CN109826895B - 一种用于空心轴的颗粒阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其包括吸振套垫、颗粒物、空腔体和盖板，吸振套垫和空腔体组合安装形成空腔，在附加空腔中放入带有粘弹性材料涂层的颗粒物，顶端盖板安装在空腔体上，把阻尼器安装在轴上，当轴系振动时，使得颗粒之间、颗粒与空腔壁之间发生摩擦和冲击，同时颗粒不断进行动量交换、摩擦生热和噪声辐射，从而达到耗能减振的目的。本发明与传统轴类阻尼器相比，本发明结构简单，安装方便，适合用于空心轴和实心轴，其中带有粘弹性材料涂层的颗粒减振效果好、不会产生碰撞噪声、可靠度高、对温度变化不敏感，可用于恶劣环境等。

Description

一种用于空心轴的颗粒阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼减振技术领域，特别涉及一种用于空心轴的颗粒阻尼器。

背景技术

由于人们对于舒适性的追求，从未停止过对噪音的研究，振动是引起噪音的主因，噪音控制归结于对振动的控制。轴作为传递转矩和扭转的重要部件，由于受到使用性能和结构较为复杂因素的制约，导致在不平衡力的作用下不可避免的存在振动现象。为此，提出一种用于空心轴的带有粘弹性材料涂层的颗粒阻尼器。

颗粒阻尼技术是一种新兴的振动被动控制技术，所延伸的颗粒阻尼器为附加质量式被动阻尼器，可增加结构阻尼，主要利用振动构件上现存的或附加的空腔，将颗粒体填入其中。在结构振动时，颗粒彼此之间以及颗粒与构件之间会产生碰撞和摩擦，将机械能转化为热能耗散，并产生阻尼效应。同时，颗粒体与结构间的动量交换也能起到对振动的抑制作用，颗粒阻尼技术具有结构简单、成本低廉、效果显著等优点，且适用于高温、腐蚀等恶劣的工作环境。

现有技术中公开了一种多腔轴系颗粒阻尼器，用于对轴系振动的综合控制，其包括一个圆柱体，在圆柱体内有至少两个轴向腔体，轴向腔体的开孔端设有盖板，在轴向腔体内填充颗粒。该技术方案由于需要利用内部结构，并且无法限制颗粒与轴的直接碰撞，颗粒与轴壁的碰撞会附带碰撞噪声，所以发明具有局限性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提出一种用于空心轴的颗粒阻尼器，通过轴在转动过程中产生的振动，振动使得颗粒与空腔壁之间发生摩擦和冲击，带有粘弹性材料涂层的颗粒物之间也会发生碰撞，利用摩擦和碰撞达到耗能减振的目的，有效减小空心轴系的振动效果。

本发明适用于在低速转动时的阻尼减振。而本发明中使用的带有粘弹性材料涂层的颗粒物，有效减小颗粒与颗粒、颗粒与轴壁的碰撞所产生的噪声，并且有效抑制噪声的产生。

本发明的一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其中吸振套垫能够有效减小颗粒对轴壁的直接冲击同时增加与颗粒的接触，增加摩擦损耗。

本发明的一种用于空心轴的颗粒阻尼器，属于附加结构，其结构简单且方便拆装，能有效减小空心轴的振动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其包括吸振套垫、颗粒物、空腔体和盖板，所述吸振套垫设置卡槽，所述卡槽为凹槽结构，所述空腔体设置有插接部，所述插接部安装至所述卡槽以便将所述吸振套垫与所述空腔体组合形成用于容纳所述颗粒物的空腔，所述空腔中填入颗粒物，将把阻尼器安装在轴内，所述吸振套垫为弹性结构件，利用所述吸振套垫的弹性以及旋转过程中所述颗粒物产生的离心力，阻止所述吸振套垫与所述空心轴的内侧轴壁发生相对滑动，所述吸振套垫把空腔体与空心轴壁隔开，避免颗粒直接碰撞轴壁。

优选地，所述颗粒物包括基体和涂层，所述基体为金属颗粒，在基体的外部设置涂层，所述涂层为粘弹性材料涂层，所述带有粘弹性涂层的颗粒物填充在空腔体内以增加颗粒与颗粒之间、颗粒与腔体之间的摩擦，并且能够减少颗粒碰撞之间的噪声。

优选地，所述盖板包括顶端盖板和底端盖板，顶端盖板和底端盖板均为环形结构。

优选地，所述顶端盖板和底端盖板通过紧固件固定至所述空腔体的相应的端面；所述顶端盖板和所述底端盖板上均设置均匀分布的紧固件安装孔，空腔体的两个端部分别设置与各盖板上的紧固件安装孔对应的螺纹孔。

优选地，所述底端盖板与所述空腔体的其中一个端部一体成型；所述顶端盖板通过紧固件固定至所述空腔体的另一个端部，从而将颗粒物限制在所述空腔内；空腔体的与顶端盖板接触的上表面设有螺纹孔，用于安装顶端盖板；顶端盖板上设置紧固件安装孔。

优选地，各紧固件安装孔为沉头孔，以便通过内六角螺钉和空腔体安装组成阻尼器。

优选地，所述顶端盖板和/或底端盖板比吸振套垫直径小。

优选地，所述吸振套垫为弹性材料制成，以便通过吸振套垫的弹性使其安装、固定在轴壁上，在工作中轴处于旋转状态，颗粒物受到离心力挤压吸振套垫，使吸振套垫和轴壁之间的摩擦力更大，更不容易发生相对滑动。

优选地，所述吸振套垫的卡槽沿着圆周方向均匀分布。

优选地，所述空腔体设有8个空腔，呈中心对称分布，在转动过程中相对质心平衡，以减小动不平衡现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其颗粒物为带有粘弹性材料涂层的颗粒，根据轴的直径、转速选择所填充颗粒物的大小、数量以及种类用于空心轴的颗粒阻尼器，所述空腔可以根据轴的结构增加、减少空腔个数同样能够达到减振效果。空腔，是由吸振套垫和空腔体组合形成，吸振套垫利用凹槽结构和空腔体结合形成空腔，这种空腔可以增加颗粒之间的碰撞率和与腔体之间的摩擦。优选地，所述空腔体和底端盖板为一体设计，而顶端盖板用内六方螺栓和空腔体连接，形成密闭空腔。根据轴的结构可以把阻尼器安装为内部附加空腔阻尼器和外部附加空腔阻尼器。并且，吸振套垫的凹槽结构，可以对颗粒起导向作用，也可以避免在轴体转动过程中颗粒与空腔体的垂直碰撞。吸振套垫利用凹槽结构把空腔体和吸振套垫安装在一起，吸振套垫是一种弹塑性材料制成，可以防止颗粒与轴直接碰撞，并且吸振套垫可以利用自身弹塑性安装在轴上，在轴内安装时，还可以利用颗粒产生的离心力对吸振套垫的压力，使安装更加可靠。本发明的一种用于空心轴的颗粒阻尼器，可以安装在空心轴内部、外部或者实心轴的外部，都可以达到减振效果。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍。

图1是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的正视示意图；

图2是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的轴侧整体示意图；

图3是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的顶端盖板正视示意图；

图4是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的吸振套垫结构示意图；

图5是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的空腔体的正视示意图；

图6是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的空腔体轴侧示意图；

图7是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的带有粘弹性材料涂层的颗粒阻尼的剖视示意图；

图8是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第二实施例的外置于空心轴的阻尼器的空心轴在顺时针转动时颗粒状态示意图：

图9是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第二实施例的外置于空心轴的阻尼器的正视示意图；

图10是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第二实施例的外置于空心轴的阻尼器的轴侧整体示意图；以及

图11是根据本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器的第一实施例的内置于空心轴的阻尼器的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合发明的具体实施方案，对本发明的技术方案清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部。给予本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创新性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本发明保护的范围。

一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其包括吸振套垫、颗粒物、空腔体和盖板。空腔体与吸振套垫结合形成容纳颗粒物的空腔。

颗粒物包括基体和涂层，涂层为粘弹性材料涂层。

优选地，基体为钢、铁、铅或陶瓷材料，粘弹性材料的主要成分为弹性材料，例如，聚氨酯。

盖板包括顶端盖板和底端盖板，顶端盖板和底端盖板通过紧固件固定至空腔体的相应的端面。

吸振套垫能够有效减小颗粒对轴壁的直接冲击，同时增加与颗粒的接触，增加摩擦损耗；根据安装方式的不同，吸振套垫可以是轴内吸振套垫或轴外吸振套垫。

轴内吸振套垫为内置型吸振套垫，其配置用于安装至空心轴的内部，即安装至空心轴的内表面。

轴外吸振套垫为外置型吸振套垫，其配置用于安装至空心轴的外部，即安装至空心轴的外表面。

优选地，吸振套垫为减振材料制成；优选地，减振材料为橡胶。

优选地，空腔体也可以分为轴内空腔体和轴外空腔体，空腔体的材料具有较好的抗拉、抗压和抗冲击能力，例如，硬聚氯乙烯。

顶端盖板和底端盖板均为环形结构。

优选地，顶端盖板和底端盖板上均设置均匀分布的紧固件安装孔，空腔体的两个端部分别设置与各盖板上的紧固件安装孔对应的螺纹孔。优选地，各紧固件安装孔为沉头孔，以便通过内六角螺钉和空腔体安装组成阻尼器。优选地，顶端盖板上的紧固件安装孔的数量和底端盖板上的紧固件安装孔的数量均为四个。优选地，空腔体各个端部的螺纹孔的数量均为四个。

并列地，底端盖板与空腔体的其中一个端部一体成型，以简化结构，提升整体牢固性。顶端盖板通过紧固件固定至空腔体的另一个端部，从而将颗粒物限制在空腔内。空腔体的第一表面，即空腔体的与顶端盖板接触的上表面设有螺纹孔，可以用于安装顶端盖板；顶端盖板上设置紧固件安装孔；优选地，各紧固件安装孔为沉头孔，以便通过内六角螺钉和空腔体安装组成阻尼器。优选地，顶端盖板上的紧固件安装孔的数量为四个。优选地，空腔体的与顶端盖板接触的端部的螺纹孔的数量为四个。

优选地，顶端盖板和/或底端盖板比吸振套垫直径小，盖板以方便安装。

在空心轴内壁或者外壁安装吸振套垫，吸振套垫为弹性材料制成，以便通过吸振套垫的弹性使其安装、固定在轴壁上，在工作中轴处于旋转状态，颗粒物受到离心力挤压吸振套垫，使吸振套垫和轴壁之间的摩擦力更大，更不容易发生相对滑动。

吸振套垫具有卡槽，各卡槽沿着圆周方向均匀分布，空腔体设置有插接部，通过将插接部安装至吸振套垫的卡槽中从而将空腔体安装至吸振套垫，以形成容纳颗粒物的容纳空间。

优选地，空腔体设有8个空腔，呈中心对称分布，在转动过程中相对质心平衡，以减小动不平衡现象。

在吸振套垫与空腔体之间形成的各容纳空间内填入带有粘弹性材料涂层的颗粒物。

优选地，颗粒物的基体为金属颗粒，在金属颗粒的表面附加一种粘弹性材料涂层，以有效增加颗粒和颗粒、以及颗粒和腔体壁、颗粒和套垫之间的接触摩擦，并且有效减少颗粒与颗粒之间的刚性碰撞，以使减振效果更加明显。

进一步地，内置型颗粒阻尼器，其能够整体安装在空心轴内部；外置型颗粒阻尼器，其能够安装在空心轴、实心轴的外部。

用于空心轴的颗粒阻尼器，通过轴在转动过程中产生的振动，振动使得颗粒之间与空腔壁之间发生摩擦和冲击，带有粘弹性材料涂层的颗粒物之间也会发生碰撞，利用摩擦和碰撞达到耗能减振的目的，有效减小空心轴系的振动效果。

本发明适用于在低速转动时的阻尼减振。而本发明的颗粒阻尼器其中吸振套垫能够有效减小颗粒对轴壁的直接冲击同时增加与颗粒的接触，增加摩擦损耗；其使用的带有粘弹性材料涂层的颗粒物，有效减小颗粒与颗粒、颗粒与轴壁的碰撞所产生的噪声，并且有效抑制噪声的产生。

本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器，属于附加结构，其结构简单且方便拆装，能有效减小空心轴的振动。

第一实施例

参阅图1至图8和图11，本实施案例为内置于空心轴的阻尼器。

内置于空心轴的阻尼器，其包括内置型吸振套垫1、内置型空腔体2、带有粘弹性材料涂层的颗粒物3、顶端盖板4和底端盖板5。底端盖板5与内置型空腔体2一体成型，如图6所示。

内置型吸振套垫1为弹性材料制成，内置型吸振套垫1装入空心轴的内壁。利用内置型空腔体2与内置型吸振套垫1结合，能够限制空腔体相对于吸振套垫的位置，吸振套垫和空腔体安装后形成空腔12，如图2所示。

如图3所示，顶端盖板4，即上盖板，为圆环形结构，圆环形结构具有中心孔42，圆环形结构上设置有均匀分布的第一孔41，第一孔41为紧固件安装孔，紧固件安装孔为沉头孔。如图11所示，与顶端盖板4接触配合的内置型空腔体2的端面处设置有螺纹安装孔21，第一孔41与螺纹安装孔21配合，将上盖板固定至内置型空腔体2的端面，防止颗粒物泄漏，如图5所示。

优选地，螺纹安装孔21的数量为四个。螺纹安装孔即为螺纹孔。

优选地，第一孔41的数量为四个。

优选地，内置型吸振套垫1设置有沿其周向均匀布置的卡槽11，如图4所示，内置型空腔体2设置有沿着其圆周周向均匀分布的插接部22，插接部22插入至卡槽11内，将内置型空腔体2固定至内置型吸振套垫1。优选地，卡槽11的数量为8个。

吸振套垫1和空腔体2安装后的空腔12中放入颗粒物3，用内六角螺钉把顶端盖板4和空腔体安装组合后形成根据本发明的颗粒阻尼器的第一实施例中的结构。

如图7中所示，带有粘弹性材料涂层的颗粒物3包括金属体31和涂层32，优选地，涂层32为粘弹性材料涂层。金属体31在外部增加粘弹性材料涂层32，将颗粒物3填充图2的空腔12中，具体地，根据轴的直径大小、长度选择合适的颗粒直径、数量从而达到最好的减振效果。

优选地，内置型吸振套垫1为弹性结构件，当插接部22插入至卡槽11内时，卡槽11的侧壁能够根据插接部22的轮廓的形状进行相应的变形。

本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器组装完成后装入空心轴内，利用内置型吸振套垫1可以通过其弹性特性安装在空心轴内部，并且利用在轴转动过程中颗粒物受到的离心力对吸振套垫的挤压，使内置型吸振套垫1与空心轴结合更加牢靠。

在轴转动的时候，颗粒物之间发生碰撞，如图8中示出了其转动状态图，通过颗粒物之间的碰撞，与空腔壁的摩擦进行能量交换，从而达到减震效果。

内置型吸振套垫1的第一表面为圆形，第一表面与空心轴的内壁接触。卡槽11设置在内置型吸振套垫1的第二表面，即内表面。内置型空腔体2安装至内置型吸振套垫1的卡槽11内。

第二实施例

参阅图9和图10，本实施案例为外置于轴体的阻尼器。

外置于轴体的阻尼器，其包括带有粘弹性材料涂层的颗粒物3’、外置型空腔体2’、外置型吸振套垫1’以及盖板，盖板包括顶端盖板和底端盖板。

外置型空腔体2’与外置型吸振套垫1’结合后形成空腔12’，在空腔12’中填充带有粘弹性材料涂层的颗粒物3’达到最好的减振效果。阻尼器组装完成后装入空心轴内。优选地，外置型吸振套垫为塑性结构件，利用外置型吸振套垫1’的塑性特性安装在空心轴外壁上，在轴转动的时候，颗粒之间发生碰撞，通过颗粒之间的碰撞，与空腔体的摩擦进行能量交换，从而达到减震效果。外置型空腔体的顶端盖板和底端盖板分别通过紧固件固定至外置型空腔体的相应的各端面上。

并列地，底端盖板5’与外置型空腔体一体成型，如图9和图10所示。

外置型吸振套垫为塑性材料制成，外置型吸振套垫装入空心轴的外侧壁。利用外置型空腔体2’与外置型吸振套垫1’结合，能够限制外置型空腔体相对于外置型吸振套垫的位置，外置型吸振套垫和外置型空腔体安装后形成空腔12’，如图9和图10所示。

优选地，顶端盖板，即上盖板为圆环形结构，圆环形结构上设置有均匀分布的第二孔。与顶端盖板接触配合的外置型空腔体2’的端面处设置有螺纹安装孔，第二孔与螺纹安装孔配合，将顶端盖板固定至外置型空腔体2’的端面，防止颗粒物泄漏。

优选地，螺纹安装孔的数量为四个。

优选地，第二孔的数量为四个。

优选地，外置型吸振套垫设置有沿其周向均匀布置的卡槽，如图9所示，外置型空腔体设置有沿着其圆周周向均匀分布的插接部，插接部插入至卡槽内，将外置型空腔体固定至外置型吸振套垫。外置型吸振套垫的第一表面与轴的表面接触，外置型吸振表面的第二表面设置有卡槽。

吸振套垫和空腔体安装后的空腔中放入颗粒物，用内六角螺钉把上端盖和空腔体安装组合后形成根据本发明的第二实施例中的颗粒阻尼器。

优选地，带有粘弹性材料涂层的颗粒中由金属体在外部增加粘弹性材料涂层，将颗粒物填充空腔中，具体地，根据轴的直径大小、长度选择合适的颗粒直径、数量从而达到最好的减振效果。

优选地，外置型吸振套垫为塑性结构件。

本发明的用于空心轴的颗粒阻尼器组装完成后装入空心轴内，利用外置型吸振套垫可以通过其弹性特性安装在空心轴内部，并且利用在轴转动过程中颗粒受到的离心力对吸振套垫的挤压，使吸振套垫与空心轴结合更加牢靠。

在轴转动的时候，颗粒物之间发生碰撞，通过颗粒物之间的碰撞，与空腔壁的摩擦进行能量交换，从而达到减震效果。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，其包括吸振套垫、颗粒物、空腔体和盖板，所述吸振套垫设置卡槽，所述卡槽为凹槽结构，所述空腔体设置有插接部，所述插接部安装至所述卡槽以便将所述吸振套垫与所述空腔体组合形成用于容纳所述颗粒物的空腔，所述空腔中填入颗粒物，将把阻尼器安装在轴内，所述吸振套垫为弹性结构件，内置型的吸振套垫的第一表面为圆形，第一表面与空心轴的内壁接触；卡槽设置在内置型吸振套垫的第二表面，即内表面；内置型空腔体安装至内置型吸振套垫的卡槽内， 利用所述吸振套垫的弹性以及旋转过程中所述颗粒物产生的离心力，阻止所述吸振套垫与所述空心轴的内侧轴壁发生相对滑动，所述吸振套垫把空腔体与空心轴壁隔开，避免颗粒直接碰撞轴壁。

2.如权利要求1所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述颗粒物包括基体和涂层，所述基体为金属颗粒，在基体的外部设置涂层，所述涂层为粘弹性材料涂层，所述带有粘弹性涂层的颗粒物填充在空腔体内以增加颗粒与颗粒之间、颗粒与腔体之间的摩擦，并且能够减少颗粒碰撞的噪声。

3.如权利要求2所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述盖板包括顶端盖板和底端盖板，顶端盖板和底端盖板均为环形结构。

4.如权利要求3所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述顶端盖板和底端盖板通过紧固件固定至所述空腔体的相应端面；所述顶端盖板和所述底端盖板上均设置均匀分布的紧固件安装孔，空腔体的两个端部分别设置与各盖板上的紧固件安装孔对应的螺纹孔。

5.如权利要求3所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述底端盖板与所述空腔体的其中一个端部一体成型；所述顶端盖板通过紧固件固定至所述空腔体的另一个端部，从而将颗粒物限制在所述空腔内；空腔体的与顶端盖板接触的上表面设有螺纹孔，用于安装顶端盖板；顶端盖板上设置紧固件安装孔。

6.如权利要求4或5所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，各紧固件安装孔为沉头孔，以便通过内六角螺钉和空腔体安装组成阻尼器。

7.如权利要求6所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述顶端盖板和/或底端盖板比吸振套垫直径小。

8.如权利要求7所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述吸振套垫为弹性材料制成，以便通过吸振套垫的弹性使其安装、固定在轴壁上，在工作中轴处于旋转状态，颗粒物受到离心力挤压吸振套垫，使吸振套垫和轴壁之间的摩擦力更大，更不容易发生相对滑动。

9.如权利要求8所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述吸振套垫的卡槽沿着圆周方向均匀分布。

10.如权利要求9所述的用于空心轴的颗粒阻尼器，其特征在于，所述空腔体设有8个空腔，呈中心对称分布，在转动过程中相对质心平衡，以减小动不平衡现象。

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