CN107725658A - 一种吸振隔振一体化装置 - Google Patents

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孙启滨
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Abstract

本发明涉及一种吸振隔振一体化装置，包括隔振器、悬臂杆、可调节压块和弹簧，悬臂杆两端分别设有外螺纹，底端与隔振器相螺接，通过定位螺母紧固，顶端与锁紧螺母相螺接，可调节压块套设于悬臂杆中部，沿悬臂杆上下滑动，通过对应于可调节压块对称套设于悬臂杆上的上弹性元件和下弹性元件限位。本发明通过隔振器与动力吸振器的集成设计，既能简化辅机与吸振隔振装置的连接，又能充分提高空间利用率。

Description

一种吸振隔振一体化装置
技术领域
本发明属于船舶减振降噪的技术领域，特别涉及一种吸振隔振一体化装置。
背景技术
为降低辅机设备的低频线谱特征，通常辅机设备除了进行隔振外，还需要在特定频率处进行吸振，以降低辅机设备基频处的峰值。隔振通过隔振器(或隔振装置)实现，特定频率处的吸振则需要通过动力吸振器实现。若将隔振器和动力吸振器在辅机机脚附近分开布置，不仅接口复杂，而且空间占用大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术需求而提供一种吸振隔振一体化装置，集成化的吸振、隔振装置，抑制辅机设备的振动传递到船体结构，尤其可降低辅机设备基频处的机脚振动加速度峰值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种吸振隔振一体化装置，其特征在于：包括隔振器、悬臂杆、可调节压块和弹簧，所述悬臂杆两端分别设有外螺纹，底端与所述隔振器相螺接，通过定位螺母紧固，顶端与锁紧螺母相螺接，所述可调节压块套设于悬臂杆中部，沿悬臂杆上下滑动，通过对应于可调节压块对称套设于悬臂杆上的上弹性元件和下弹性元件限位。
按上述方案，所述上弹性元件包括上弹簧和上止挡套筒，下弹性元件包括下弹簧和下止挡套筒，所述上、下止挡套筒对称套设于悬臂杆上，所述上弹簧的两端分别与上止挡套筒和可调节压块相抵接，所述下弹簧的两端分别与下止挡套筒和可调节压块相抵接。
按上述方案，所述可调节压块包括数块质量块、上挡板和下挡板，所述数块质量块沿轴向依次套设于所述悬臂杆上，所述上、下挡板对应于数块质量块上下对称套设于悬臂杆上，通过螺栓连接紧固，数块质量块与悬臂杆之间套设有直线轴承。
按上述方案，所述悬臂杆下部沿周向设有止挡凸缘，所述下止挡套筒设于所述止挡凸缘上。
按上述方案，所述止挡凸缘与定位螺母之间的悬臂杆上套设有安装板。
按上述方案，所述上、下弹簧均为圆柱螺旋压缩弹簧，两端圈并紧磨平或锻平。
按上述方案，所述安装板与定位螺母之间设有垫圈。
本发明的有益效果是：提供一种吸振隔振一体化装置，通过动力吸振器与隔振器一体化设计，既能减少与辅机设备的接口，提高空间利用率，又能抑制辅机设备全频段振动传递到艇体结构，尤其可降低辅机设备基频处的机脚振动加速度峰值，还可通过改变质量块质量或者弹簧刚度对吸振频率进行调整，从而确保其减振效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的在49Hz处的吸振效果图。
图3为本发明一个实施例的吸隔振效果图。
其中：隔振器1，悬臂杆2，定位螺母3，锁紧螺母4，上弹簧5，上止挡套筒6，下弹簧7，下止挡套筒8，质量块9，上挡板10，下挡板11，螺栓12，止挡凸缘13，垫圈14，直线轴承15，安装板16。
具体实施方式
现结合附图对本发明实施方式进行说明，本发明并不局限于下述实施例。
如图1所示，一种吸振隔振一体化装置，包括隔振器1、悬臂杆2、可调节压块和弹簧，悬臂杆两端分别设有外螺纹，底端与隔振器相螺接，并通过定位螺母3紧固，螺接代替原隔振器与设备机脚紧固件，减少辅机设备的对外接口，提高空间利用率，悬臂杆顶端与锁紧螺母4相螺接，可调节压块套设于悬臂杆中部，可沿悬臂杆上下滑动，通过对应于可调节压块对称套设于悬臂杆上的上弹性元件和下弹性元件限位。
上弹性元件包括上弹簧5和上止挡套筒6，下弹性元件包括下弹簧7和下止挡套筒8，上、下止挡套筒对称套设于悬臂杆上，上弹簧的两端分别与上止挡套筒和可调节压块相抵接，下弹簧的两端分别与下止挡套筒和可调节压块相抵接。
可调节压块包括数块质量块9、上挡板10和下挡板11，数块质量块沿轴向依次套设于所述悬臂杆上，上、下挡板对应于数块质量块上下对称套设于悬臂杆上，通过螺栓12连接紧固，数块质量块与悬臂杆之间套设有直线轴承15，直线轴承的作用是引导质量块在振动时的上下运动，减小质量块振动时与悬臂杆的摩擦。弹性元件均套设于悬臂杆上，避免弹簧在工作过程中产生弯曲不对中，同时引导可调节压块沿垂直方向滑动。通过调整质量块的块数可以实现重量的调整，弹簧采用圆柱螺旋压缩弹簧(两端圈并紧磨平或锻平型)，弹簧尺寸根据具体应用的设备型号进行选取，当弹簧的结构参数确定后，其刚度及外力作用时的内部切应力均可以确定。
悬臂杆下部沿周向设有止挡凸缘13，下止挡套筒设于止挡凸缘上，上止挡套筒与锁紧螺母相贴定位。
止挡凸缘与定位螺母之间的悬臂杆上套设有安装板16，安装板与定位螺母之间设有垫圈 14。
本发明将动力吸振器和隔振器共用一个接口，动力吸振器的质量元件和弹性元件通过悬臂杆连接，质量元件的重量可调。隔振器的型号根据辅机设备的实际情况进行选型。悬臂杆的下端设计为螺纹形式并代替原隔振器的紧固件。
本发明的设计选型如下：
一、隔振器选型
根据传递率曲线，为获得良好的隔振效果，振源频谱中最低的频率分量(f)应当远高于隔振系统的谐振频率(fn)，这就要求隔振系统尽量减小刚度，以获取较低的固有频率，但为了承受较高的静态载荷，又需要隔振器具有较高的静态刚度，这就涉及到刚度和位移间的权衡问题。
隔振器选型的一般步骤如下：(1)根据振动环境确定需要隔离的最低频率分量；(2)确定隔振系统的固有频率；(3)确定隔振元件的刚度；(4)根据刚度和需要的承载能力对隔振器进行选型。
二、动力吸振器设计
以吸振频率为49Hz的动力吸振器设计为例说明动力吸振器的设计：该动力吸振器采用双层弹簧单层质量的结构形式，具体设计如下：
1)动力吸振器的弹簧元件设计
选用的弹簧材料直径为3mm，弹簧中径为16.5mm，弹簧材料切变模量为79300N/mm2。
弹簧刚度：其中，G为材料切变模量，d为材料直径，D为弹簧中径，n为弹簧有效圈数。
根据公式计算弹簧刚度，可以算得弹簧不同有效圈数所对应的弹簧刚度K，如表一所示：
表1弹簧有效圈数对应刚度表
序号 圈数 弹簧刚度(N/mm)
1 3.5 51.067
2 4 44.684
3 5 35.748
4 5.5 32.498
5 6 29.790
6 7 25.534
7 8 22.342
2)动力吸振器质量块设计
根据动力吸振器重量限制要求，取该型动力吸振器在设计谐振频率49Hz情况下的吸振器质量M为0.882kg，可以将压铁设计成6块0.147kg的压铁组合。
根据动力吸振器谐振频率计算公式，可以推出动力吸振器中弹簧的组合刚度计算公式，进而推出49Hz谐振频率下动力吸振器的组合刚度为83518N/m。
谐振频率计算公式：
弹簧的组合刚度计算公式：K＝4π2f2M
设上弹簧的刚度为K1，下弹簧的刚度为K2，上、下弹簧属于并联关系，则动力吸振器的组合刚度为：K＝K1+K2
根据表一中的数据，选用上层弹簧为3.5圈有效圈数，下层弹簧为6圈有效圈数，计算得到的组合刚度为80858N/m，与计算得到的值相近。通过增加或减少质量铁块数可对吸振频率进行微调。
3)动力吸振器与隔振器接口设计
根据选用的隔振器的型号及接口参数，设计与隔振器连接部分的动力吸振器的悬臂杆结构。
本发明设计的吸隔振效果：安装本装置后设备低频特征线谱得到有效抑制(见图2)：设备机脚处49Hz线谱振动量级降低7.4dB；从图3可见在低频段范围内，设备机脚的振动被有效隔离。

Claims (7)

1.一种吸振隔振一体化装置，其特征在于：包括隔振器、悬臂杆、可调节压块和弹簧，所述悬臂杆两端分别设有外螺纹，底端与所述隔振器相螺接，通过定位螺母紧固，顶端与锁紧螺母相螺接，所述可调节压块套设于悬臂杆中部，沿悬臂杆上下滑动，通过对应于可调节压块对称套设于悬臂杆上的上弹性元件和下弹性元件限位。
2.根据权利要求1所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述上弹性元件包括上弹簧和上止挡套筒，下弹性元件包括下弹簧和下止挡套筒，所述上、下止挡套筒对称套设于悬臂杆上，所述上弹簧的两端分别与上止挡套筒和可调节压块相抵接，所述下弹簧的两端分别与下止挡套筒和可调节压块相抵接。
3.根据权利要求2所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述可调节压块包括数块质量块、上挡板和下挡板，所述数块质量块沿轴向依次套设于所述悬臂杆上，所述上、下挡板对应于数块质量块上下对称套设于悬臂杆上，通过螺栓连接紧固，数块质量块与悬臂杆之间套设有直线轴承。
4.根据权利要求3所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述悬臂杆下部沿周向设有止挡凸缘，所述下止挡套筒设于所述止挡凸缘上。
5.根据权利要求4所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述止挡凸缘与定位螺母之间的悬臂杆上套设有安装板。
6.根据权利要求2所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述上、下弹簧均为圆柱螺旋压缩弹簧，两端圈并紧磨平或锻平。
7.根据权利要求5所述的一种吸振隔振一体化装置，其特征在于所述安装板与定位螺母之间设有垫圈。
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