯压缩试验，测定绘制其加载力与压缩变形量的关系曲线图；

测试目的：测量其弹性性能，是否具有一定的线性，并初步猜想聚氨酯在纺机工作环境下的适应情况；

测试结果：请参阅图15和图16所示，从压力与位移关系可以看出，当施加在TPU上的力到一定程度时，能够呈现线性状态，初步猜想能够适应不同载荷下纺机所产生的振动，且减振效果良好。

（2）在纺机机角处进行减振器的振动时域、频谱测试，测定其振动有效值及振动最大值，并观察图谱振动频率，实际减振效果；

测试目的：TPU减振器实际减振效果测试

1）振动信号采集设备

TST5915动态信号采集系统

振动传感器型号：608A11（Industrial Monitoring Instrumentation,IMI）

2）减振器：4只基于聚氨酯填充物的减振器：其中，1.2KG规格两只，1.0KG规格两只；

3）测试对象

Tm3型经编机，其中经编机上电动机的转速为2200转/分。

4）振动测试点的布置

本次测试中，共在经编机上靠近减振器四个机脚处的Z（垂直）方向各安装一个振动传感器（共四个测点），振动测点布置，请参阅图17所示。

5）实验步骤：

1、分别在经编机的四脚安装本发明的减振器，其中机头两脚分别安装一只1.2KG规格减振器，机尾两脚分别安装一只1.0KG规格减振器；

2、分别在经编机上靠近减振器四个机脚处的Z（垂直）方向各安装一个振动传感器；

3、开启经编机，待机器运行稳定后在四个振动测点进行数据采集（采样频率：500Hz，采样点数：2048点）。

测试结果：请参阅图18、图19、图20、图21、图22、图23、图24和图25所示，为四个测点上减振器的频谱时域图。

图18为第一测点1.0KG规格的减振器时域图；图19为第一测点1.0KG规格的减振器频谱图；

图20为第二测点1.0KG规格的减振器时域图；图21为第二测点1.0KG规格的减振器频谱图；

图22为第三测点1.2KG规格的减振器时域图；图23为第三测点1.2KG规格的减振器频谱图；

图24为第四测点1.2KG规格的减振器时域图；图25为第四测点1.2KG规格的减振器频谱图。

表一为各测点的振动特征量

表一、各测点有效值及最大值（cm/s²)

特征值/测点	1	2	3	4
					有效值	3.879	5.849	2.760	5.813
最大值	6.919	9.615	6.992	6.797

测试结论：减振器四个测点频谱图的频率结构基本一致，各测点表现良好，减振效果明显。冲击频率出现在电动机运转工频（36.7Hz）的半倍频及倍频上。

（3）、进行1.2KG规格纯聚氨酯的减振器、1.2KG规格的聚氨酯与填料质量比9:1的减振器、1.2KG规格的聚氨酯与填料质量比8:2的减振器和1.0KG规格的聚氨酯与填料质量比8:2的减振器的力与位移测试，绘制曲线图，并测定屈服力，刚度，以及屈服后线性是否良好。将上述不同配比量方式进行对比，总结出不同载荷下更为适合纺机的减振器类型。

图26为1.2KG规格纯聚氨酯的减振器的力与位移曲线；其中，此减振器的屈服力约为5.5376KN，且屈服后线性良好，刚度约为0.7142KN/mm。

图27为1.2KG规格聚氨酯与填料质量比9:1的减振器的力与位移曲线；此减振器的屈服力约为5.0907KN，屈服后线性保持良好的刚度为0.6601KN/mm。

图28为1.2KG规格聚氨酯与填料质量比8:2的减振器的力与位移曲线；此减振器的屈服力约为3.7152KN，屈服后线性良好，平均约为0.6439KN/mm。

图29为1.0KG规格聚氨酯与填料质量比8:2的减振器的力与位移曲线；此减振器的屈服力约为2.2697KN，屈服后线性良好，平均约为0.5238KN/mm。

图30为1.35KG规格纯聚氨酯的减振器的力与位移曲线。1.35KG规格刚度明显增强，加载1.4t的力最大位移只有11.5147mm，屈服力约6.5399KN，且屈服后线性良好，刚度约为0.8192KN/mm。

测试结论：在纯聚氨酯与聚氨酯混合物力与位移关系对比后，发现聚氨酯混合物在处理振动效果时，需要的初始力小的多，实用范围更广，实际减振效果更佳，则可以制定不同规格载荷的减振器，选择性多样化。

本发明的基于聚氨酯填充物的减振器结构简单，通过在减振器外壳中填充带聚氨酯颗粒的弹性材料，克服了纺机机器生产中振动导致系统的各种成形运动受到的干扰和破坏，提高了生产效率和机器使用寿命。

Claims

1.一种基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，包括圆桶形的外壳（1）、垫板（2）、和弹性颗粒，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒，所述弹性颗粒设置在所述外壳（1）中，所述弹性颗粒和所述外壳（1）的开口之间设置有所述垫板（2）。

2.如权利要求1所述的基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒和填料，所述填料为炭黑和/或石墨烯。

3.如权利要求1所述的基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，所述弹性颗粒包括聚氨酯颗粒和填料，所述填料为炭黑和/或石墨烯，所述聚氨酯颗粒与填料的重量比为8:2-9:1。

4.如权利要求1所述的基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，所述弹性颗粒设置在网兜中。

5.如权利要求1所述的基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，还包括橡胶垫（3），所述弹性颗粒和所述垫板（2）之间设置有所述橡胶垫（3），所述固定环（4）将所述垫板（2）固定在外壳内。

6.如权利要求1所述的基于聚氨酯填充物的减振器，其特征在于，还包括固定环（4），所述固定环（4）将所述垫板（2）固定在所述外壳（2）的开口内。