CN108843728A - 一种超材料减振隔振轴承座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超材料减振隔振轴承座，该轴承座为一体式轴承座，由内向外包括依次相连接的内衬层、减振超材料层、隔振超材料层和外衬层，隔振超材料层上开有螺栓孔；轴承通过与内衬层配合和所述超材料减振隔振轴承座相连，所述超材料减振隔振轴承座通过螺栓孔与机体相连；本发明利用具有减振特性和隔振特性两种超材料的优点，该轴承座不仅在较宽频带范围内具有优异的减振隔振性能，而且具有轻质量、高强度、大阻尼、长寿命的特点。

Description

一种超材料减振隔振轴承座
技术领域
本发明属于旋转机械振动控制技术领域，具体涉及一种超材料减振隔振轴承座。
背景技术
轴承座是安装在机器本体或基础上用来支撑转子轴承的构件，同时也是直接承载转子系统振动的重要部件。因此研究具有减振隔振功能的轴承座具有重要的理论意义和应用价值。本发明从轴承座的减振隔振方面入手，应用超材料构型设计理念，提出一种具有减振、隔振功能和诸多优异性能的超材料轴承座。
超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的材料，早先应用在电磁、光学的等领域，后进入声学领域。在减振降噪领域，根据频带控制范围设计具有周期性的细观结构，通过局域共振耗能或变形耗能两种形式实现材料的减振和隔振特性，对特定频带范围内的振动达到显著的消减特性，甚至可以完全阻隔该频带范围内的振动。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种超材料减振隔振轴承座，利用具有减振特性和隔振特性两种超材料的优点，该轴承座不仅在较宽频带范围内具有优异的减振隔振性能，而且具有轻质量、高强度、大阻尼、长寿命的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超材料减振隔振轴承座，该轴承座为一体式轴承座，由内向外包括依次相连接的内衬层3、减振超材料层4、隔振超材料层2和外衬层5，隔振超材料层2上开有螺栓孔1；轴承通过与内衬层3配合和所述超材料减振隔振轴承座相连，所述超材料减振隔振轴承座通过螺栓孔1与机体相连。
所述减振超材料层4的结构包括：(a)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(b)大小不等的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(c)大小相同的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成四面体，并对该四面体周期排布，形成减振超材料层4；(d)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金波纹杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(e)高阻尼合金实体四周打圆形通孔，形成减振超材料层4；(f)高阻尼合金实体四周打六边形通孔，形成减振超材料层4。
所述隔振超材料层2的结构包括：(a)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(b)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层2；(c)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不等，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层2；(d)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不一，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(e)高阻尼合金实体一侧打六边形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(f)高阻尼合金实体一侧打长方形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(g)高阻尼合金实体一侧打椭圆形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(h)高阻尼合金实体一侧打椭圆形和六边形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(i)高阻尼合金实体一侧打长方形和圆形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
i.本发明轴承座主要通过超材料特定功能化设计实现减振隔振，通过对减振超材料的细观结构的合理设计后，该轴承座在特定频带范围内具有大幅减振隔振、甚至完全耗能隔振的特性。
ii.通过对局域共振耗能和变形耗能两种超材料构型的组合，使该轴承座不仅具有减振效果，而且具备隔振功能。
iii.该轴承座可采用多种材料进行制造，以满足不同工况的需求。如采用高阻尼合金等材料制备，可以具有高强度、耐腐蚀、耐高温、不易老化的特点，可用于高温极端环境。此外，超材料设计使得该轴承座刚度可调，使其可以同时具有弹性支撑的功能，可在具备减振隔振性能的同时兼具弹性支撑功能。
附图说明
图1(a)为本发明轴承座的结构示意图。
图1(b)为本发明轴承座的剖视示意图。
图2为(a)～(f)为本发明若干减振超材料单元模型示意图。
图3为(a)～(i)为本发明的若干隔振超材料多孔结构示意图。
其中：1螺栓孔；2隔振超材料层；3内衬层；4减振超材料层；5外衬层。
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详细说明。
本发明一种
参照图1(a)和图1(b)所示，本发明的超材料减振隔振轴承座，是一种一体式轴承座，该轴承座整体为四层材料构成，由内向外依次包括内衬层3、减振超材料层4、隔振超材料层2和外衬层5，螺栓孔1位于隔振超材料层2上。轴承通过与内衬层3配合和所述超材料减振隔振轴承座相连，所述超材料减振隔振轴承座通过螺栓孔1与机体相连。
参照图2所示，本发明所述的减振超材料层4，在细观结构上列出若干减振超材料结构单元构型，如图中(a)～(f)所示，并逐一说明如下：(a)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(b)大小不等的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(c)大小相同的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成四面体，并对该四面体周期排布，形成减振超材料层4；(d)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金波纹杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层4；(e)高阻尼合金实体四周打圆形通孔，形成减振超材料层4；(f)高阻尼合金实体四周打六边形通孔，形成减振超材料层4。
参照图3所示，本发明所述的隔振超材料层2，在细观结构上列出若干减振超材料结构单元构型，如图中(a)～(i)所示，并逐一说明如下：(a)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(b)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层2；(c)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不等，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层2；(d)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不一，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(e)高阻尼合金实体一侧打六边形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(f)高阻尼合金实体一侧打长方形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(g)高阻尼合金实体一侧打椭圆形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(h)高阻尼合金实体一侧打椭圆形和六边形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2；(i)高阻尼合金实体一侧打长方形和圆形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层2。
需要说明的是，图2和图3列出的若干超材料结构仅为本发明装置模型中举例的几种构型，其他类型超材料构型也同样属于本发明的包护范围。

Claims (3)

1.一种超材料减振隔振轴承座，其特征在于：该轴承座为一体式轴承座，由内向外包括依次相连接的内衬层(3)、减振超材料层(4)、隔振超材料层(2)和外衬层(5)，隔振超材料层(2)上开有螺栓孔(1)；轴承通过与内衬层(3)配合和所述超材料减振隔振轴承座相连，所述超材料减振隔振轴承座通过螺栓孔(1)与机体相连。
2.根据权利要求1所述的一种超材料减振隔振轴承座，其特征在于：所述减振超材料层(4)的结构包括：(a)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层(4)；(b)大小不等的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层(4)；(c)大小相同的钢性圆珠与高阻尼合金直杆焊接成四面体，并对该四面体周期排布，形成减振超材料层(4)；(d)大小相同的刚性圆珠与高阻尼合金波纹杆焊接成六面体，并对该六面体周期排布，形成减振超材料层(4)；(e)高阻尼合金实体四周打圆形通孔，形成减振超材料层(4)；(f)高阻尼合金实体四周打六边形通孔，形成减振超材料层(4)。
3.根据权利要求1所述的一种超材料减振隔振轴承座，其特征在于：所述隔振超材料层(2)的结构包括：(a)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(b)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小相同，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(c)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不等，呈交错阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(d)高阻尼合金实体一侧打圆形通孔，通孔大小不一，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(e)高阻尼合金实体一侧打六边形通孔，通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(f)高阻尼合金实体一侧打长方形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(g)高阻尼合金实体一侧打椭圆形通孔，通孔大小相同，奇数列图形较偶数列旋转90°，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(h)高阻尼合金实体一侧打椭圆形和六边形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)；(i)高阻尼合金实体一侧打长方形和圆形通孔，同一形状通孔大小相同，呈阵列分布，形成隔振超材料层(2)。
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