CN111028821B - 一种用于激振设备的减振吸声装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于激振设备的减振吸声装置，所述减振吸声装置包括：基础和减振吸声层；所述基础竖向设有凹槽；所述减振吸声层设于所述凹槽中；所述减振吸声层与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙，用于确保所述减振吸声层在变形过程中与所述凹槽不产生摩擦；本发明提供的减振吸声装置可以吸收激振设备传到地基中竖向振动能量，从而减少了由地基经激振设备反传到导线的振动，进而降低了导线振动中的背景噪声，提高了导线振动测试的精度。

Description

一种用于激振设备的减振吸声装置
技术领域
本发明属于电网防灾技术领域，具体涉及一种用于激振设备的减振吸声装置。
背景技术
激振台对导线传递竖向振动能量,这种振动能量一部分传给了导线,另外一部分传给了基础；而传到基础的振动能量会有一部分反向传递到导线上,这部分振动能量会给导线的振动测量带来误差。此外，竖向激振设备在对导线施加不同频率的激振力时会产生很大的噪声；这部分噪声一部分通过激振设备传到周围环境中，另外一部分则传给了基础，既造成了噪声污染，又对基础造成一定的伤害。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种用于激振设备的减振吸声装置。
本发明提供的技术方案是：一种用于激振设备的减振吸声装置，
所述减振吸声装置包括：基础(1)和减振吸声层(2)；
所述基础(1)竖向设有凹槽；
所述减振吸声层(2)设于所述凹槽中；
所述减振吸声层(2)与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙(3)，用于确保所述减振吸声层(2)在变形过程中与所述凹槽不产生摩擦。
优选的，所述减振吸声层(2)为三明治结构；
所述减振吸声层(2)包括：上下设置的两个吸声板和中间设置的缓冲吸声层(5)；
所述缓冲吸声层(5)粘合所述两个吸声板。
优选的，所述缓冲吸声层(5)竖向设有多个第一通孔(5-1)；
所述吸声板竖向设有多个圆形微孔，相邻微孔直径不同；
至少两个所述微孔设于一个所述第一通孔(5-1)上方，且与所述吸声通孔 (5-1)连通，用于所述缓冲吸声层(5)和所述吸声板组成共振吸声结构。
优选的，所述第一通孔为圆形，所述第一通孔的直径范围为：1.5～2cm；
所述圆形微孔的直径范围均为：1～2mm。
优选的，所述多个第一通孔(5-1)呈矩阵状均匀排布。
优选的，所述减振吸声层(2)的高度与所述基础(1)的凹槽深度相等。
优选的，所述两个吸声板包括：上吸声板(4)和下吸声板(6)；
所述激振设备通过螺栓与所述上吸声板(4)固定连接；
所述下吸声板(6)与所述基础(1)固定连接。
优选的，所述缓冲吸声层(2)为EPS高聚物柔性混凝土，包括按质量份数计的下述组份：
Figure BDA0001822460180000021
优选的，所述吸声板为玻璃钢板。
优选的，所述基础(1)为素混凝土基础。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种用于激振设备的减振吸声装置，所述减振吸声装置包括：基础和减振吸声层；所述基础竖向设有凹槽；所述减振吸声层设于所述凹槽中；所述减振吸声层与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙，用于确保所述减振吸声层在变形过程中与所述凹槽不产生摩擦；本发明提供的减振吸声装置可以吸收激振设备传到地基中竖向振动能量，从而减少了由地基经激振设备反传到导线的振动，进而降低了导线振动中的背景噪声，提高了导线振动测试的精度。
(2)本发明提供的技术方案，采用的减振吸声装置可以吸收激振台传到地基中较宽频率段的噪声，减少了导线振动测试中的振动噪声污染。
(3)本发明提供的技术方案，采用的缓冲吸声层具有各向同性缓冲吸能特性，其为阻尼粘弹性材料，其兼具有粘性流体和弹性固体特性。
(4)本发明提供的技术方案，采用的共振吸声结构可以有效的吸收激振设备振动引起的低频段噪声，该共振吸声结构达到共振时,其声抗最小,振动速度最大。
(5)本发明提供的技术方案，采用的吸声板对缓冲吸声层变形起约束作用。
附图说明
图1为本发明的减振吸声装置结构示意图；
图2为本发明的减振吸声装置局部结构示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明的缓冲吸声层的应力应变曲线示意图；
其中，1-基础；2-减振吸声层；3-间隙；4-上吸声板；5-缓冲吸声层；5-1- 第一通孔；6-下吸声板；ΔW-在一个周期内单位体积所作的功。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1：
如图1至图4所示，本发明提供的一种用于激振设备的减振吸声装置，
所述减振吸声装置包括：基础1和减振吸声层2；
所述基础1竖向设有凹槽；
所述减振吸声层2设于所述凹槽中；
所述减振吸声层2与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙 3，用于确保所述减振吸声层2在变形过程中与所述凹槽不产生摩擦。
优选的，所述减振吸声层2为三明治结构；
所述减振吸声层2包括：上下设置的两个吸声板和中间设置的缓冲吸声层5；
所述缓冲吸声层5粘合所述两个吸声板。
优选的，所述缓冲吸声层5竖向设有多个第一通孔5-1；
所述吸声板竖向设有多个圆形微孔，相邻微孔直径不同；
至少两个所述微孔设于一个所述第一通孔5-1上方，且与所述吸声通孔5-1 连通，用于所述缓冲吸声层5和所述吸声板组成共振吸声结构。
优选的，所述第一通孔为圆形，所述第一通孔的直径范围为：1.5～2cm；
所述圆形微孔的直径范围均为：1～2mm。
优选的，所述多个第一通孔5-1呈矩阵状均匀排布。
优选的，所述减振吸声层2的高度与所述基础1的凹槽深度相等。
优选的，所述两个吸声板包括：上吸声板4和下吸声板6；
所述激振设备通过螺栓与所述上吸声板4固定连接；
所述下吸声板6与所述基础1固定连接。
优选的，所述缓冲吸声层2为EPS高聚物柔性混凝土，包括按质量份数计的下述组份：
Figure BDA0001822460180000041
优选的，所述吸声板为玻璃钢板。
优选的，所述基础1为素混凝土基础。
实施例2：
本发明提供的一种用于激振设备的减振吸声装置，激振设备通过所述减振吸声装置固定于地面，所述减振吸声装置包括：基础1和减振吸声层2；
所述基础1沿水平方向设有凹槽；
所述减振吸声层2设于所述凹槽中；
所述减振吸声层2为三明治结构，包括：上下设置的两个刚性结构的吸声板和中间设置的缓冲吸声层5。
所述减振吸声层2与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙 3。
所述缓冲吸声层5粘合所述两个吸声板。
所述缓冲吸声层5竖直方向设有多个第一通孔5-1，第一通孔为吸声通孔；
所述多个吸声通孔呈矩阵状均匀排布。
所述吸声通孔为圆形，所述吸声通孔的直径范围为：1.5～2cm。
所述两个吸声板包括：上吸声板4和下吸声板6；
所述激振设备通过螺栓与所述上吸声板4固定连接；
所述下吸声板6与所述基础1固定连接。
所述上吸声板4竖直方向设有多个圆形微孔，相邻微孔直径不同；
至少两个所述微孔设于一个所述吸声通孔上方，且与所述吸声通孔连通。
所述圆形微孔的直径范围均为：1～2mm。
所述减振吸声层2的高度与所述基础1的凹槽深度相等。
所述缓冲吸声层2为EPS高聚物柔性混凝土，包括按质量份数计的下述组份：
Figure BDA0001822460180000051
所述吸声板为玻璃钢板。
所述基础1为素混凝土基础。
基于同一发目的，本发明还提供一种减振吸声装置的加工方法，包括：
将梭基丁苯胶乳和EPS颗粒进行搅拌均匀，使的EPS颗粒表面均匀涂上梭基丁苯胶乳；
将涂上梭基丁苯胶乳的EPS颗粒，倒入水泥砂浆中进行二次搅拌均匀后，再倒入模具中进行蒸汽养护一定时间再脱模，从而制成如上述所述的缓冲吸声层 5。
所述倒入模具中进行蒸汽养护一定时间再脱模之后，还包括：
将脱模后的EPS高聚合物柔性混凝土，在数控机床上进行打孔，从而制成缓冲吸声层5。
基于同一发明目的，本发明还提供一种如上述所述的减振吸声装置的安装方法，包括：
在需要放置激振设备的地方，加工基础1；
将下吸声板铺设在基础1的凹槽中，且与凹槽的壁间留一定间隔的空隙，并与基础1固定连接，再在下吸声板上方铺设加工好的缓冲吸声层2；
将上吸声板铺设在缓冲吸声层2的上方，再将激振设备固定放置于上吸声板上。
所述将下吸声板铺设在基础1的凹槽中，且与凹槽的壁间留一定间隔的空隙，并与基础1固定连接，再在下吸声板上方铺设加工好的缓冲吸声层2，包括：
将周边涂环氧树脂胶的所述下吸声板放入混凝土基础1的凹槽中，且与凹槽的壁之间留有5mm左右的空隙，并使刚性结构的下吸声板与所述基础1固定连接；
将具有通孔的所述缓冲吸声层2放在所述下吸声板表面上，然后轻轻挤压，使得所述缓冲吸声层2和刚性结构的所述下吸声板粘在一起。
所述将上吸声板铺设在缓冲吸声层2的上方，再将激振设备固定放置于上吸声板上，包括：
将具有微孔的所述上吸声板放在所述缓冲吸声层2的上方，并使所述上吸声板的微孔和所述缓冲吸声层2的通孔对齐后轻轻挤压，使得刚性结构的上吸声板和所述缓冲吸声层2粘在一起；
再将所述激振设备放置于所述上吸声板上，并通过螺栓与所述上吸声板固定连接。
具体讲，如图1所示，本实施例提供的减振吸声装置，该装置包括：混凝土基础1和减振吸声层2。该装置的减振吸声层2主要由带有微孔的玻璃钢板和 EPS轻集料高聚物混凝土层孔隙结构组成；该层对传到此处的竖向振动有两个减径，一是基体高分子材料的粘弹性行为产生的力学损耗作用将振动能转换为热振途能，二是基体材料与填充粒子的摩擦和填充粒子间的相互摩擦消耗一部分振动能。
本实施例提供的减振吸声装置的制作及施工工艺：减振吸声层置于素混凝土基础的凹槽中，且和混凝土凹槽之间有5mm左右的间隙。这是因为当激振器的竖向振动传至减振吸声层时该层会产生变形，减振吸声层和混凝土凹槽之间的间隙可以确保减振吸声层变形过程中和素混凝土基础凹槽不产生摩擦。减振吸声层则由带微孔的玻璃吸声板和EPS轻集料高聚物混凝土芯层组成，制备钢化玻璃微孔板的孔需要在数控机床进行打孔，加工后对穿孔钢板表面进行洁净处理，除去毛丝。EPS轻集料高聚物混凝土芯层中由于EPS颗粒容易从混凝土界面脱落，为了解决此问题，本发明专利采用了二次搅拌成型工艺，先用部分梭基丁苯胶乳和 EPS颗粒进行搅拌均匀，使的EPS颗粒表面均匀涂上梭基丁苯胶乳；然后再将其倒入水泥砂浆中进行二次搅拌均匀，之后倒入模具中进行蒸汽养护28天再脱模，最后将其放在数控机床上进行打孔，从而制成EPS高聚合物混凝土芯层。安装该减振吸声装置时，先在激振器的位置放好混凝土基础，将带微孔的玻璃钢吸声板放入混凝土基础的凹槽中并留凹槽约5mm左右的空隙，玻璃钢周边涂环氧树脂胶；然后将EPS轻集料高聚物混凝土芯层放在玻璃钢微孔板表面上并使玻璃钢微孔和芯层的孔对齐后轻轻挤压和带微孔的玻璃钢吸声板粘在一起；再将另外一个周边涂有环氧树脂的微孔的玻璃钢吸声板放在EPS轻集料高聚物混凝土芯层上同样孔对齐后轻轻挤压使其和芯层粘接在一起，最后将激振设备通过螺栓和玻璃钢微孔吸声板连接在一起。
如图4所示，EPS高聚物柔性混凝土高分子聚合物阻尼材料是一种阻尼粘弹性材料，其兼具有粘性流体和弹性固体特性。在交变力作用下，粘弹性材料在力学上表现为应力应变的不同步性，出现应变滞后于应力，滞后的相位角为δ，从应力应变曲线上会形成椭圆形的迟滞曲线。被封闭的曲线所包含的面积就表示材料在承受交变应力和应变过程中耗散的能量。假设应力以正弦σ＝σ0ejwt规律作用于材料，则滞后于应力的相位角为的应变应为ε＝ε0ej(wt-δ)，其复拉伸模量为 E＝σ/ε＝(σ0/ε0)ejδ＝E0(cosδ+j sinδ)。可以看出其，复模量E是由两部分所组成，即复模量的实部E0cosδ是储存模量，表示弹性材料抵抗变形的能力，这一部分产生的能量在交变过程中没有任何损耗，只是储存和释放的交替过程；复模量的虚部是E0·sinδ损耗模量，可用于描述材料内耗的大小，这一部分中的能量在交变过程中将被全部消耗。在一个周期内单位体积所作的功ΔW＝πσ0ε0sinδ，最大的弹性变形能为W＝0.5σ0ε0cosδ。损耗因子tanδ代表了高分子聚合物材料在交变力后耗散振动能量的能力。
如表1所示，表1为EPS高聚物柔性混凝土的配合比；EPS高聚物柔性混凝土的原料包括：硅酸盐水泥、梭基丁苯胶乳、河砂、水、EPS颗粒、UNF-5 高效减水剂。EPS高聚物柔性混凝土的胶凝材料主要是普通硅酸盐水泥和梭基丁苯胶乳。EPS高聚物柔性混凝土具有各向同性缓冲吸能特性，该混凝土组成材料的特性及作用如下：
表1EPS轻集料聚合物混凝土配合比
Figure BDA0001822460180000081
(1)普通硅酸盐水泥
本次试验采用天低碱普通硅酸盐水泥，标号42.5的普通42.5硅酸盐水泥。该水泥在混凝土中的主要作用是形成强度。
(2)梭基丁苯胶乳
如表2所示，梭基丁苯胶乳为高分子聚合物。乳白色泛蓝光，固体含量为 47％，PH值在7-9之间。该梭基丁苯胶乳由苯乙烯、丁二烯、丙烯酸三元共聚而成的一种高分子梭基丁苯胶乳，具有较高的粘接强度，优良的机械稳定性和化学稳定性，以及优异的流变性能，无毒、无腐蚀性、不挥发、不燃烧。掺入梭基丁苯胶乳后的水泥砂浆阻尼性能的提高，当梭基丁苯胶乳与水泥砂浆拌和时，会在材料内部凝聚成丝状薄膜层,与水泥凝胶相互交织，砂被牢固地粘结在一起，整个结构形成互穿网络结构。此种结构极大地增强了水泥砂浆的变形能力,在带齿圆钢在聚合物柔性混凝土产生挤压运动时，这种穿网络结构的应变要滞后于应力。滞后的形变运动需要克服较大的阻尼，这个过程就将机械能转化为热能耗散掉。
表2梭基丁苯胶乳液体
技术指标 测定值
外观 乳白色带荧光液体
固体含量 47％
PH值 7～9
游离苯乙烯 0.01％
表面张力(MN/m) 35
粘度(Mpas B氏粘度60rpm) 70.0
80目凝胶量 0.0009％
(3)河砂
河砂是构成EPS轻集料混凝土弹性骨架最重要的材料，它和硅酸盐水泥共同对对EPS轻集料混凝土的力学性能起重要的作用。本专利所使用的砂是洁净圆形颗粒的天然河砂。此河砂的堆积密度为1274kg/m3，吸水率为1％。
(4)水
在拌合混凝土和养护用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类、酸碱性等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。
(5)EPS颗粒
泡沫聚苯乙烯(EPS)颗粒密度非常低，本专利所用的原生EPS颗粒，密度大约为20kg/m3左右)，EPS材料具有很好的塑性变形的能力。当把EPS颗粒掺入到混凝土中，将极大的使混凝土的变形的能力大大的提高，成为一种柔性的混凝土。可以利用EPS颗粒大变形的能力吸收地震能量。
(6)UNF-5非引气型高效减水剂
掺加EPS颗粒后，由于水泥浆对颗粒的包裹作用，使颗粒间的摩擦变得显著，从而降低新拌混凝土的流动性。为此，应加入一定量减水剂以极大地提高新拌EPS多孔混凝土的流动性。UNF-5高效减水剂能够明显混凝土拌合物的流动性，该高效减水剂提高混凝土拌和物和易性的原因可以归纳为吸附-分散作用、润滑作用。
(7)石墨稀
本发明专利将石墨稀加入到梭基丁苯胶乳基体中，目的是使得EPS高聚合物芯层具有较好的压电性能，从而将激振设备传到EPS高聚合物芯层的振动由动能转化为电能，再由电能转化为热能耗散掉。本发明专利使用的石墨稀为黑色粉末, 厚度:0.55-3.74μm,尺寸为0.5-3μm,层数为1-10。
如图2至图3所示，本实施提供的减振吸声层2，对于由激振台振动引起的低频段噪声(15Hz～25Hz)，本发明专根据赫姆霍兹共振吸声器理论模型利用玻璃钢微孔结构和EPS轻集料高聚物混凝土芯层中的圆柱形腔体结构组成了共振吸声器，激振台振动引起的低频段噪声的波长远远的大于芯层中的圆柱形腔体的尺寸且玻璃钢微孔结构尺寸远小于芯层中的圆柱形腔体几何尺度，通过设计玻璃钢钢微孔结构尺寸和芯层中的圆柱形腔体尺寸使得激振台低频振动引起的入射声波的频率与共振吸声器的固有频率接近时时,会激励腔体中的空气柱产生强烈振动,在振动过程中克服摩擦阻力而消耗声能。因此本发明专利的共振吸声器结构可以有效的吸收激振台振动引起的低频段噪声。可见，该共振吸声器达到共振时, 其声抗最小,振动速度最大。由于单个吸声器的频率选择性很强,吸声频带很窄, 频带外的就不能吸收了,本专利将玻璃钢板的微孔结构的尺寸设计成直径分别为 1mm左右的二种微孔结构，将EPS轻集料高聚物混凝土芯层中的腔体结构设计成直径分别为1.5cm左右的两种腔体结构，并将不同尺寸的微孔结构和腔体结构进行组合形成宽带共振吸声结构，这中宽带共振吸声结构就可以看作是大量的单个共振吸声器的并联。对于此宽带共振吸声结构,可以通过调节结构参数,如微孔孔径,腔体直径可以使本专利的共振吸声器吸收低频段噪声频率范围增加，从而对低频噪声达到以达到最理想的吸声效果。
当激振台振动引起的中频段噪声在26Hz～85Hz时，入射声波频率远离共振吸声器的固有频率时,由于引起空腔内空气分子的振动不大,赫姆霍兹共振吸声器振动很弱,吸声量急剧下降,吸声频带窄,因此声能的吸收作用很小。对于这一频段的噪声，本发明专利利用EPS轻集料高聚物混凝土芯层中的孔隙结构及EPS颗粒来吸取噪声。首先玻璃钢具有良好的透声性能，可以使得入射波尽可能的进入吸声芯层而被吸收。EPS轻集料高聚物混凝土芯层为多孔吸声材料层，其构造特征是材料内部有大量均匀分布的细小微孔结构，这些微孔结构可以将激振台振动引起的中频段噪声吸收。EPS圆形颗粒珠对传过来的声波具有散射作用，改变了声波的传播路径；此外EPS圆形颗粒珠的空腔结构也具有吸声的能力。由于微孔和 EPS颗粒吸声的双重作用，该材料的中频段吸收噪声的效果大大增强，而且吸声频率范围也拓宽了。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种用于激振设备的减振吸声装置，其特征在于，
所述减振吸声装置包括：基础(1)和减振吸声层(2)；
所述基础(1)竖向设有凹槽；
所述减振吸声层(2)设于所述凹槽中；
所述减振吸声层(2)与所述凹槽的底固定连接，且与所述凹槽的壁之间有间隙(3)，用于确保所述减振吸声层(2)在变形过程中与所述凹槽不产生摩擦；
所述减振吸声层(2)为三明治结构；
所述减振吸声层(2)包括：上下设置的两个吸声板和中间设置的缓冲吸声层(5)；
所述缓冲吸声层(5)粘合所述两个吸声板；
所述缓冲吸声层(5)为EPS高聚物柔性混凝土，包括按质量份数计的下述组份：
Figure FDA0003690792320000011
2.如权利要求1所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述缓冲吸声层(5)竖向设有多个第一通孔(5-1)；
所述吸声板竖向设有多个圆形微孔，相邻微孔直径不同；
至少两个所述微孔设于一个所述第一通孔(5-1)上方，且与所述第一通孔(5-1)连通，用于所述缓冲吸声层(5)和所述吸声板组成共振吸声结构。
3.如权利要求2所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述第一通孔为圆形，所述第一通孔的直径范围为：1.5～2cm；
所述圆形微孔的直径范围均为：1～2mm。
4.如权利要求2所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述多个第一通孔(5-1)呈矩阵状均匀排布。
5.如权利要求1所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述减振吸声层(2)的高度与所述基础(1)的凹槽深度相等。
6.如权利要求1所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述两个吸声板包括：上吸声板(4)和下吸声板(6)；
所述激振设备通过螺栓与所述上吸声板(4)固定连接；
所述下吸声板(6)与所述基础(1)固定连接。
7.如权利要求1所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述吸声板为玻璃钢板。
8.如权利要求1所述的减振吸声装置，其特征在于，
所述基础(1)为素混凝土基础。
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