CN109944893B - 一种多点选频抑振结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抑振装置技术领域，具体涉及一种多点选频抑振结构及其制造方法。针对现有技术中的隔振阻尼材料和吸振器不能对多个频率的振动的吸收，吸振中心频率不能扩展的问题，本发明公开了一种能够抑制多个频率振动并且吸振中心频率能够扩展的一种多点选频抑振结构及其制造方法，包括：多个阵列排布的晶胞(1)，所述晶胞(1)包括中间层(3)，所述中间层(3)上设置有数个不同大小且互相嵌套的振子，所述中间层(3)上设置有数个C形槽，所述振子由开设在中间层(3)上的C形槽隔开。本装置适用于机械设备的减振。
Description
技术领域
本发明属于抑振装置技术领域，具体涉及一种多点选频抑振结构及其制造方法。
背景技术
在生活中，振动无处不在，而振动往往对于大多数工程结构和机械设备有害。机械振动不但会造成零件的疲劳破坏，还会对设备使用性能和寿命产生较大的影响，甚至导致设备结构破坏。
但是传统的隔振阻尼材料和吸振器，只能够吸收某一频率或者某个较小频率范围内的振动，不能实现对多个频率的振动的吸收，吸振中心频率不能扩展。能够抑制某个频率或者多个频率的振动的结构称为多点选频抑振结构，主要应用于各类机械设备中以抑制某个频率或者多个频率的振动，旨在保证某些设备的使用性能和寿命，改善操作者或者乘坐者的舒适性。
本发明在制造过程中的,需要采用金属复合材料的切割、阻尼材料的成型、金属材料与阻尼材料的粘结等方法，因此，通过一种高效经济的制造方法来形成一种抑振效果明显的多点选频抑振结构很有必要。而现有的一些制作方法，如黄云龙、秦文伟的发明专利“复合阻尼钢板的制造方法以及制造装置(200610088357.5)”以及杨桂生、吴丽丽的发明专利“一种结构板材/热塑性阻尼材料复合板材及其制造方法(201310343800.9)”中的制作方法和制作装置并不适合制造上述的多点选频抑振结构。
发明内容
针对现有技术中的隔振阻尼材料和吸振器不能对多个频率的振动的吸收，吸振中心频率不能扩展的问题，本发明的目的在于：提供一种能够抑制多个频率振动并且吸振中心频率能够扩展的一种多点选频抑振结构及其制造方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种多点选频抑振结构，包括多个阵列排布的晶胞，所述晶胞包括中间层，所述中间层上设置有数个不同大小且互相嵌套的振子，所述中间层上设置有数个C形槽，所述振子由开设在中间层上的C形槽隔开。
采用该技术方案后，靠近内侧的振子质量小，刚度大，越靠近外侧的振子质量越大，刚度越低，形成的吸振频率点也越低，每个晶胞可形成数个吸振频点，或者将数个频点的距离拉近，形成一个相对较宽的频段，相对于传统隔振阻尼材料和吸振器，效果更加显著，吸振中心频率能够扩展，通过改变振子的尺寸，能够自行设计吸振频率，实现选频抑振，且整体性好，使用过程可靠。
优选的，所述晶胞还包括上阻尼层和下阻尼层，所述上阻尼层粘贴在中间层的上表面，所述下阻尼层粘贴在中间层的下表面，所述上阻尼层和下阻尼层上均开设有矩形孔，所述上阻尼层和下阻尼层上开设的矩形孔与中间层上的最外围的C形槽相互匹配。
采用该技术方案后，上阻尼层和下阻尼层能吸收一部分高频振动能量，阻尼层上设置的矩形孔能够使得阻尼层不会干扰振子的运动，且下阻尼层保证振子上下振动的空间，使得多点选频抑振结构的抑振效果更好。
优选的，所述上阻尼层和下阻尼层采用高分子热熔性阻尼材料制成。
采用该技术方案后，解决了一般阻尼材料在高温下吸振效果不明显的问题，并且上阻尼层和下阻尼层耐久性更好，使用温度范围更宽，适用于更多工况下机械结构的减振。
优选的，所述上阻尼层与下阻尼层的平面尺寸比中间层大，在中间层的侧面边缘处，上阻尼层与下阻尼层粘合在一起，将中间层包裹在内。
采用该技术方案后，在边缘处，上阻尼层与下阻尼层粘合在一起，将金属材料完全包裹在内，增加黏连度的同时，也能够防止金属材料长期暴露在空气中被氧化腐蚀。
优选的，所述中间层采用弹性金属复合材料制成。
采用该技术方案后，多点选频抑振结构制造完成后不易发生频率偏移，耐久性强，可适用相对高温条件。
优选的，所述振子外表面涂有一层散热涂料。
采用该技术方案后，能够更加快速的耗散振子振动时产生的热量，降低装置的温度，延缓上阻尼层和下阻尼层的老化速度，装置的故障率更低，使用寿命更长。
一种多点选频抑振结构的制造方法，包括以下步骤：
S1：选取指定厚度并具有弹性的金属复合材料，通过激光切割技术加工出指定规格的中间层。
S2：选取金属材料加工出两套模具，所述模具包括上盖板、下盖板和卡扣，所述上盖板上设置有一个浇注口。
S3：在两套模具内侧喷涂脱模剂，所述上盖板与下盖板通过卡扣紧密连接，上盖板与下盖板之间形成流通腔体。
S4：将聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁基橡胶按质量百分比混合并加热熔化，再通过上盖板上的浇注口注入所述流通腔体，浇注过程中控制模具温度在保持混合物为熔化状态的范围内，然后将混合物降温冷却成型，制得上阻尼层和下阻尼层。
S5：打开上盖板，将上阻尼层和下阻尼层热压于中间层上，在边缘处，上阻尼层与下阻尼层粘合，将中间层包裹在内。
S6：在振子外表面刷涂一层散热涂料。
采用该技术方案后，激光切割可保证弹簧片的精度，且切口热影响区小，材料变形破坏少。上阻尼层和下阻尼层一体成型，整体性更好。模具上喷涂脱模剂，更容易将上阻尼层和下阻尼层与模具分离。浇注过程中保持温度在180～200℃范围内，能够加快混合物的流动，使其更好的充满腔体，防止阻尼过早固化，影响其整体性。热压工艺的使用，使得上阻尼层、下阻尼层与中间层之间粘接的更牢固。
优选的，所述聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂及丁基橡胶混合的质量百分比是聚丙烯酸酯15％～20％、聚氨酯10％～15％、环氧树脂20％～30％、丁基橡胶40％～50％。
采用该技术方案后，混合物比一般阻尼材料对振动的耗峰效果更好，丁基橡胶作为基料，成型性好。
优选的，所述S4中的加热熔化温度为180～200℃，浇注过程中保持模具温度在180～200℃范围内，降温冷却温度为70～80℃。
采用该技术方案后，混合物加热温度控制在180～200℃既能保证混合物熔化的同时，又不会使混合物变性，浇注过程中保持模具温度在180～200℃范围内，能够加快混合物的流动，使其更好的充满腔体，冷却温度控制在70～80℃，冷却后温差小，上阻尼层和下阻尼层内的应力小，防止产生较大的收缩变形。
优选的，所述热压的温度为120～130℃，压力为10～15Kpa，时间为20s。
采用该技术方案后，能够避免温度过低、压力过小造成的上阻尼层和下阻尼层之间黏合不紧密的问题，也能够避免温度过高、压力过大造成的结构形状破坏的问题。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.靠近内侧的振子质量小，刚度大，越靠近外侧的振子质量越大，刚度越低，形成的吸振频率点也越低，每个晶胞可形成数个吸振频点，或者将数个频点的距离拉近，形成一个相对较宽的频段，相对于传统隔振阻尼材料和吸振器，吸振效果更加显著，吸振中心频率能够扩展，通过改变振子的尺寸，能够自行设计吸振频率，实现选频抑振，且整体性好，使用过程可靠。
2.采用该技术方案后，上阻尼层和下阻尼层能吸收一部分高频振动能量，阻尼层上设置的矩形孔能够使得阻尼层不会干扰振子的运动，且下阻尼层保证振子上下振动的空间，使得多点选频抑振结构的抑振效果更好。
3.解决了一般阻尼材料在高温下吸振效果不明显的问题，并且上阻尼层和下阻尼层耐久性更好，使用温度范围更宽，适用于更多工况下机械结构的减振。
4.在边缘处，上阻尼层与下阻尼层粘合在一起，将金属材料完全包裹在内，增加黏连度的同时，也能够防止金属材料长期暴露在空气中被氧化腐蚀。
5.振子外表面涂有一层散热涂料，能够更加快速的耗散振子振动时产生的热量，降低装置的温度，延缓上阻尼层和下阻尼层的老化速度，装置的故障率更低，使用寿命更长。
6.采用弹性金属复合材料作为中间层，多点选频抑振结构制造完成后不易发生频率偏移，耐久性强，可适用相对高温条件。
7.激光切割可保证弹簧片的精度，且切口热影响区小，材料变形破坏少。上阻尼层和下阻尼层一体成型，整体性更好。模具上喷涂脱模剂，更容易将上阻尼层和下阻尼层与模具分离。浇注过程中保持温度在保持混合物为熔化状态的范围内，能够加快混合物的流动，使其更好的充满腔体，防止阻尼过早固化，影响其整体性。热压工艺的使用，使得上阻尼层、下阻尼层与中间层之间粘接的更牢固。
8.混合的质量百分比是聚丙烯酸酯15％～20％、聚氨酯10％～15％、环氧树脂20％～30％、丁基橡胶40％～50％，混合物比一般阻尼材料对振动的耗峰效果更好，丁基橡胶作为基料，成型性好。
9.混合物加热温度控制在180～200℃既能保证混合物熔化的同时，又不会使混合物变性，浇注过程中保持模具温度在180～200℃范围内，能够加快混合物的流动，使其更好的充满腔体，冷却温度控制在70～80℃，冷却后温差小，上阻尼层和下阻尼层内的应力小，防止产生较大的收缩变形。
10.热压的温度为120～130℃，压力为10～15Kpa，时间为20s，能够避免温度过低、压力过小造成的上阻尼层和下阻尼层之间黏合不紧密的问题，也能够避免温度过高、压力过大造成的结构形状破坏的问题。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中一个晶胞的结构示意图；
图3是本发明中上阻尼层与下阻尼层的模具结构示意图。
其中，1-单个晶胞，2-上阻尼层，3-中间层，4-下阻尼层，5-C形振子Ⅰ，6-C形振子Ⅱ，7-T形振子，8-上盖板，9-下盖板，10-卡扣。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1～图3对本发明作详细说明。
一种多点选频抑振结构，包括多个阵列排布的晶胞1，所述晶胞1包括中间层3，所述中间层3上设置有三个C形槽，中间层3上去掉三个C形槽就形成了最外围的C形振子Ⅰ5、中间的C形振子Ⅱ6和最内侧的T形振子7，C形振子Ⅰ5的质量最大，C形振子Ⅱ6的质量次之，T形振子7的质量最小，刚度最大。
由于越靠近外侧的振子质量越大，刚度越低，形成的吸振频率点也越低，因此每个晶胞可形成三个吸振频点，或者将三个频点的距离拉近，形成一个相对较宽的频段，相对于传统隔振阻尼材料和吸振器，效果更加显著，吸振中心频率能够扩展，并且振子的尺寸能够自由设计，振子的吸振频率也相应的改变，因此能够实现选频抑振，且整体性好，使用过程可靠。
优选的，所述晶胞1还包括上阻尼层2和下阻尼层4，所述上阻尼层2粘贴在中间层3的上表面，所述下阻尼层4粘贴在中间层3的下表面，所述上阻尼层2和下阻尼层4上开设有矩形孔，所述上阻尼层2和下阻尼层4上开设的矩形孔与中间层3上的最外围的C形槽的边沿相互重合。因此，C形振子Ⅰ5、C形振子Ⅱ6和T形振子7的运动不会被上阻尼层2和下阻尼层4干扰。由于上阻尼层2和下阻尼层4具有一定厚度，能够保证振子的上下振动空间。
优选的，所述上阻尼层2和下阻尼层4采用高分子热熔性阻尼材料制成。
优选的，所述上阻尼层2与下阻尼层4的平面尺寸比中间层3大，在中间层3的侧面边缘处上阻尼层2与下阻尼层4粘贴在一起，将中间层3包裹在内。
优选的，所述中间层3采用弹性金属复合材料制成。
优选的，所述振子外表面涂有一层散热涂料。
一种多点选频抑振结构的制造方法，包括以下步骤：
S1：选取0.5mm厚的50CrVA钢，通过激光切割技术加工出指定规格的中间层3，切割速度为0.1～0.2m/s。由于吸振频率对弹簧片结构尺寸变化较为灵敏，采用激光切割可保证弹簧片的精度，且切口热影响区小，切口平滑，材料变形破坏少。
S2：选取金属材料切割并加工出两套模具，所述模具包括上盖板8、下盖板9和卡扣10，所述上盖板8上设置有一个浇注口。
S3：在两套模具内侧喷涂脱模剂，所述上盖板8与下盖板9通过卡扣10紧密连接，上盖板8与下盖板9之间形成流通腔体。
S4：将聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁基橡胶按质量百分比混合并加热熔化，再通过上盖板8上的浇注口注入所述流通腔体，浇注过程中控制模具温度在保持混合物为熔化状态的范围内，然后将混合物降温冷却成型，制得上阻尼层2和下阻尼层4。
S5：打开上盖板8，将上阻尼层2和下阻尼层4热压于中间层3上，在边缘处，上阻尼层2与下阻尼层4粘合，将中间层3包裹在内。
S6：在C形振子Ⅰ5、C形振子Ⅱ6和T形振子7外表面刷涂一层散热涂料，例如导热硅脂或者石墨烯散热涂料。
优选的，聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂及丁基橡胶混合的质量百分比是聚丙烯酸酯20％、聚氨酯13％、环氧树脂25％、丁基橡胶42％。
优选的，所述S4中的加热熔化温度为180～200℃，浇注过程中保持模具温度在180～200℃范围内，降温冷却温度为70～80℃。
优选的，热压的温度为120～130℃，压力为10～15Kpa，时间为20s。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种多点选频抑振结构，包括多个阵列排布的晶胞(1)，其特征在于：所述晶胞(1)包括中间层(3)，所述中间层(3)上设置有数个不同大小且互相嵌套的振子，所述中间层(3)上设置有数个C形槽，所述振子由C形槽隔开；
靠近内侧的振子质量小，刚度大，越靠近外侧的振子质量越大，刚度越低；
所述晶胞(1)还包括上阻尼层(2)和下阻尼层(4)，所述上阻尼层(2)粘贴在中间层(3)的上表面，所述下阻尼层(4)粘贴在中间层(3)的下表面，所述上阻尼层(2)和下阻尼层(4)上均开设有矩形孔，所述上阻尼层(2)和下阻尼层(4)上开设的矩形孔与中间层(3)上的最外围的C形槽相互匹配。
2.如权利要求1所述的一种多点选频抑振结构，其特征在于，所述上阻尼层(2)和下阻尼层(4)采用高分子热熔性阻尼材料制成。
3.如权利要求2所述的一种多点选频抑振结构，其特征在于，所述上阻尼层(2)与下阻尼层(4)的平面尺寸比中间层(3)大，在中间层(3)的侧面边缘处上阻尼层(2)与下阻尼层(4)粘贴在一起，将中间层(3)包裹在内。
4.如权利要求1所述的一种多点选频抑振结构，其特征在于，所述中间层(3)采用弹性金属复合材料制成。
5.如权利要求1所述的一种多点选频抑振结构，其特征在于，所述振子外表面涂有一层散热涂料。
6.如权利要求1所述的一种多点选频抑振结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取指定厚度并具有弹性的金属复合材料，通过激光切割技术加工出指定规格的中间层(3)；
S2：选取金属材料加工出两套模具，所述模具包括上盖板(8)、下盖板(9)和卡扣(10)，所述上盖板(8)上设置有一个浇注口；
S3：在两套模具内侧喷涂脱模剂，所述上盖板(8)与下盖板(9)通过卡扣(10)紧密连接，上盖板(8)与下盖板(9)之间形成流通腔体；
S4：将聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁基橡胶按质量百分比混合并加热熔化，再通过上盖板(8)上的浇注口注入所述流通腔体，浇注过程中控制模具温度在保持混合物为熔化状态的范围内，然后将混合物降温冷却成型，制得上阻尼层(2)和下阻尼层(4)；
S5：打开上盖板(8)，将上阻尼层(2)和下阻尼层(4)热压于中间层(3)上，在边缘处，上
阻尼层(2)与下阻尼层(4)粘合，将中间层(3)包裹在内；
S6：在振子外表面刷涂一层散热涂料。
7.如权利要求6所述的一种多点选频抑振结构的制造方法，其特征在于，所述聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂及丁基橡胶混合的质量百分比是聚丙烯酸酯15％～20％、聚氨酯10％～15％、环氧树脂20％～30％、丁基橡胶40％～50％。
8.如权利要求6所述的一种多点选频抑振结构的制造方法，其特征在于，所述S4中的加热熔化温度为180～200℃，浇注过程中保持模具温度在180～200℃范围内，降温冷却温度为70～80℃。
9.如权利要求6所述的一种多点选频抑振结构的制造方法，其特征在于，所述热压的温度为120～130℃，压力为10～15Kpa，时间为20s。
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