CN106051015B - 一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法，该吸振器包括底座、垂直安装在所述底座的螺杆、固定吸振单元、至少一组移动吸振单元、螺帽和滑动金属板，所述固定吸振单元包括硫化连接的一块固定质量块和一块固定橡胶块，每组移动吸振单元包括一块移动质量块和一块放置在所述移动质量块下方的移动橡胶块，位于最上方的一块移动质量块的上表面设有橡胶阻尼板，所述螺帽通过螺纹安装在所述螺杆上以将所有橡胶块和质量块轴向固定安装在底座上，所述滑动金属板通过套筒滑动安装在所述螺杆上。本发明不仅适用于解决系统或部件的异常振动问题，也适用于在振动诊断过程中的问题验证工作，增大吸振器使用范围，提高了工作效率。

Description

一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法

技术领域

本发明涉及一种减振降噪装置，具体涉及一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法，它能对由共振产生异常振动问题的机械设备(包括整车车身、机床、车架等)进行快速解决。

背景技术

机械振动不仅会导致机器本身的性能和可靠性降低，而且会对人体造成损害，同时也是噪声公害的原因。振动问题很大程度上是由于机械结构的阻尼不足引起的，作为对策，人们研究了各样的阻尼器，其中代表的就是动力吸振器。

动力吸振器主要由辅助质量、弹簧以及阻尼组成，目前应用的各类动力吸振器主要分为以下两类：1、一般由一块质量块和一块橡胶块组成，这类吸振器的缺点是吸振频率单一，只能解决结构单一模态共振产生的振动；2、一般由多块质量块和多块橡胶块组成，这类吸振器的缺点是共振频带窄，有效调节吸振器频率方式单一，易引起主系统共振，只能针对结构特定模态共振问题进行方案解决，用途单一，不能根据实际情况对共振问题进行快速调试和识别，不能灵活调节自身弹簧刚度K和质量M，不能附加阻尼材料增强吸振器阻尼特性。

综上可知，现有的吸振器存在以下缺陷：频率单一，共振频带窄，有效调节吸振器频率方式单一，易引起主系统共振，且目前动力吸振器不能灵活调节自身弹簧刚度K和质量M，只能针对结构单一或固定模态共振问题进行方案解决，用途单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法，它不仅适用于解决系统或部件的异常振动问题，也适用于在振动诊断过程中的问题验证工作，增大吸振器使用范围，提高了工作效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种频率可调的宽频动力吸振器，该吸振器包括底座、垂直安装在所述底座中心位置的螺杆、从下至上依次安装在所述螺杆上的固定吸振单元、至少一组移动吸振单元、螺帽和滑动金属板，所述固定吸振单元包括一块固定质量块和一块硫化连接在所述固定质量块下方的固定橡胶块，每组移动吸振单元包括一块移动质量块和一块放置在所述移动质量块下方的移动橡胶块，位于最上方的一块移动质量块的上表面设有橡胶阻尼板，所述螺帽通过螺纹安装在所述螺杆上以将所有橡胶块和质量块轴向固定安装在底座上，所述滑动金属板通过套筒滑动安装在所述螺杆上。

按上述技术方案，所述滑动金属板的上方固定安装有滑动质量块。

按上述技术方案，所述滑动金属板焊接在所述套筒外周，所述套筒通过螺栓固定安装在所述螺杆上。

相应的，本发明提供一种基于上述宽频动力吸振器的吸振方法，用于解决结构多阶次模态共振问题时，包括以下步骤：

S1、首先将底座固定安装在产生共振问题的结构上；

S2、将固定吸振单元套设在螺杆上，并通过螺帽固定在底座上，通过套筒调节滑动金属板在螺杆上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，进行下一步；

S3、取下滑动金属板和螺帽，在固定吸振单元上方放置一组移动吸振单元，即先添加一块移动橡胶块，再添加一块移动质量块，安装螺帽将移动吸振单元和固定吸振单元固定在底座上；

S4、安装滑动金属板，通过套筒调节滑动金属板在螺杆上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，重复步骤S3，直至解决模态共振问题。

按上述技术方案，用于解决结构某阶次模态共振问题时，包括以下步骤：

S1、在给定滑动质量块的情况下：

S101、取下所述吸振器的移动吸振单元，安装螺帽将固定吸振单元固定在底座上，将给定的滑动质量块固定安装在滑动金属板的上方，将带有滑动质量块的滑动金属板安装在螺栓上，将底座固定安装在产生共振问题的结构上；

S102、通过套筒调节滑动金属板在螺杆上的位置，直至解决结构某阶次模态共振问题，固定套管与螺杆；

S2、在给定滑动金属板在螺杆上安装高度的情况下：

S201、取下所述吸振器的移动吸振单元，安装螺帽将固定吸振单元固定在底座上，将滑动金属板固定安装在螺栓的给定高度上，将底座固定安装在产生共振问题的结构上；

S202、在滑动金属板上放置不同规格的滑动质量块，直至解决结构某阶次模态共振问题，固定滑动质量块和滑动金属板。

按上述技术方案，所述固定吸振单元的固定质量块的上表面设有橡胶阻尼板。

本发明，具有以下有益效果：本发明通过合理的结构设计，通过调节移动吸振单元的数量以及调节滑动金属板的安装高度，各组移动质量块的规格可以相同也可以不同，以灵活调节自身弹簧刚度K和质量M，从而灵活调节动力吸振器频率，使吸振器工作频率范围更宽，对主系统的多阶模态共振起到抑制作用，避免了多个吸振器的同时使用，为单一阶次及多阶次模态共振问题提供了快速解决方案，工程意义深远。同时，本发明还在最上一个移动质量块的上表面设置橡胶阻尼板，不同材质、不同厚度阻尼板的贴服可以实现吸振器的不同阻尼系数。

本发明中，可去掉移动吸振单元，因吸振器主体采用螺杆作为杆状悬臂结构，通过调节滑动金属板在螺杆的位置(相对应调节悬臂长度)以及调节滑动质量块的质量，这两种方式可以实现吸振器的频率可调，增大频率调节范围，保证吸振器的吸振频率更加准确。本发明中，还可取消螺帽，直接通过滑动金属板将所有质量块和橡胶块轴向固定在底座上，此时，橡胶阻尼板设置在滑动金属板的上表面上。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的剖视图。

图中：1-螺杆、2-套筒、3-螺栓、4-螺帽、5-滑动质量块、6-滑动金属板、7-移动质量块、8-移动橡胶块、9-固定质量块、10-固定橡胶块、11-底座。

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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的较佳实施例中，如图1、图2所示，一种频率可调的宽频动力吸振器，该吸振器包括底座11、垂直安装在底座11中心位置的螺杆1、从下至上依次安装在螺杆1上的固定吸振单元、至少一组移动吸振单元、螺帽4和滑动金属板6，固定吸振单元包括一块固定质量块9和一块硫化连接在固定质量块9下方的固定橡胶块10，每组移动吸振单元包括一块移动质量块7和一块放置在移动质量块7下方的移动橡胶块8，位于最上方的一块移动质量块7的上表面设有橡胶阻尼板，螺帽4通过螺纹安装在螺杆1上以将所有橡胶块和质量块轴向固定安装在底座11上，滑动金属板6通过套筒2滑动安装在螺杆1上。

在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，滑动金属板6的上方固定安装有滑动质量块5，用于辅助调节吸振器的频率。

在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，滑动金属板6焊接在套筒2外周，套筒2通过螺栓3固定安装在螺杆1上。

如图1、图2所示，一种基于上述吸振器的吸振方法，使用该吸振器用于解决结构多阶次模态共振问题时，包括以下步骤：

S1、首先将底座11固定安装在产生共振问题的结构上；

S2、将固定吸振单元套设在螺杆1上，并通过螺帽4固定在底座11上，通过套筒2调节滑动金属板6在螺杆1上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，进行下一步；

S3、取下滑动金属板6和螺帽4，在固定吸振单元上方放置一组移动吸振单元，即先添加一块移动橡胶块8，再添加一块移动质量块7，安装螺帽4将移动吸振单元和固定吸振单元固定在底座11上；

S4、安装滑动金属板6，通过套筒2调节滑动金属板6在螺杆1上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，重复步骤S3，直至解决模态共振问题。

在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，使用该吸振器用于解决结构某阶次模态共振问题时，包括以下步骤：

S1、在给定滑动质量块5的情况下：

S101、取下吸振器的移动吸振单元，安装螺帽4将固定吸振单元固定在底座11上，将给定的滑动质量块5固定安装在滑动金属板6的上方，将带有滑动质量块5的滑动金属板6安装在螺栓3上，将底座11固定安装在产生共振问题的结构上；

S102、通过套筒2调节滑动金属板6在螺杆1上的位置，直至解决结构某阶次模态共振问题，固定套管与螺杆1；

S2、在给定滑动金属板6在螺杆1上安装高度的情况下：

S201、取下吸振器的移动吸振单元，安装螺帽4将固定吸振单元固定在底座11上，将滑动金属板6固定安装在螺栓3的给定高度上，将底座11固定安装在产生共振问题的结构上；

S202、在滑动金属板6上放置不同规格的滑动质量块5，直至解决结构某阶次模态共振问题，固定滑动质量块5和滑动金属板6。

在本发明的优选实施例中，如图1固定吸振单元的固定质量块9的上表面设有橡胶阻尼板。

本发明在具体应用时，采用螺杆悬臂作为吸振器的主体结构，可以调节杆状结构悬臂长度，以及调节吸振器质量块重量，此外添加移动橡胶块和移动质量块，还可将多个单频吸振器组合起来，有效提高了吸振器的吸振频率，可以有效解决结构多阶次模态共振问题。另，通过贴服阻尼板提高阻尼性能，提高吸振器吸振性能。

本发明在使用时，先将底座用螺栓铆接或者焊接到产生问题的零部件上，例如整车车身、车架、机床振动较大位置，底座和主系统进行有效连接(可以采用螺栓铆接或者焊接)，移动质量块可通过螺冒固定在螺杆上，也可以通过滑动金属板固定在螺杆上，滑动金属板通过套筒上的螺栓固定在螺杆上，套筒通过焊接与滑动金属板相连接，而滑动金属板上的滑动质量块通过固定销或者螺栓固定在滑动金属板上，固定橡胶块和固定质量块上有与螺杆位置相对应的孔，固定橡胶块和固定质量块通过硫化的形式相连接，并通过螺帽将固定橡胶块和固定质量块固定。本发明通过调节吸振器到正确的吸振频率，吸收问题部件共振产生的较大振动能量，从而解决振动异常问题，提高部件使用寿命。

本发明的吸振器可以进行以下四种调节方式。

第一种：以杆状悬臂结构为主体，可以调节悬臂长度和滑动质量块的质量，当只调节滑动金属板时，充分利用杆状悬臂结构的特点：1、不同悬臂长度，不同刚度特性：在给定滑动金属板上质量块的情况下，通过调节滑动金属板位置，即不同悬臂长度，实现不同的刚度，从而实现不同的吸振频率；2、在固定滑动金属板位置，即固定悬臂长度的情况下，通过更换所配质量块的质量，同样可以调节吸振器的吸振频率。

第二种：当需要解决结构多阶次模态共振问题时，可以在下方固定质量块上安装移动橡胶块，然后添加移动质量块，如果未解决模态共振问题，可继续添加移动橡胶块以及移动质量块，以此类推，最后通过滑动金属板或螺冒，将添加的移动橡胶块和移动质量块固定。这种调节方式，主要是可以灵活调节吸振器的自身弹簧刚度K和质量M，例如当添加移动橡胶块和移动质量块时，固定质量块和移动质量块可以提供吸振器所需质量M，固定橡胶块提供吸振器所需刚度K，当主系统为低频率模态共振时，此时质量块和橡胶块的组合，将主系统的共振能量转化为橡胶块的热能消耗掉；当主系统的较高模态受激发产生共振时，可以继续添加移动橡胶块和移动质量块，此时所有质量块提供吸振器所需质量M，所有橡胶块提供吸振器所需刚度K，新的吸振器吸收组成新系统的模态共振能量，依次类推。这种方式的最大特点在于针对具体的振动情况，可以自身调节弹簧刚度K和质量M，避免普通吸振器只能针对结构单一或固定模态共振问题进行方案解决，并且可以控制吸振器的整体质量，充分发挥吸振器的吸振能力。

第三种：在第一种和第二种的基础上，通过在移动质量块、滑动金属板、固定质量块等上贴服橡胶阻尼板，可以增加吸振器的阻尼特性，进一步增强吸振器吸振效果。

第四种：结合以上三种调节方式，极大的增加吸振器的频率吸收范围，使吸振器达到更好吸收主系统振动的能力，应用范围更加广泛。

本发明具有以下优势：

1、主体采用杆状悬臂结构，通过调节悬臂长度，滑动质量块的质量，这两种方式实现了吸振器的频率可调，增大了频率调节范围，保证吸振器的吸振频率更加准确；

2、移动质量块、滑动金属板、固定质量块上可贴服阻尼板，不同材质、不同厚度阻尼板的贴服实现了吸振器的不同阻尼系数；

3、通过添加移动橡胶块和移动质量块，可灵活调节吸振器自身弹簧刚度K和质量M，对主系统的多阶模态共振起到抑制作用，避免了多个吸振器的同时使用，为单一阶次及多阶次模态共振问题提供了快速解决方案，工程意义深远；

4、本发明中底座的外形以及螺杆的长度可以根据主系统的外形以安装空间随意制作，应为位置广泛；

5、本发明结合了杆状悬臂结构和主流动力吸振器结构(单独采用橡胶吸振)的优点，使用效果更好，耐久性更加可靠，使用时间更长；

6、本吸振器量产件可以通过调节悬臂杆长度以及添加橡胶和质量块来保证产品质量一致性，减少次品产生，工程意义重大；

7、本发明可以适用于各种与振动相关问题解决，应用范围广泛。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于频率可调的宽频动力吸振器的吸振方法，用于解决结构多阶次模态共振问题时，该吸振器包括底座（11）、垂直安装在所述底座（11）中心位置的螺杆（1）、从下至上依次安装在所述螺杆（1）上的固定吸振单元、至少一组移动吸振单元、螺帽（4）和滑动金属板（6），所述固定吸振单元包括一块固定质量块（9）和一块硫化连接在所述固定质量块（9）下方的固定橡胶块（10），每组移动吸振单元包括一块移动质量块（7）和一块放置在所述移动质量块（7）下方的移动橡胶块（8），位于最上方的一块移动质量块（7）的上表面设有橡胶阻尼板，所述螺帽（4）通过螺纹安装在所述螺杆（1）上以将所有橡胶块和质量块轴向固定安装在底座（11）上，所述滑动金属板（6）通过套筒（2）滑动安装在所述螺杆（1）上，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先将底座（11）固定安装在产生共振问题的结构上；

S2、将固定吸振单元套设在螺杆（1）上，并通过螺帽（4）固定在底座（11）上，通过套筒（2）调节滑动金属板（6）在螺杆（1）上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，进行下一步；

S3、取下滑动金属板（6）和螺帽（4），在固定吸振单元上方放置一组移动吸振单元，即先添加一块移动橡胶块（8），再添加一块移动质量块（7），安装螺帽（4）将移动吸振单元和固定吸振单元固定在底座（11）上；

S4、安装滑动金属板（6），通过套筒（2）调节滑动金属板（6）在螺杆（1）上的位置，观察是否有振动，若未解决模态共振问题，重复步骤S3，直至解决模态共振问题。

2.根据权利要求1所述的吸振方法，其特征在于，用于解决结构某阶次模态共振问题时，包括以下步骤：

S1、在给定滑动质量块（5）的情况下：

S101、取下所述吸振器的移动吸振单元，安装螺帽（4）将固定吸振单元固定在底座（11）上，将给定的滑动质量块（5）固定安装在滑动金属板（6）的上方，将带有滑动质量块（5）的滑动金属板（6）安装在螺栓（3）上，将底座（11）固定安装在产生共振问题的结构上；

S102、通过套筒（2）调节滑动金属板（6）在螺杆（1）上的位置，直至解决结构某阶次模态共振问题，固定套管与螺杆（1）；

S2、在给定滑动金属板（6）在螺杆（1）上安装高度的情况下：

S201、取下所述吸振器的移动吸振单元，安装螺帽（4）将固定吸振单元固定在底座（11）上，将滑动金属板（6）固定安装在螺栓（3）的给定高度上，将底座（11）固定安装在产生共振问题的结构上；

S202、在滑动金属板（6）上放置不同规格的滑动质量块（5），直至解决结构某阶次模态共振问题，固定滑动质量块（5）和滑动金属板（6）。

3.根据权利要求2所述的吸振方法，其特征在于，所述固定吸振单元的固定质量块（9）的上表面设有橡胶阻尼板。