CN104141721B - 一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫 - Google Patents
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Abstract
一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，它涉及一种隔振降噪领域的隔振垫，以解决目前声子晶体隔振器的周期材料的周期数较小，隔振效果不明显，工作空间受限制的问题，它包括振动输入支座、主体支撑框架、振动输出支座、多个振动输入支座连接柱体、多个振动输出支座连接柱体和N级局域共振型声子晶体组件，振动输入支座位于振动输出支座的上方，每级局域共振型声子晶体组件包括隔振上支座、隔振下支座、多个隔振连接柱体和多个局域共振型声子晶体局域振子；多个振动输入支座连接柱体和多个振动输出支座连接柱体分别与主体支撑框架连接。本发明用于振动隔离。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔振降噪领域的隔振垫。
背景技术
在机械工业以及其他工业部门都存在着各种振动问题，其中许多振动都是有害振动，过量的振动和因振动而引起的噪声，会污染环境，损害人们的身体健康。
振动隔离(简称隔振)是振动控制中应用最广泛的一项减振技术。所谓隔振是指在振源与系统之间采取一定的措施，安置适当的隔振器材来隔离振动的直接传递，其实质是在振源与系统之间附加一个子系统(隔振器)，从能量的观点来看，隔振是改变振源对系统激励的能量频谱结构，以减少通过频率的能量来抑制振动。但必须指出的是，我们只能通过各种手段使振动削弱，使其造成的影响在我们要求的范围之内，而不能完全消除。
声子晶体的一个重要特征是其声波带隙，即在声子晶体是由两种或两种以上弹性介质组成的具有周期结构和弹性波带隙特性的功能材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的带隙。带隙频率范围的弹性波传播被抑制，因此声子晶体在隔振领域有着广阔的应用前景。
目前使用的声子晶体隔振器在一定的整体几何尺寸和固定晶格常数时所达到的周期材料的周期数较小，带隙内的隔振效果较差，要想获得较好的隔振效果，需要的整体几何尺寸较大，不适合工作空间受限制又要求很高的隔振效果的环境。
发明内容
本发明是为解决目前声子晶体隔振器的周期材料的周期数较小，隔振效果不明显，工作空间受限制的问题，进而提供一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫包括振动输入支座、主体支撑框架、振动输出支座、多个振动输入支座连接柱体、多个振动输出支座连接柱体和N级局域共振型声子晶体组件，其中N为正整数，且N≥2；
振动输入支座位于振动输出支座的上方，振动输入支座与振动输出支座之间由外向内依次布置有N级局域共振型声子晶体组件，第N级局域共振型声子晶体组件布置在第N-1级局域共振型声子晶体组件之间；
每级局域共振型声子晶体组件包括隔振上支座、隔振下支座、多个隔振连接柱体和多个局域共振型声子晶体局域振子，每个局域共振型声子晶体局域振子为内外双层胶接为一体的圆柱形结构，隔振上支座和隔振下支座上均周期固装有局域共振型声子晶体局域振子，隔振上支座和隔振下支座上均间隔均布固装有多个隔振连接柱体；
第N级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座和隔振下支座之间布置有主体支撑框架；
多个振动输入支座连接柱体均布固装在振动输入支座的下表面上，多个振动输出支座连接柱体均布固装在振动输出支座的上表面上；
每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座和隔振下支座分别通过多个隔振连接柱体连接在主体支撑框架上，多个振动输入支座连接柱体和多个振动输出支座连接柱体分别与主体支撑框架连接。
本发明的有益效果是：一、本发明对多级局域共振型声子晶体进行优化布局，在隔振垫几何尺寸固定的约束条件下实现了声子晶体中的周期材料的周期数增加，带隙内的隔振效果提高60％-80％，可适用于各种隔振平台结构的隔振处理。二、本发明整体结构简单，应用范围广泛，可以实现局域共振型声子晶体周期方向上的多级隔振，而且可以实现模块化拓展，隔振效果突出，可适用于各种精密仪器支撑台、隔振平台等各种平台结构。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图，图2是图1的爆炸示意图，图3是本发明的局域共振型声子晶体局域振子结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图3说明，本实施方式的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫包括振动输入支座1、主体支撑框架9、振动输出支座12、多个振动输入支座连接柱体2、多个振动输出支座连接柱体13和N级局域共振型声子晶体组件，其中N为正整数，且N≥2；
振动输入支座1位于振动输出支座12的上方，振动输入支座1与振动输出支座12之间由外向内依次布置有N级局域共振型声子晶体组件，第N级局域共振型声子晶体组件布置在第N-1级局域共振型声子晶体组件之间；
每级局域共振型声子晶体组件包括隔振上支座3、隔振下支座11、多个隔振连接柱体4和多个局域共振型声子晶体局域振子5，每个局域共振型声子晶体局域振子5为内外双层胶接为一体的圆柱形结构，隔振上支座3和隔振下支座11上均周期固装有局域共振型声子晶体局域振子5，隔振上支座3和隔振下支座11上均间隔均布固装有多个隔振连接柱体4；
第N级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座3和隔振下支座11之间布置有主体支撑框架9；
多个振动输入支座连接柱体2均布固装在振动输入支座1的下表面上，多个振动输出支座连接柱体13均布固装在振动输出支座12的上表面上；
每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座3和隔振下支座11分别通过多个隔振连接柱体4连接在主体支撑框架9上，多个振动输入支座连接柱体2和多个振动输出支座连接柱体13分别与主体支撑框架9连接。
本实施方式的局域共振型声子晶体局域振子5周期均布固接在隔振上支座3和隔振下支座11上。
具体实施方式二：结合图1和图2说明，本实施方式的振动输入支座1和振动输出支座12均为圆环形结构，每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座3和隔振下支座11均为圆环形结构。如此设置，结构简单，设计合理，有利于多级局域共振型声子晶体的优化布局。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明，本实施方式的每级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座3和隔振下支座11上分别加工有与各自布置的局域共振型声子晶体局域振子5数量相一致的多个第一圆形通孔，局域共振型声子晶体局域振子5胶接在第一圆形通孔内。如此设置，连接可靠，结构稳定合理。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2说明，本实施方式的每级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座3和隔振下支座11上分别加工有与各自布置的隔振连接柱体4数量相一致的多个第二圆形通孔，隔振连接柱体4胶接在第二圆形通孔内。如此设置，连接可靠，结构稳定合理。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图2说明，本实施方式的每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座3和隔振下支座11分别通过多个隔振连接柱体4胶接在主体支撑框架9上，多个振动输入支座连接柱体2和多个振动输出支座连接柱体13分别与主体支撑框架9胶接。如此设置，结构合理，连接方便可靠。其它与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：结合图3说明，本实施方式的每个局域共振型声子晶体局域振子5的内层结构5-1为铅或钢材料，每个局域共振型声子晶体局域振子5的外层结构5-2为丁晴橡胶材料；隔振上支座3和隔振下支座11均由铝或环氧树脂制成。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图2说明，本实施方式的局域共振型声子晶体组件的级数为二级。如此设置，满足实际多级隔振的需要。其它与具体实施方式一、二、四或六相同。
具体实施方式八：结合图2说明，本实施方式的主体支撑框架9为叉形支撑框架，该叉形支撑框架具有六个支臂，每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座3和隔振下支座11分别通过多个隔振连接柱体4连接在主体支撑框架9的支臂上，多个振动输入支座连接柱体2和多个振动输出支座连接柱体13分别与主体支撑框架9的支臂连接。如此设置，连接方便可靠，满足实际需要。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图2说明，本实施方式的第一级局域共振型声子晶体组件中隔振上支座3和隔振下支座11上布置的隔振连接柱体4的数量均为三个，第一级局域共振型声子晶体组件中隔振上支座3和隔振下支座11上布置的局域共振型声子晶体局域振子5的数量均为九个。如此设置，满足实际多级隔振的需要。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图2说明，本实施方式所述隔振垫还包括与振动输入支座连接柱体2数量相一致的多个第一螺钉20和与振动输出支座连接柱体13数量相一致的多个第二螺钉21；多个第一螺钉20均布连接在振动输入支座1上，多个振动输入支座连接柱体2通过相应的第一螺钉20固装在振动输入支座1的下表面上，多个第二螺钉21均布连接在振动输出支座12上，多个振动输出支座连接柱体13通过相应的第二螺钉21固装在振动输出支座12的上表面上。如此设置，连接方便可靠，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二、四、六、八或九相同。
工作过程
本发明的模块化局域共振型声子晶体隔振垫可以实现垂直于振动输入支座的振动通过振动输入支座输入，由于有预紧力的局域共振型声子晶体的带隙作用，使得该振动激扰在一定的频带范围声子晶体振动带隙内得到衰减，最终经过多级局域共振型隔振声子晶体的振动衰减后通过振动输出支座将振动传出，通过延长周期材料的周期数从而实现多级隔振的功能，由于增加了声子晶体中周期材料的周期数，所以带隙内的隔振效果显著提高，并且可以根据实际需要进行模块化拓展。
Claims (10)
1.一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：它包括振动输入支座(1)、主体支撑框架(9)、振动输出支座(12)、多个振动输入支座连接柱体(2)、多个振动输出支座连接柱体(13)和N级局域共振型声子晶体组件，其中N为正整数，且N≥2；
振动输入支座(1)位于振动输出支座(12)的上方，振动输入支座(1)与振动输出支座(12)之间由外向内依次布置有N级局域共振型声子晶体组件，第N级局域共振型声子晶体组件布置在第N-1级局域共振型声子晶体组件之间；
每级局域共振型声子晶体组件包括隔振上支座(3)、隔振下支座(11)、多个隔振连接柱体(4)和多个局域共振型声子晶体局域振子(5)，每个局域共振型声子晶体局域振子(5)为内外双层胶接为一体的圆柱形结构，隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上均周期固装有局域共振型声子晶体局域振子(5)，隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上均间隔均布固装有多个隔振连接柱体(4)；
第N级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)之间布置有主体支撑框架(9)；
多个振动输入支座连接柱体(2)均布固装在振动输入支座(1)的下表面上，多个振动输出支座连接柱体(13)均布固装在振动输出支座(12)的上表面上；
每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)分别通过多个隔振连接柱体(4)连接在主体支撑框架(9)上，多个振动输入支座连接柱体(2)和多个振动输出支座连接柱体(13)分别与主体支撑框架(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：振动输入支座(1)和振动输出支座(12)均为圆环形结构，每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)均为圆环形结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：每级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上分别加工有与各自布置的局域共振型声子晶体局域振子(5)数量相一致的多个第一圆形通孔，局域共振型声子晶体局域振子(5)胶接在第一圆形通孔内。
4.根据权利要求3所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：每级局域共振型声子晶体组件的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上分别加工有与各自布置的隔振连接柱体(4)数量相一致的多个第二圆形通孔，隔振连接柱体(4)胶接在第二圆形通孔内。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)分别通过多个隔振连接柱体(4)胶接在主体支撑框架(9)上，多个振动输入支座连接柱体(2)和多个振动输出支座连接柱体(13)分别与主体支撑框架(9)胶接。
6.根据权利要求5所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：每个局域共振型声子晶体局域振子(5)的内层结构(5-1)为铅或钢材料，每个局域共振型声子晶体局域振子(5)的外层结构(5-2)为丁晴橡胶材料；隔振上支座(3)和隔振下支座(11)均由铝或环氧树脂制成。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：局域共振型声子晶体组件的级数为二级。
8.根据权利要求7所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：主体支撑框架(9)为叉形支撑框架，该叉形支撑框架具有六个支臂，每级局域共振型声子晶体组件中的隔振上支座(3)和隔振下支座(11)分别通过多个隔振连接柱体(4)连接在主体支撑框架(9)的支臂上，多个振动输入支座连接柱体(2)和多个振动输出支座连接柱体(13)分别与主体支撑框架(9)的支臂胶接。
9.根据权利要求8所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：第一级局域共振型声子晶体组件中隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上布置的隔振连接柱体(4)的数量均为三个，第一级局域共振型声子晶体组件中隔振上支座(3)和隔振下支座(11)上布置的局域共振型声子晶体局域振子(5)的数量均为九个。
10.根据权利要求1、2、4、6、8或9所述的一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫，其特征在于：所述隔振垫还包括与振动输入支座连接柱体(2)数量相一致的多个第一螺钉(20)和与振动输出支座连接柱体(13)数量相一致的多个第二螺钉(21)；多个第一螺钉(20)均布连接在振动输入支座(1)上，多个振动输入支座连接柱体(2)通过相应的第一螺钉(20)固装在振动输入支座(1)的下表面上，多个第二螺钉(21)均布连接在振动输出支座(12)上，多个振动输出支座连接柱体(13)通过相应的第二螺钉(21)固装在振动输出支座(12)的上表面上。
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