CN107606017B - 一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，包括第一惯性式电磁作动器、第二惯性式电磁作动器、直线导轨；第一惯性式电磁作动器包括第一凸台基础、第二凸台基础、筒体、中心轴，第二惯性式电磁作动器与第一惯性式电磁作动器结构相同，并相对于第一惯性式电磁作动器设置在直线导轨的对侧。本发明具有结构简单、适应能力强、安装拆卸简单等优点，尤其适用于需要对多管径管道进行振动控制的情况，不需要重新加工管箍结构，只需调节作动器的相对位置即可实现。在工程应用中，本发明使用的尼龙带捆绑连接的安装方式十分方便，尤其适用于不便或不被允许在管道上安装刚性夹具的情况。

Description

一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振 装置

技术领域

本发明涉及的是一种减振装置，具体地说是管道减振装置。

背景技术

管路系统作为一种重要的工程结构，不但广泛应用于海洋工程、核工业等诸多工程领域，而且广泛布置在军民用舰船上。当管路系统的强烈振动会使管道连接处发生松动，甚至发生疲劳断裂。对于舰船而言，系统的振动噪声还会影响舰船的声隐身性能，同时影响舰船上人员的身心健康。对于管路系统振动控制主要还是以基于振动吸振技术的各种形式的动力吸振装置为主。

振动吸振技术是结构振动控制领域常用的一种减振技术，传统的被动吸振装置具有结构简单，工作过程中稳定性高以及生产应用成本低等优点。但随着科学技术的飞速发展，传统的被动吸振技术逐渐难以满足生活生产中对于振动控制的要求。越来越多的外部能源被引入到主动有源控制中。主动吸振装置可以对引起振动的信号进行追踪，从而可以适应复杂的工作环境，实现宽频控制。

申请号为201610421671.4的专利公开了一种管道智能减振器结构，该智能结构将主动控制所需的功能模块及相应器件集成在中间框架结构中，有效地节约了空间，同时具有安装和使用方便的特点，同时采用双层管卡结构，相比于单层刚性管卡由更好的隔振效果。但该结构只能实现一个自由度上的控制，即仅对单一方向可以实现有效控制，无法实现对管道径向其它方向上的振动进行控制。

申请号为201420609224.8的专利公开了一种可调频式的管路动力吸振器，该装置实际上是通过调整质量块的位置来调整吸振器的固有频率，进而实现频率可调的功能，四个不同方向的质量弹簧系统虽然可以实现径向振动控制，但该装置本质上仍属于被动式动力吸振器，虽然不需接入外部能源而且工作过程中稳定性高，但不能实现管道振动的自动控制，每次调频都需要手动更改质量块位置，使用和操作并不便捷。

申请号为201610350248.X的专利公开了一种二维磁流变减振管夹，该发明实际是一种应用磁流变原理来使系统刚度发生变化，进而实现系统固有频率可调的半主动控制。该吸振装置具有结构紧凑、功耗小、响应速度快等优点。但由于磁流变液体的存在，对该装置的密封性有很高的要求，同时还需考虑环境因素会对磁流变液性能的影响。当控制管路的管径发生变化时，需要对该管夹整体结构进行重新加工设计。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现对于径向任意方向上振动控制的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：包括第一惯性式电磁作动器、第二惯性式电磁作动器、直线导轨；第一惯性式电磁作动器包括第一凸台基础、第二凸台基础、筒体、中心轴，筒体的上下两端分别安装上筒盖、下筒盖，第一凸台基础分别与上筒盖和第二凸台基础相固连，中心轴的两端分别与上筒盖和下筒盖固定，上衔铁、永磁铁、下衔铁依次套于中心轴上，上衔铁与上筒盖内壁之间设置上弹簧，下衔铁与下筒盖内壁之间设置下弹簧，上衔铁和下衔铁的端面与中心轴相配合的位置均安装有导轮，筒体内壁处设置线圈保持架，线圈保持架上分别缠绕上线圈和下线圈，下筒盖外壁上安装圆柱凸台基础，第二凸台基础连接滑块，滑块安装在直线导轨上并与直线导轨相配合实现相对滑动；第二惯性式电磁作动器与第一惯性式电磁作动器结构相同，并相对于第一惯性式电磁作动器设置在直线导轨的对侧。

本发明还可以包括：

1、第一凸台与第二凸台之间呈45度角，使得第一惯性式电磁作动器的中心轴与第二惯性式电磁作动器的中心轴之间互相垂直。

2、滑块上设置滚轮，直线导轨上设置与滚轮配合的导轨滑道，从而实现滑块与直线导轨的相对滑道。

3、上线圈与上衔铁的位置相对应，下线圈与下衔铁的位置相对应，上线圈与下线圈的缠绕方向相反。

4、圆柱凸台基础上设置供尼龙带穿过并使其与管道相接触的捆绑带轨道，滑块上设置使其在直线导轨上任意位置实现紧锁的滑块紧锁装置。

本发明的优势在于：

1、本发明把传统的电磁式主动吸振器与直线滑轨的相结合，通过滑块带动吸振器作相对运动，从而可以实现对于不同管径的管路系统的振动控制，对于多种管径需要控制的情况，不需要重新加工管道夹具等连接装置，节约了成本的同时应用起来更加智能便捷。

2、传统的单个方向布置的吸振器只能实现单自由度上的振动控制，无法控制管道径向上其它方向上的振动，本发明采用两个电磁式主动执行机构互相垂直放置的形式，通过两个互相垂直的惯性力的合成，就可以实现作动器安装位置上对于径向任意方向上振动的控制。

3、相比于动子外置的电磁式作动器，本发明所设置的动子内置式结构很好的保护了电磁式吸振器的核心器件，同时内置动子的运动对外部结构的运动传递率很小，不会对连接器件的精度造成影响。

4、本发明采用尼龙捆绑带来连接吸振装置和管路系统，相比于传统的刚性夹具等连接结构，尼龙捆绑带不需要加工，直接购买即可，具有价格便宜、安装使用方便、应用范围广泛等优点，同时尼龙捆绑带具有很好的紧固效果，配合作动器上端和滑轨的固定连接，在一定管径范围内，适用于任意管径管道的振动控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为惯性式电磁作动器结构示意图；

图3a为直线导轨与滑块的俯视图，图3b为直线导轨与滑块的正视图；

图4a为本发明针对于大管径管路的工作示意图，图4b为本发明针对于小管径管路的工作示意图；

图5a为凸台基础示意图，图5b为圆柱凸台基础示意图；

图6a为工作时出力示意图之一，图6b为工作时出力示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-6，本发明的目的是这样实现的：包括两个惯性式电磁作动器、带有双滑块的直线导轨1；电磁作动器永磁铁12和衔铁作为动子置于结构内部，作动器与滑块2固定连接，通过滑块2在直线导轨1上的滑动来带动作动器运动，通过改变工作位置的方式来实现对不同管径的管道的振动控制，作动器底部设置两个圆柱凸台15结构，来实现与管道的相切接触，配合尼龙带紧固在被控管道上。

滑块2内部设置有紧锁装置16，确保滑块2可以在直线导轨1上任意位置实现紧锁，从而确保作动器在所需工作位置可以固定。

作动器内部设置一根中心长轴、滚轮组件以及紧固组件，确保动子沿轴向做往复运动，同时产生轴向惯性力。并且可以保证两个作动器可以倾斜放置并工作。

作动器外壳顶盖处设置与轴向呈45度的两个互相平行的凸台，滑块水平置于凸台上并用螺栓固定，保证两个作动器之间始终互相垂直。

作动器底部设置的圆柱凸台上设置有凹槽，用来放置与管道紧锁的尼龙捆绑带。同时圆柱凸台表面在加工时应尽量增大表面粗糙度，通过增大与管道接触摩擦力的方式来提高吸振装置安装的稳定性。

本发明由主动执行机构、直线导轨机构组成。主动执行机构由动子内置的电磁式惯性作动器、连接滑块的上凸台3、与管道相切接触的圆柱凸台15组成。直线导轨机构主要由滑轨1、滑块2、紧锁装置16组成。永磁铁12和上下衔铁9、13作为动子质量内置于惯性作动器，两组缠绕方向相反的线圈11固定在线圈保持架10上，导轮组件8和弹簧组件5带动或限制动子的往复运动。作动器设置的上凸台3由两个互相平行且与轴向呈45度的平台组成，确保了两个作动器始终保持互相垂直。凸台3上设置有螺纹孔。中间设置一根长轴6，用于支撑作动器倾斜放置。导轨1上设置两个与作动器配合连接的滑块2，同时设置有光轴和滑轮。滑块2上设置有与凸台3配合的螺纹孔和定位紧锁装置16，带动作动器运动改变工作位置。通过作动器工作位置的改变，可以实现对不同管径的管路系统的振动控制。作动器底部设置有两个平行的圆柱凸台结构15，用于和管道相切连接。圆柱凸台15上设置有凹槽19，用于尼龙捆绑带将主动吸振装置紧固在管道上，凸台15的表面粗糙度尽可能大，增加接触的摩擦力。

两个相互垂直的输出力根据力的合成原理实现管道径向上的振动控制。

本发明是一种基于电磁原理的控制直径可调的惯性式主动吸振器。滑块2上设置的滚轮17在直线导轨1中设置的导轨滑道18上相对滑动，滑块2上设置有螺纹孔，吸振装置上设置的凸台基础3与滑块2通过螺栓固定连接，通过滑块2在直线导轨1上的滑动来改变两个作动器的相对位置，从而实现了对于不同管径的管道的振动控制，滑块2上设置有紧锁组件16，通过紧锁组件16来实现吸振装置的位置固定。

单个作动器的刚度简化为k，阻尼为c，产生的作动力为F_a，惯性质量为m，惯性质量的位移为x₁(t)，传递给被控管道的作用力F(t)为弹簧力、阻尼力、作动器产生的作用力之和，因此输出力F(t)在数值上等于惯性力，具体的表达式如下：

电磁式作动器中上衔铁9、永磁铁12、下衔铁13作为惯性式系统的动子，线圈11缠绕在线圈保持架10上，由线圈保持架10提供支撑，同时上下两组线圈的缠绕方向相反，当线圈11中通入交变电流时，由于电磁效应产生轴向的洛伦兹力，驱动动子沿轴向运动，动子由导轮组件8带动，相对于中心轴6做往复运动，动子运动的恢复力由弹簧组件5提供，同时弹簧组件5由紧固组件4提供紧固力；由于作动器倾斜放置，中心轴6由紧固件7提供紧固支撑；

吸振装置整体通过圆柱凸台基础15和被控管道相切接触，由于管道多为圆壳型结构，本发明提出的圆柱凸台结构15与管道相切接触的形式一方面相对稳定，另一方面无需设置管道夹具、管箍等刚性连接结构；同时为了安装更加稳定，圆柱凸台结构15在加工时应尽可能增大外表面粗糙程度。

圆柱凸台基础15与管道通过尼龙带捆绑装置紧固连接，同时圆柱凸台结构15上设置有安装尼龙带的轨道19，为尼龙带与圆柱凸台基础连接提供空间。

上衔铁9和下衔铁13一方面为作为动子为惯性式作动器提供惯性质量，另一方面通过设置上下衔铁9，13来为永磁铁12提供导磁磁路，同时设置两组线圈的缠绕方向相反，来得到所需要的电磁作动力。

本发明设置的凸台结构3为两个互相平行的凸台结构组成，并且每个凸台由两个与轴向呈45度的平台组成，保证了两个作动器的长轴6始终互相垂直，不但确保了两个作动器出力方向的相互垂直，同时确保了对于不同管径的管道，圆柱凸台基础15始终能和管道相切接触。

本发明对两个作动器分别进行控制，通过控制输出力的大小以及方向，根据力的合成原理，可以实现对于管道被控截面在径向上任意方向的振动控制。

Claims (9)

1.一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：包括第一惯性式电磁作动器、第二惯性式电磁作动器、直线导轨；第一惯性式电磁作动器包括第一凸台基础、第二凸台基础、筒体、中心轴，筒体的上下两端分别安装上筒盖、下筒盖，第一凸台基础分别与上筒盖和第二凸台基础相固连，中心轴的两端分别与上筒盖和下筒盖固定，上衔铁、永磁铁、下衔铁依次套于中心轴上，上衔铁与上筒盖内壁之间设置上弹簧，下衔铁与下筒盖内壁之间设置下弹簧，上衔铁和下衔铁的端面与中心轴相配合的位置均安装有导轮，筒体内壁处设置线圈保持架，线圈保持架上分别缠绕上线圈和下线圈，下筒盖外壁上安装圆柱凸台基础，第二凸台基础连接滑块，滑块安装在直线导轨上并与直线导轨相配合实现相对滑动；第二惯性式电磁作动器与第一惯性式电磁作动器结构相同，并相对于第一惯性式电磁作动器设置在直线导轨的对侧。

2.根据权利要求1所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：第一凸台基础与第二凸台基础之间呈45度角，使得第一惯性式电磁作动器的中心轴与第二惯性式电磁作动器的中心轴之间互相垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：滑块上设置滚轮，直线导轨上设置与滚轮配合的导轨滑道，从而实现滑块与直线导轨的相对滑动。

4.根据权利要求1或2所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：上线圈与上衔铁的位置相对应，下线圈与下衔铁的位置相对应，上线圈与下线圈的缠绕方向相反。

5.根据权利要求3所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：上线圈与上衔铁的位置相对应，下线圈与下衔铁的位置相对应，上线圈与下线圈的缠绕方向相反。

6.根据权利要求1或2所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：圆柱凸台基础上设置供尼龙带穿过并使其与管道相接触的捆绑带轨道，滑块上设置使其在直线导轨上任意位置实现紧锁的滑块紧锁装置。

7.根据权利要求3所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：圆柱凸台基础上设置供尼龙带穿过并使其与管道相接触的捆绑带轨道，滑块上设置使其在直线导轨上任意位置实现紧锁的滑块紧锁装置。

8.根据权利要求4所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：圆柱凸台基础上设置供尼龙带穿过并使其与管道相接触的捆绑带轨道，滑块上设置使其在直线导轨上任意位置实现紧锁的滑块紧锁装置。

9.根据权利要求5所述的一种尼龙带紧固连接的适用于不同管径管路系统的主动吸振装置，其特征是：圆柱凸台基础上设置供尼龙带穿过并使其与管道相接触的捆绑带轨道，滑块上设置使其在直线导轨上任意位置实现紧锁的滑块紧锁装置。