CN104876162B - 一种用于抑制低频噪声的连接构件装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，包括基体，其为一端沿轴向开有一定深度的筒体，基体筒壁和筒底上开设有多个方向的通孔，包括沿第一方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第一通孔，沿第二方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第二通孔以及沿第三方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第三通孔，各通孔中贯穿有阻尼棒，从而可吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，实现噪声抑制。本发明装置能够隔离从连接件处传来的水平、垂向振动，使水平和垂向振动波在通过特殊型腔的基体中的阻尼棒时被耗散、过滤，使之在中低频域内有良好的减振效果，运用该连接装置可以有效的吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，降低振动强度。

Description

一种用于抑制低频噪声的连接构件装置

技术领域

本发明涉及噪声抑制领域，具体涉及一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，特别适用于叉车护顶架与车架之间的刚性连接，发动机系统与车架之间的连接，或其它工程机械设备之间有较大振动传递的连接。

背景技术

工程车辆例如叉车是一种以货叉为标准的取物装置，广泛应用于各行各业的物流系统中，是物料搬运的主力军。鉴于叉车应用于狭窄空间的车间、仓库、厂区、货场内，这必然要求其具有体积小、结构紧凑、机动灵活、通过性强等特点。因此中小吨位叉车的结构布置都很紧凑，没有设计以减振为主要目的的悬架系统，车架与车桥、门架与车架等均属刚性悬挂。发动机和路面激励产生的振动要比汽车等路面车辆严重，由此而导致叉车的振动与噪声问题尤为突出。

传统的解决办法是在两连接部件间增加减振垫以减少振动的传播，但是由于减振垫厚度的限制(厚度太大会破坏连接件的刚度)，且不能完全隔断振动的传递，特别是对中、低频振动噪声的处理，效果不佳。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其通过在连接件与被连接件之间设置特殊结构的减振件，从而实现在不破坏连接件刚度的前提下大大降低振动或冲击强度，实现有效连接，解决目前存在的连接中存在的振动与噪声问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其设置在连接件与被连接件之间，通过吸收它们之间传递的振动能量实现对噪声的抑制，其特征在于，该装置包括基体，其为一端沿轴向开有一定深度的筒体，筒体两端分别与所述连接件和被连接件连接，以将两者连接；其中，所述基体筒壁和筒底上开设有多个方向的通孔，包括沿第一方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第一通孔，沿第二方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第二通孔以及沿第三方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第三通孔，各通孔中贯穿有阻尼棒，以此方式形成具有在中低频域内的带隙特性的局域共振型声子晶体，从而可吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，实现噪声抑制。

作为本发明的改进，所述第三方向与基体筒体中心轴线平行，第三通孔包括沿第三方向贯通筒壁的通孔以及沿第三方向贯通筒底的通孔。

作为本发明的改进，所述第一方向和第二方向分别与第三方向垂直，且该第一方向和第二方向也相互垂直。

作为本发明的改进，所述筒体优选为截面呈方形的方形筒体。

作为本发明的改进，该装置还包括阻尼环，其与筒体内壁匹配并以此套设在筒体开口内壁上。

作为本发明的改进，该装置还包括内外减震垫，其分别设置在筒体开口底板以及筒体底板，以分别与连接件和被连接件缓冲接触，用于与对应的部件减振连接。

作为本发明的改进，所述阻尼棒的截面形状可以是“O”型，“口”型或椭圆型。

作为本发明的改进，所述阻尼棒通过间隙配合或过渡配合镶嵌在基体的通孔中。

按照本发明的另一个方面，提供一种上述连接构件装置在连接连接件和被连接件中的应用。

本发明的连接构件装置，能够有效的吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，降低振动强度，减少冲击能量，解决连接部件间中、低频振动过大的问题，提高被连接件的减振性能，改善工作环境等，可有效应用于机械设备之间有较大振动传递的连接。

本发明的装置中，三个方向的阻尼棒分别按一定的规律分布在基体中，阻尼环及橡胶阻尼垫用于被连接件和连接件间的隔振控制，基体下端与连接件相连，上端安装被连接件式,通过他们之间的巧妙配合建立一个3层减振隔振系统，大大提高了隔振减振效率。

本发明中，所述的用来吸收从连接件处传来的振动波的局域共振型声子晶体由三个方向的阻尼棒交错排列分布在基体中，满足声子晶体的带隙要求，如控制相邻阻尼棒的间距，同时设计的阻尼棒的截面形状可以是“O”型，“口”型或椭圆型等。

本发明中，第一方向阻尼棒和第二方向阻尼棒通过间隙配合或过渡配合镶嵌在特殊型腔的基体中，连接构件底部是通过螺栓与被连接件相连，连接构件上端与连接件是通过过盈配合(胀紧)方式或焊接形式相连。

本发明中，连接构件和连接件之间，连接构件间的横向、纵向阻尼棒、竖向阻尼棒之间，连接构件和被连接件之间，共同构成一个3层隔振减振层。

本发明中，连接构件装置的基体材料优选可以为结构钢、合金钢等大密度的、高刚度、可焊接或机加工性良好的材料，阻尼棒、阻尼环和橡胶减振垫为橡胶等塑性好、能耗系数大的材料。本发明中，连接构件尺寸很大时，则阻尼棒的尺寸也可相应变大，可在阻尼棒中心可以插入一个比基体1密度更大的金属材料(如铅)。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)该装置能够隔离从连接件处传来的水平、垂向振动，使水平和垂向振动波在通过特殊型腔的基体中的阻尼棒时被耗散、过滤，在中低频域内具有良好的减振效果；

(2)同时通过连接构件与连接件间的橡胶垫、连接构件中纵向、横向阻尼棒、竖向阻尼棒及连接构件与被连接件间的橡胶垫构成3层隔振减振系统，能大大提高了被连接件的减振性能，改善了工作环境等；

(3)此外由于该装置的阻尼填充率较高，能在一定程度上减轻机构的重量，使物尽其用，最大限度发挥材料的价值。

(4)本发明整体结构及构成整体结构的单个零部件都很简单、制造和安装方便，稍加改变即可用于其它相似连接件间的振动处理，通用性强，易于实现批量化生产，生产成本低。

附图说明

图1是本发明实施例中连接构件装置的结构示意图；

图2(a)是本发明实施例的连接构件装置的基体结构示意图；

图2(b)是图2中沿A-A方向的剖视图；

图2(c)是图2中沿B-B方向的剖视图；

图3(a)是本发明实施例的连接构件装置的阻尼棒结构示意图；

图3(b)是图3(a)中沿A-A方向的剖视图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-基体，2-纵向阻尼棒，3-横向阻尼棒，4-轴向阻尼棒，5-阻尼环，6a-橡胶减振垫(外减振垫)，6b-橡胶减振垫(内减振垫)，7a-改进型阻尼棒外腔，7b-改进型阻尼棒填充物(如铅棒)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图图1～3所示，本发明一个优选实施例中提供的一种基于局域共振型声子晶体用于抑制低频噪声的连接构件装置，其利用局域共振型声子晶体在中低频域内的带隙特性来实现吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，达到降低振动强度、减少冲击能量，提高被连接件的减振性能，改善工作环境。特别是通过简单零部件之间的巧妙配合该装置构成一个3级隔振减振系统，可大大提高减振性能。

该连接构件装置包括：基体1，纵向阻尼棒2，横向阻尼棒3，竖向阻尼棒4，特定形状的阻尼环5，以及橡胶减振垫6a(外减振垫)和6b(内减振垫)。

基体1在本实施例中优选为方形筒体(或柱体)，但并不限于此，截面可以为其他形状的筒体。筒体两端分别与所述连接件和被连接件连接，以将两者连接

基体1筒体一端端面沿中心开有一定深度的开孔，形成中心孔。开孔深度可根据实际需求进行具体确定。具体来说，中心孔截面优选与筒体横截面匹配，本实施例中优选为方形。

筒体的四周壁面以及筒体底面均开有多个方向的通孔，包括沿筒体中心轴向平行的方向开设在筒壁上以及筒底上的轴向通孔，沿平行与筒体横截面的方向(垂直于筒体中心轴向方向)上开设的横向通孔，以及沿平行与筒体横截面的另一方向(垂直于筒体中心轴向方向)上开设的纵向通孔，所有通孔均呈阵列布置。具体地，如图1-3，在方形筒体的四个周壁上，包括沿与横截面平行的平面上X方向以及Y方向上开设的多个横向通孔和纵向通孔，其中横向通孔和纵向通孔分别贯通相对的两壁面，且相应通孔在对应的壁面上阵列布置，横向通孔和纵向通孔相互垂直。当然，横向通孔和纵向通孔的贯通方式根据筒体形状不同而有所差异，但一般横向通孔和纵向通孔优选是相互垂直。

另外，轴向通孔从开口端的端面上贯通至另一个端面，或者从开孔的孔底贯通至另一端面，依次方式形成多个轴向通孔，并呈阵列布置。

各通孔中，分别贯穿套设有阻尼棒，使得贯穿在轴向通孔中的阻尼棒4(轴向阻尼棒)、容置在横向通孔中的阻尼棒3(横向阻尼棒)以及容置在纵向通孔中的阻尼棒2(纵向阻尼棒)相互垂直。

本装置中，纵向阻尼棒2、横向阻尼棒3和竖向阻尼棒4通过间隙配合或过渡配合(考虑到机构在工况下会有一定的温升，塑性阻尼材料会有一定的变形膨胀，配合过紧会影响其减振效果)分布在特殊型腔的基体的孔洞中。

上述基体1以及三个方向布置的阻尼棒共同组成局域共振型声子晶体结构，其中三种阻尼棒2、3和4优选为塑性好、能耗系数大的材料，基体1优选为结构钢、合金钢等大密度、高刚度、可焊性或机加工性良好的材料。

优选地，基体1的筒体上下端面还可以设置缓冲减振垫6，以缓冲与连接件之间的连接

另外，基体1的筒体开孔中还可以设置阻尼环5，其呈环状，优选外形与开孔内壁面匹配并从而贴附在其上，从而在连接件通过插入开孔以与该装置连接时可以起到隔震缓冲的作用。

阻尼环5和橡胶减振垫6可用橡胶或和阻尼棒相同或相似的材料。

连接构件装置底部通过螺钉与连接件相连，而其上端则通过过盈配合(胀紧)方式或焊接与被连接件相连，采用这类连接形式，不仅装配工艺简单，而且易于标准作业，是一种很经济的装配方式。

本装置中巧妙构成3级减振系统，其中本发明的连接构件和连接件之间的橡胶减振垫6(外减振垫)构成第1级减振系统，初步过滤掉(减弱)从连接件处传来的高频振动。连接构件中的纵向阻尼棒2、横向阻尼棒3、轴向阻尼棒4相互交错排列形成局域共振型声子晶体构成第2级减振系统，是主减振系统，将传递过来振动纵波、横波通过局域共振型声子晶体的带隙进行有效吸收、阻断，特别是对中低频振动效果尤为明显(高频的振动在第1级振动系统就可基本隔断。连接构件中的上橡胶减振垫6b(内减振垫)和阻尼环5共同构成第3级减振系统，用于阻断第1级减振系统未完全阻断的高频振动，同时也可吸收从第2级处被吸收剩余的中、低频振动。3级振动系统各自分工、协调、巧妙配合大大提高减振效率，解决了普通减振垫不能完成的问题。

用来吸收从连接件处传来的振动波的局域共振型声子晶体由纵向阻尼棒、横向阻尼棒、竖向阻尼棒交错排列分布在特殊型腔的基体中，满足声子晶体的带隙要求，如控制相邻阻尼棒的间距，同时设计的阻尼棒的截面形状可以是“O”型，“口”型或椭圆型等。具体可以针对不同连接件间传递的振动频率，先从理论推导出局域共振型声子晶体的带隙范围，然后对阻尼棒在特殊型腔基体中的分布进行优化、控制相邻阻尼棒的间距。

用于隔离被连接件和本发明的连接构件装置的阻尼环、橡胶减振垫的截面形状可根据被连接件的外形而设计定，可以是“O”型、或“口”型及“回”型等。

纵向阻尼棒和横向阻尼棒通过间隙配合或过渡配合镶嵌在基体上对应通孔中，连接构件底部是通过螺栓与被连接件相连，连接构件上端与连接件是通过过盈配合(胀紧)方式或焊接形式相连。

本发明的连接构件装置中基体的材料可以优选为结构钢、合金钢等大密度的、高刚度、可焊接或机加工性良好的材料，纵向阻尼棒、横向阻尼棒、竖向阻尼棒、特定形状的阻尼环和橡胶减振垫优选为橡胶等塑性好、能耗系数大的材料。

本发明中，连接构件尺寸很大时，则阻尼棒2、3和4的尺寸也可相应变大，可在阻尼棒中心腔7a内可以插入一个比特殊型腔基体1密度更大的金属材料7b(如铅)。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其设置在连接件与被连接件之间，通过吸收它们之间传递的振动能量实现对噪声的抑制，其特征在于，

该装置包括基体，其为一端沿轴向开有一定深度的筒体，筒体两端分别与所述连接件和被连接件连接，以将两者连接；其中，所述基体的筒壁和筒底上开设有多个方向的通孔，包括沿第一方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第一通孔，沿第二方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第二通孔以及沿第三方向贯通筒壁和筒底并呈阵列布置的第三通孔，各通孔中贯穿有阻尼棒，以此方式形成具有在中低频域内的带隙特性的局域共振型声子晶体，从而可吸收从连接件向被连接件处传递的振动能量，实现噪声抑制。

2.根据权利要求1所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，所述第三方向与基体的筒体中心轴线平行，第三通孔包括沿第三方向贯通筒壁的通孔以及沿第三方向贯通筒底的通孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，所述第一方向和第二方向分别与第三方向垂直，且该第一方向和第二方向也相互垂直。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，所述筒体优选为截面呈方形的方形筒体。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，该装置还包括内减震垫和外减震垫，其中内减振垫放置在筒体开口底部以与伸入该开口的连接件端部缓冲接触，外减震垫设置在筒体底部端面，用于与被连接件缓冲接触，以此方式使得该连接构件装置和连接件之间、三个方向布置的阻尼棒之间以及该连接构件装置与被连接件之间，三者共同构成三层隔振减振层。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，该装置还包括阻尼环，其与筒体开口内壁匹配进而贴附设置于该内壁的面上，用于与对应的连接件缓冲连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，所述阻尼棒的截面形状是“O”型，“口”型或椭圆型。

8.根据权利要求1或2所述的一种用于抑制低频噪声的连接构件装置，其中，所述阻尼棒通过间隙配合或过渡配合镶嵌在基体的通孔中。

9.一种权利要求1-8中任一项所述的连接构件装置在连接连接件和被连接件中的应用。