CN108626290A - 一种增强约束阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
一种增强约束阻尼装置，它包括约束层，多层粘弹性孔板和紧固件阵列，约束层为金属板材，多层粘弹性孔板层间由环氧粘合剂粘接牢固，约束层与多层粘弹性孔板粘接，多层粘弹性孔板与基座构件粘接牢固。螺栓的一端焊接在基座构件上，螺帽将穿过螺栓的垫片、约束层、多层粘弹性孔板旋紧压在基座构件上。本发明结构强度高、敷设方便、体积小、重量轻、在‑20‑80℃温域内，高效抑制10Hz‑8KHz的振动和噪声，抑振降噪4‑10dB，可用于受空间、荷载、功率制约的船舶、水下航行体等设备振动与噪声的治理、隔离及控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强约束阻尼装置，属于减振降噪技术领域。
技术背景
船舶、水下航行体减振降噪一直是世界各国研究的热点，其发电机、风机、水泵、汽轮机等大功率旋转设备往往是主要振动源和激振源，由于这些设备均直接与基座构件刚性连接，这些设备运行时的振动会传递到或激励起基座构件、隔舱壁、甲板、壳体的振动，尤其是甲板、壳体直接与海水接触又将振动传递到海水中并向远处扩散，极易被声呐探测到从而暴露自身的位置和频谱特征，因此抑振降噪是船舶、水下航行体避免被声呐探测是实现声隐身的关键所在。
阻尼是抑制振动特别是共振响应的主要因素和重要途径，而阻尼材料是一种能吸收振动机械能、声能并能将它们转化为热能、电能、磁能或其他形式能量而消耗掉的一种功能材料，向基座构件中添加高损耗因子的阻尼材料是抑制振动和降低噪声最有效的技术手段之一。阻尼材料起作用途径是在基座构件上添加阻尼结构，其主要类型为自由阻尼(如附图1)和约束阻尼(如附图2)两种。自由阻尼是在基座构件(1)表面应变较大处粘贴阻尼附加层(2)，自由阻尼附加层耗能方式以拉伸压缩损耗为主；约束阻尼则在基座构件表面(1)应变较大处粘贴阻尼附加层(2)，再在阻尼附加层外再添加约束层(3)，约束阻尼附加层耗能方式以剪切损耗为主，提高了消耗振动能量的效率。
阻尼材料大多数为橡胶类高分子材料，在玻璃化转变时表现出高阻尼特性，在基座构件变形时带动阻尼材料拉伸、弯曲、剪切变形，引起其粘性内摩擦和链段不可恢复的形变，将该部分机械损耗能量转变成热能耗散掉，从而抑制基座构件的振动烈度，降低噪声声级，达到抑振降噪的功效，阻尼材料的阻尼效果不但与阻尼结构有关，还与阻尼材料的使用环境和高分子材料的化学结构和组成有关，使用环境主要指使用温度和抑振频率，阻尼材料的高阻尼的频域和温域与使用温度和抑振频率匹配才能最有效地抑制构件的振动烈度和降低噪声强度。
专利CN102407628A公布了“一种船舶甲板粘弹性复合阻尼减振胶板”(如附图3)，其约束层选用了0.1mm以下的铝箔，但约束层选用的铝箔的刚度太小，剪切模式衰减效果不充分，在-20-60℃温域，减振效果3dB。专利CN103758904A公布了“一种基于负泊松比结构阻尼板”(如附图4)，提供了一种提高远离基板的阻尼材料变形程度，增加振动能量耗散，然而该构造没有充分利用阻尼材料的剪切变形，振动能量耗散小的缺陷，仅改善了普通胶板的不足之处，上述专利均未体现广频域(10Hz-8kHz)、宽温域(-20-80℃)，高效抑振降噪(4-10dB)。
发明内容
针对现有技术上的缺陷和问题，本发明专门为舰船、水下航行体舱内发电机、风机、水泵、主(辅)推电机、经航电机等大功率旋转设备的基座构件抑振降噪提供一种增强约束阻尼装置。
本发明的技术方案：一种增强约束阻尼装置，其特征在于，包括约束层(3)，多个紧固件(4)形成的紧固件阵列、阻尼附加层由多层粘弹性孔板(8)组成；所述的约束层由铝板或铝合金板或钢板或铜板制成；所述的紧固件由垫片(5)、螺帽(7)、螺栓(6)组成，螺栓的一端焊接在基座构件(1)上，紧固件相互间距为100-300mm，螺帽将穿过螺栓的多层粘弹性孔板、约束层和垫片旋紧压在基座构件上，旋紧扭矩为2-30Nm；多层粘弹性孔板由丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或其混合制成，多层粘弹性孔板上开设腰圆孔阵列(9)，其孔径为3-6mm，孔距3-10mm，多层粘弹性孔板层间由环氧粘合剂粘接牢固；约束层与多层粘弹性孔板粘接，多层粘弹性孔板与基座构件粘接牢固。
本发明中，所述的约束层厚度为2-6mm；所述的多层粘弹性孔板的层数为1-5层，每层厚度为2-6mm；所述的螺栓的直径为4-10mm，螺帽、垫片与选定的螺栓匹配；多个紧固件形成紧固件阵列。
本发明具有以下功效：
1.本发明针对船舶、水下航行体受空间、荷载、功率制约，在-20-80℃温域内，高效抑制10Hz-8KHz的振动，降低舱内大功率设备运行时传递到或激励起基座构件、隔舱壁、甲板、壳体的共振响应烈度和噪声强度4-10dB，本发明具有结构强度高、敷设方便、体积小、重量轻、抑振降噪优异。
2.本发明通过紧固件阵列，旋紧螺帽，经约束层附加压力均匀施加在多层粘弹性孔板上，迫使多层粘弹性孔板与基座构件表面紧密贴合，在基座构件发生弯曲形变时会带动约束层同时发生弯曲形变，迫使夹在两刚性层中间的孔板受迫剪切形变，多层粘弹性孔板全部参与了耗能，大幅度提高约束阻尼的抑振降噪4-10dB。
3.由于腰圆孔阵列的存在，粘弹性材料剪切形变更容易、更大，从而提高了剪切损耗、抑振降噪的效果。
4.多层粘弹性孔板的腰圆孔空洞中进入的噪声与孔壁碰撞、振荡、粘滞，可显著提高多层粘弹性孔板的吸隔声性能。
附图说明
图1自由阻尼结构示意图
图2约束阻尼结构示意图
图3一种船舶甲板粘弹性复合阻尼减振胶板示意图
图4一种基于负泊松比结构阻尼板示意图
图5一种增强约束阻尼装置结构示意图
图6基座构件示意图
图中：1-基座构件，2-阻尼附加层，3-约束层，4-紧固件，5-垫片，6-螺栓，7-螺帽，8-多层粘弹性孔板，9-腰圆孔阵列.
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图5所示，本发明一种增强约束阻尼装置，包括约束层(3)，紧固件(4)、阻尼附加层由多层粘弹性孔板(8)组成；多层粘弹性孔板层间由环氧粘合剂粘接牢固；所述的约束层由铝板、铝合金板、钢板、铜板制成；所述的紧固件(4)由垫片(5)、螺栓(6)、螺帽(7)组成，螺栓的一端焊接在基座构件(1)上，螺栓相互间距为100-300mm，螺帽将穿过螺栓的垫片、约束层、多层粘弹性孔板旋紧压在基座构件上，旋紧扭矩为2-30Nm；所述的多层粘弹性孔板由丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或其混合制成，各层之间用环氧粘合剂粘接，粘弹性孔板开设腰圆孔阵列(9)，其孔径为3-6mm，层间由环氧粘合剂粘接牢固，约束层与多层粘弹性孔板粘接，多层粘弹性孔板与基座构件粘接牢固。
实施例：如附图5，根据本发明设计的约束层，其材质为铝质，厚度为4mm，多层粘弹性孔板为三层，材质为丁腈橡胶，单层厚度为4mm，约束层及三层粘弹性孔板层间用环氧粘合剂粘接牢固，螺栓直径8mm，一端焊接在基座构件表面上，螺栓阵列相互间距为200mm，螺帽将穿过螺栓的垫片、约束层、多层粘弹性孔板旋紧压在基座构件上，旋紧扭矩为20Nm；10Hz～8KHz频段范围内的插入损失在4-10dB。
在实际应用中，可根据设备的需求，对本发明中粘弹性孔板的几何尺寸、孔径、孔排列方式、孔数及吸声系数进行设计，以满足抑振降噪的目的。需要说明的是，以上设施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围内。显而易见，对于本专业普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
Claims (3)
1.一种增强约束阻尼装置，包括约束层(3)，阻尼附加层，其特征在于还有多个紧固件(4)形成的紧固件阵列、阻尼附加层由多层粘弹性孔板(8)组成；多层粘弹性孔板层间由环氧粘合剂粘接牢固；螺栓的一端焊接在基座构件(1)上，螺栓相互间距为100-300mm，螺栓的直径为4-10mm，螺帽将穿过螺栓的垫片、约束层、多层粘弹性孔板旋紧压在基座构件上，旋紧扭矩为2-30Nm；多层粘弹性孔板上开设腰圆孔阵列(9)，孔径为3-6mm，孔距3-10mm；约束层与多层粘弹性孔板粘接，多层粘弹性孔板与基座构件粘接牢固。
2.根据权利要求1所述的一种增强约束阻尼装置，其特征在于所述的约束层由铝板或铝合金板或钢板或铜板制成，厚度为2-6mm。
3.根据权利要求1所述的一种增强约束阻尼装置，其特征在于所述的多层粘弹性孔板由丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或其混合制成，其层数为1-5层，每层厚度为2-6mm。
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