CN109139773A - 一种可调频的振动设备低频线谱减振装置及其减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调频的振动设备低频线谱减振装置及其减振方法，包括悬臂杆及颗粒阻尼器组成的动力吸振系统，本发明结构简单，使用方便，将悬臂杆与颗粒阻尼器组成动力吸振系统，可对振动设备的低频振动线谱进行精确控制，适用性较强，适用于各种设备不同方向的振动抑制。本发明具有良好的非线性低频阻尼性能，且其具有振动幅值越大，阻尼效果越好的特性。该动力吸振系统与设备共振时将具有较大的振动幅值，可充分利用颗粒阻尼的耗散机理，有效耗散低频振动能量，降低振动设备低频线谱振动。

Description

一种可调频的振动设备低频线谱减振装置及其减振方法

技术领域

本发明涉及低频减振及降噪领域，尤其涉及一种可调频的振动设备低频线谱减振装置及其减振方法。

背景技术

机械设备及结构的振动一方面影响设备工作状态稳定性，如振动影响机床设备的切削精度等；另一方面对环境产生不良影响，因此民用和军用设施都对振动噪声提出了相应的限制标准。

抑制机械设备的振动响应是降低其振动噪声危害最为直接有效的途径。降低设备和结构振动响应的主要技术手段有敷贴粘弹性阻尼层、动力吸振和主动消振等手段。其中粘弹性阻尼层利用材料的阻尼特性，将振动结构的机械能转化为热能耗散，从而降低结构振动。但粘弹性阻尼层主要作用频段为300Hz以上中高频段，其低频作用能力甚微，针对机械振动设备主要振动频率集中在100Hz以下低频段的问题，粘弹性阻尼层减振效果甚为有限。

针对设备低频减振，较为有效的控制措施主要有振动主动控制系统和动力吸振器两种方式。主动控制系统采用传感器采集结构振动信号，通过一系列处理和反馈，通过作动器输出一个反向作用力到结构，起到振动抵消的作用。该类装置涉及到电、机械、芯片等系统，结构复杂，价格昂贵，使用环境受限。动力吸振器用于控制低频线谱，但其振动降低量也取决于动力吸振器的低频阻尼性能，将粘弹性阻尼作为动力吸振器阻尼，同样也存在低频阻尼性能不足的问题，所以常规动力吸振器往往也对低频振动线谱作用效果有限。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种可调频的振动设备低频线谱减振装置及其减振方法，本发明装置具有制作方便、频率可调、成本低廉的优点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种可调频的振动设备低频线谱减振装置，包括与振动设备螺接的悬臂杆，所述悬臂杆未与振动设备连接的一端与带有阻尼器颗粒的颗粒阻尼器螺接，所述颗粒阻尼器上开设用于填充阻尼器颗粒的阻尼器颗粒管状孔，所述悬臂杆及颗粒阻尼器共同形成用于控制振动设备低频振动线谱的动力吸振系统。

其进一步技术方案在于：

所述悬臂杆的两端均设置外螺纹，于所述颗粒阻尼器与悬臂杆的连接处还开设螺纹孔，所述螺纹孔沿所述颗粒阻尼器的中轴线贯穿布置；

所述悬臂杆为带有弹性的圆柱形杆体；

所述颗粒阻尼器以所述悬臂杆的中轴线为中心对称。

利用可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：根据振动设备的质量和振动量级，选取合适直径的悬臂杆及合适大小的颗粒阻尼器；

第二步：将悬臂杆的一端与振动设备螺纹连接，所述悬臂杆的另一端与颗粒阻尼器的螺纹孔螺纹连接；

第三步：根据振动设备的低频振动频谱特性，在悬臂杆上旋进或旋出颗粒阻尼器并调整悬臂杆臂长，并通过公式计算减振装置的作用频率，所述公式为：

其中：E为悬臂杆杨氏模量，d为悬臂杆直径，l为悬臂杆长度，m为颗粒阻尼器质量；

第四步：根据作用频率调整颗粒阻尼器在悬臂杆上的位置并通过紧固件分别固定颗粒阻尼器；

所述悬臂杆采用弹簧钢材料制成，所述颗粒阻尼器采用钢材料制成；

所述颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼采用金属材料制成；

填充于颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼直径不大于2mm，所述颗粒阻尼在颗粒阻尼器内的填充度为50％～80％。

本发明的有益效果如下：

(一)本发明结构简单，使用方便，将悬臂杆与颗粒阻尼器组成动力吸振系统，可对振动设备的低频振动线谱进行精确控制，适用性较强，适用于各种设备不同方向的振动抑制。

(二)本发明具有良好的非线性低频阻尼性能，且其具有振动幅值越大，阻尼效果越好的特性。该动力吸振系统与设备共振时将具有较大的振动幅值，可充分利用颗粒阻尼的耗散机理，有效耗散低频振动能量，降低振动设备低频线谱振动。

(三)本发明的作用频率调节简单易行，由于悬臂杆与颗粒阻尼器螺纹连接，通过旋进或旋出颗粒阻尼器，可以改变悬臂杆的有效长度，从而调整动力吸振装置的刚度，达到调整作用频率的目的。

(四)本发明中颗粒阻尼器沿悬臂杆的轴线方向对称，针对目标频率可以降低振动设备各方向的振动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为颗粒阻尼器外壳结构剖视图。

图4为颗粒阻尼器填充后的结构剖视图。

其中：1、振动设备；2、悬臂杆；3、颗粒阻尼器；4、阻尼器颗粒管状孔；5、紧固件。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，一种可调频的振动设备低频线谱减振装置包括与振动设备1螺接的悬臂杆2，悬臂杆2为带有弹性的圆柱形杆体，悬臂杆2未与振动设备1连接的一端与带有阻尼器颗粒的颗粒阻尼器3螺接，颗粒阻尼器3上开设用于填充阻尼器颗粒的阻尼器颗粒管状孔4，悬臂杆2及颗粒阻尼器3共同形成用于控制振动设备1低频振动线谱的动力吸振系统。悬臂杆2的两端均设置外螺纹，于颗粒阻尼器3与悬臂杆2的连接处还开设螺纹孔，螺纹孔沿颗粒阻尼器3的中轴线贯穿布置。上述颗粒阻尼器3以悬臂杆2的中轴线为中心对称。上述填充于颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼直径不大于2mm，颗粒阻尼在颗粒阻尼器内的填充度为50％～80％。

利用上述可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法包括以下步骤：

第一步：根据振动设备的质量和振动量级，选取合适直径的悬臂杆2及合适大小的颗粒阻尼器3，本实施例中悬臂杆2的直径为3mm，悬臂杆2的长度为150mm长(悬臂杆的长度为根部至颗粒阻尼器圆心的距离)，颗粒阻尼器3的质量为0.5kg。悬臂杆2采用弹簧钢材料制成，颗粒阻尼器3采用钢材料制成。颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼采用金属材料制成，本实施例中颗粒阻尼采用实心的钢珠或钨珠中的任意一种，颗粒阻尼在颗粒阻尼器3内部的填充度为70％。

第二步：将悬臂杆2的一端与振动设备1螺纹连接，悬臂杆2的另一端与颗粒阻尼器3的螺纹孔螺纹连接，选笔杆2与振动设备1连接的一端还通过紧固件5锁紧固定，该紧固件包括弹簧垫片、螺帽。

第三步：根据振动设备1的低频振动频谱特性，在悬臂杆2上旋进或旋出颗粒阻尼器3来调整悬臂杆2的臂长，并通过公式计算减振装置的作用频率，公式为：

其中：E为悬臂杆杨氏模量，其取值为21e10Pa，d为悬臂杆直径，l为悬臂杆长度，m为颗粒阻尼器质量，根据第一步中各数值最后得出作用频率f为6.1HZ。

第四步：根据上述作用频率调整颗粒阻尼器3在悬臂杆2上的位置并通过紧固件5固定颗粒阻尼器，紧固件5包括弹簧垫片、螺帽等，也可以采用固体浇水来固定弹簧垫片、螺帽，防止颗粒阻尼器在使用过程中移位。

为了保证使用效果，在减振设备1上可以选择若干个合适的位置来布置本发明，从而起到更好的抑振效果。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种可调频的振动设备低频线谱减振装置，其特征在于：包括与振动设备(1)螺接的悬臂杆(2)，所述悬臂杆(2)未与振动设备(1)连接的一端与带有阻尼器颗粒的颗粒阻尼器(3)螺接，所述颗粒阻尼器(3)上开设用于填充阻尼器颗粒的阻尼器颗粒管状孔(4)，所述悬臂杆(2)及颗粒阻尼器(3)共同形成用于控制振动设备(1)低频振动线谱的动力吸振系统。

2.如权利要求1所述的一种可调频的振动设备低频线谱减振装置，其特征在于：所述悬臂杆(2)的两端均设置外螺纹，于所述颗粒阻尼器(3)与悬臂杆(2)的连接处还开设螺纹孔，所述螺纹孔沿所述颗粒阻尼器(3)的中轴线贯穿布置。

3.如权利要求1所述的一种可调频的振动设备低频线谱减振装置，其特征在于：所述悬臂杆(2)为带有弹性的圆柱形杆体。

4.如权利要求1所述的一种可调频的振动设备低频线谱减振装置，其特征在于：所述颗粒阻尼器(3)以所述悬臂杆(2)的中轴线为中心对称。

5.利用权利要求1至4任意一项权利要求所述的可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：根据振动设备的质量和振动量级，选取合适直径的悬臂杆及合适大小的颗粒阻尼器；

第二步：将悬臂杆的一端与振动设备螺纹连接，所述悬臂杆的另一端与颗粒阻尼器的螺纹孔螺纹连接；

第三步：根据振动设备的低频振动频谱特性，在悬臂杆上旋进或旋出颗粒阻尼器并调整悬臂杆臂长，并通过公式计算减振装置的作用频率，所述公式为：

其中：E为悬臂杆杨氏模量，d为悬臂杆直径，l为悬臂杆长度，m为颗粒阻尼器质量；

第四步：根据作用频率调整颗粒阻尼器在悬臂杆上的位置并通过紧固件分别固定颗粒阻尼器。

6.如权利要求5所述的利用可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法，其特征在于：所述悬臂杆采用弹簧钢材料制成，所述颗粒阻尼器采用钢材料制成。

7.如权利要求5所述的利用可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法，其特征在于：所述颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼采用金属材料制成。

8.如权利要求5所述的利用可调频的振动设备低频线谱减振装置进行减振的方法，其特征在于：填充于颗粒阻尼器内部的颗粒阻尼直径不大于2mm，所述颗粒阻尼在颗粒阻尼器内的填充度为50％～80％。