CN113062944A - 一种间断肋式复合减振耗能器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间断肋式复合减振耗能器，包括上面板、下面板，所述上面板和所述下面板之间安置有若干复合减振结构件；所述复合减振结构件包括若干耗能阻振质量结构件和若干劈尖减振支撑结构件，其中，所述耗能阻振质量结构件与劈尖减振支撑结构件的布置方式为m×n阶A矩阵形式，所述劈尖减振支撑结构件布置在A矩阵的A₁₂...A_1(n‑1)、A_2n...A_(m‑1)n、A₂₁...A_(m‑1)1、A_m2...A_m(n‑1)位置；所述耗能阻振质量结构件布置在A矩阵的剩余位置。本发明结构科学合理，刚度大，稳定性好，断肋结构对振动能量的阻隔和衰减具有良好的抑制作用，适合于大型动力设备的隔振减振。本发明还公开了一种间断肋式复合减振耗能器的制作方法。

Description

一种间断肋式复合减振耗能器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种间断肋式复合减振耗能器，特别涉及一种间断肋式复合减振耗能器及其制作方法，属于减振技术领域。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，现代动力设备对振动噪声的指标要求越来越高。对于大型动力设备，其正常工作时往往会产生较大的振动和辐射噪声，需要对这些动力设备进行隔振降噪处理。阻振质量块对于高频振动波具有良好的阻抑性能，可以阻隔振动波向基础传递，降低高频振动对隔振效果的负面效应。劈尖结构对波的聚集具有宽频高效、实现方法简单灵活等特点在薄壁结构的减振降噪能量回收等应用中具有明显的优势。

目前舰船、潜艇等是海军武器装备中至关重要的一环，其声隐身性能的提升，使得他们对动力设备隔振需求提高。传统的舰船舱室地板、壳体以及动力设备支撑筏架节采用双层板结构，传统的结构两层板之间通常采用肋板连接，这样不仅笨重而且隔振减振效果差，因此传统的支撑结构已经不能满足相关设备的极高的隔振指标需求。

申请号为201410166480.9，名称为一种分阶段耗能器。该发明的顶板和底板中间设有耗能钢板，通过第一阶段平行钢片进行第一步耗能，通过设置第一阶段材料屈服点低于第二阶段，然后在第二阶段进行耗能。该发明的中间抛物线孔可以有效削弱振动的传递，但是纵波传播速度大于横波，因此该发明的减振耗能效果有限，且垂向刚度较小。本发明提出的间断勒式复合减振耗能器，综合应用间断性结构对传播波的反射和透射来衰减振动波的能量流，应用交叉肋板结构对振动波的转化和削弱，同时所添加的耗能阻振质量块对于高频振动波具有良好的阻抑性能，可以阻隔振动波向基础传递，降低高频振动对隔振效果的负面效应，十字交叉的勒板结构具有更大的垂向刚度。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的技术问题和缺陷，提供了一种间断肋式复合减振耗能器及其制作方法。

本发明综合应用间断性结构对传播波的反射和透射来衰减振动波的能量流，应用交叉肋板结构对振动波的转化和削弱，同时所添加的耗能阻振质量块对于高频振动波具有良好的阻抑性能，可以阻隔振动波向基础传递，降低高频振动对隔振效果的负面效应。而球形劈尖减振支撑结构对波的聚集具有宽频高效、实现方法简单灵活等特点在薄壁结构的减振降噪能量回收等应用中具有明显的优势。间断肋式结构，组振质量与劈尖结构的共同作用能大大增加耗能器的减振耗能性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种间断肋式复合减振耗能器，包括上面板1和下面板3，所述上面板1和所述下面板3之间安置有若干复合减振结构件2；所述复合减振结构件2包括若干耗能阻振质量结构件2-2和若干劈尖减振支撑结构件2-1，其中，所述耗能阻振质量结构件2-2与所述劈尖减振支撑结构件2-1的布置方式为m×n阶A矩阵形式，所述劈尖减振支撑结构件2-1布置在A矩阵的A₁₂...A_1(n-1)、A_2n...A_(m-1)n、A₂₁...A_(m-1)1、A_m2...A_m(n-1)位置；所述耗能阻振质量结构件2-2布置在A矩阵的剩余位置。

进一步，所述耗能阻振质量结构件2-2由至少2组耗能阻振质量块2-2-2构成同轴的组与组之间设有间隙的圆柱体，圆柱体的圆周面上均布连接有至少3块沿轴向等高的矩形小肋板2-2-1，每组所述耗能阻振质量块2-2-2由2块镜像贴合的所述耗能阻振质量块2-2-2构成，每块所述耗能阻振质量块2-2-2由薄圆板和薄圆板两侧向外叠加连接若干层薄钢环构成，所述薄钢环的外径相同，内径自内向外依次呈扩张增大，形成阶梯圆锥形沉孔。

进一步，所述劈尖减振支撑结构件2-1由至少3片半圆柱形劈尖结构板2-1-2拼接构成花瓣状的灯笼体，在灯笼体的底端与顶端分别设有连接用的交叉肋2-1-1，所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2由薄半圆板和薄半圆板两侧向外叠加连接若干层薄半圆钢环构成，所述薄半圆钢环的外半径相同，内半径自内向外依次呈扩张增大，形成阶梯状半圆锥形凹弧面。

进一步，所述耗能阻振质量块2-2-2中的薄圆板上喷涂有厚度为5-10mm的阻尼材料，耗能阻振质量块2-2-2上下两端各安置有圆形封盖板，每组耗能阻振质量块之间间隙为5-10mm。

进一步，所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2中的薄半圆板上喷涂有厚度为5-10mm的阻尼材料。

进一步，所述交叉肋2-1-1为直角梯形小肋板组成，其直角边所在一侧的梯形上底开设内凹圆弧面用于与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2焊接，直角梯形小肋板直角边端面与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2纵剖面共面，其中弧面的圆弧与组成所述半圆柱形阶梯状劈尖结构板2-1-2的圆环为同心圆。

进一步，所述薄钢环和所述薄半圆钢环的内径半径由内向外依次为

式中：ε为常数，n为钢板层数，d为一片钢环厚度，ε取值范围为0.0001-0.01，n取值范围为5-50，d取值范围为0.1-1mm。

进一步，所述耗能阻振质量结构件2-2与所述劈尖减振支撑结构件2-1表面均喷涂厚度为5-10mm的阻尼材料。

进一步，所述上面板1和下面板3对称开有若干减轻孔。

为达到上述目的，本发明采用如下另一技术方案予以实现。

一种间断肋式复合减振耗能器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、制作所述矩形小肋板2-2-1、所述耗能阻振质量块2-2-2的薄钢环及中间的薄圆板、所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2的薄半圆钢环及中间的薄半圆板，所述交叉肋2-1-1的带弧面的直角梯形小肋板，所述上面板1和所述下面板3；

步骤2、将制作好的薄钢环以薄圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄钢环外圈焊接固定，制成所述耗能阻振质量块2-2-2，将制作好的矩形小肋板2-2-1均匀分布焊接在制作好的所述耗能阻振质量块2-2-2外圆周面上，从而将耗能阻振质量结构件2-2制作完成；

步骤3、将制作好的薄半圆钢环以薄半圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄半圆钢环弧形外圈焊接固定，制作成所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2，将制作好的梯形小肋板的弧形面与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2焊接，然后将若干片所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2拼接构成花瓣状的灯笼体，从而将所述劈尖减振支撑结构件2-1制作完成；

步骤4、将所述劈尖减振支撑结构件2-1和所述耗能阻振质量结构件2-2按矩阵形式焊接在上下面板之间，所有结构之间均采用焊接方式连接增加垂向刚度，制得间断肋式复合减振耗能器。

本发明与现有技术相比，其优点和有益效果为：

1)本发明的间断肋式复合减振耗能器，综合应用间断性结构对传播波的反射和透射，从而衰减振动波的能量流和交叉结构对振动波的转化和削弱。特别是在中高频段，振动波在间断性结构中传播时更容易发生反射和衰减，能够消掉更多的振动能量；此外，由于间断结构的存在，间断肋式耗能器在中高频区域内被激发出了较多的模态，振动能量更加分散，而且振型中包含有更多的扭转，消耗了较多的振动能量，系统的隔振性能变好，间断肋式复合减振耗能器隔振系统可以起到良好的隔振作用，其系统的设计具有一定的可行性。

2)本发明的间断肋式复合减振耗能器，耗能阻振质量块与劈尖减振支撑结构件对波的聚集具有宽频高效，实现方法简单灵活等特点，在薄壁结构的减振降噪，能量回收具有明显的优势。

3)与传统的耗能器结构相比，本发明的间断肋式复合减振耗能器刚度更大，稳定性更好，断肋结构对振动能量的阻隔和衰减起着很好的作用，更适合于大型动力设备的隔振减振设计。

附图说明

图1是本发明的间断肋式复合减振耗能器的构造示意图，

图2是本发明的中间复合减振结构件的排布方案图，

图3是本发明的劈尖减振支撑结构三维示意图，

图4是本发明的劈尖减振结构件45°仰角三维示意图，

图5是本发明的劈尖减振结构件局部放大图，

图6是本发明的劈尖减振结构件二维示意图俯视图，

图7是本发明的劈尖减振结构件二维示意图主视图，

图8是本发明的劈尖减振结构件二维示意图右视图，

图9是本发明的半圆柱形劈尖结构板三维示意图，

图10是本发明的半圆柱形劈尖结构板二维纵剖面图，

图11是本发明的1片半圆柱形劈尖结构板二维示意图，

图12是本发明的梯形小肋板二维图，

图13是本发明的耗能阻振质量结构件示意图，

图14是本发明的耗能阻振质量块结构三维剖面示意图，

图15是本发明的耗能阻振质量块结构俯视图，

图16是本发明的耗能阻振质量块结构剖视图，

图17是是普通减振支撑结构与间断肋式复合减振耗能器振动传递率，

图中：1为上面板；2为中间复合减振结构件；2-1为劈尖减振支撑结构件；2-2为耗能阻振质量结构件；2-1-1为交叉肋；2-1-2为半圆柱形劈尖结构板；2-2-1为矩形小肋板；2-2-2为耗能阻振质量块；3为下面板；4为阻尼材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以及结合附图及实施案例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～17所示，为本发明的间断肋式复合减振耗能器，包括上面板1和下面板3，所述上面板1和所述下面板3之间安置有若干复合减振结构件2；所述复合减振结构件2包括若干耗能阻振质量结构件2-2和若干劈尖减振支撑结构件2-1。

所述耗能阻振质量结构件2-2与所述劈尖减振支撑结构件2-1布置方式为3×3阶A矩阵形式，所述劈尖减振支撑结构件2-1布置在A矩阵的A₁₂、A₂₁、A₂₃、A₃₂的4个位置，所述耗能阻振质量结构件2-2布置在A矩阵的A₁₁、A₁₃、A₂₂、A₃₁、A₃₃的5个位置。

所述耗能阻振质量结构件2-2由2组耗能阻振质量块2-2-2构成同轴的组与组之间设有5mm间隙的圆柱体，圆柱体的圆周面上均布连接有4块沿轴向等高的矩形小肋板2-2-1，每组所述耗能阻振质量块2-2-2由2块镜像贴合的所述耗能阻振质量块2-2-2构成，所述圆柱形耗能阻振质量块2-2-2中间为薄圆板，薄圆板厚度为0.2mm，半径为115mm，从中间薄圆板向两侧叠加50层环形薄钢片，从中间往两侧环形钢片的外径相同内径依次增大，环形薄钢片外径半径为115mm，最外侧环形钢片的内径半径为100mm。

所述劈尖减振支撑结构件2-1由4片半圆柱形劈尖结构板2-1-2拼接构成花瓣状的灯笼体，在灯笼体的底端与顶端分别设有连接用的交叉肋2-1-1，所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2由薄半圆板和薄半圆板两侧向外叠加连接若干层薄半圆钢环构成，所述薄半圆钢环的外半径相同，内半径自内向外依次呈扩张增大，形成阶梯状半圆锥形凹弧面，薄半圆板厚度为0.2mm，钢环的外径相同半径为115mm，内径从内向外依次增大，其中最外侧薄半圆钢环内径半径为100mm，所述交叉肋2-1-1由4块相同的直角梯形小肋板在同一平面沿周向均匀分布直角端面相对交叉拼接构成的。

所述薄钢环和所述薄半圆钢环的内径半径由内向外依次为

式中：ε为常数，n为钢板层数，d为一片钢环厚度，ε取值范围为0.0001-0.01，n取值范围为5-50，d取值范围为0.1-1mm，ε本案例为0.0001，n本案例为25，d本实施案例d为0.5mm。

所述交叉肋2-1-1由4块直角梯形小肋板两两相互垂直焊接而成，直角边所在一侧的梯形上底开设圆弧面用于与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2焊接，直角梯形小肋板直角边端面与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2纵剖面共面，其中弧面的圆弧与组成所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2的圆环为同心圆。

所述矩形小肋板宽为230mm，长为300mm，厚度为5mm。

所述直角梯形小肋板，直角边为为20mm，上底80mm，上底110mm，厚度10mm，在上底与直角边一侧开设圆心角30°的焊接弧面。

所述上面板1和下面板3长为6000mm，宽为3000mm，厚度为5mm。

所述上面板1和下面板3分别进行开矩形孔减重，两两对称。

所述耗能阻振质量结构2-2中2组圆柱形耗能阻振质量块之间留有5mm的间隙，所述圆柱形耗能阻振质量块2-2-2中心圆板上喷涂有5mm阻尼材料，上下两端各布置1个圆形封盖板。

所述劈尖减振支撑结构2-1的半圆柱形劈尖结构板2-1-2中心半圆板上喷涂有5mm阻尼材料。

所述的中间复合减振结构件2的表面包覆5mm阻尼材料，降低共振时振动的峰值。

所述一种带阻振质量块的间断肋式复合减振耗能器其中间复合减振结构件的所有肋板之间通过焊接连接，中间复合减振结构件2中所有结构与上面板1和下面板3通过焊接连接，提高垂向高度。

本发明的一种间断肋式复合减振耗能器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1、制作所述矩形小肋板2-2-1、所述耗能阻振质量块2-2-2的薄钢环及中间的薄圆板、所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2的薄半圆钢环及中间的薄半圆板，所述交叉肋2-1-1的带弧面的直角梯形小肋板，所述上面板1和所述下面板3；

步骤2、将制作好的薄钢环以薄圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄钢环外圈焊接固定，制成所述耗能阻振质量块2-2-2，将制作好的矩形小肋板2-2-1均匀分布焊接在制作好的所述耗能阻振质量块2-2-2外圆周面上，从而将耗能阻振质量结构件2-2制作完成；

步骤3、将制作好的薄半圆钢环以薄半圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄半圆钢环弧形外圈焊接固定，制作成所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2，将制作好的梯形小肋板的弧形面与所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2焊接，然后将若干片所述半圆柱形劈尖结构板2-1-2拼接构成花瓣状的灯笼体，从而将所述劈尖减振支撑结构件2-1制作完成；

步骤4、将所述劈尖减振支撑结构件2-1和所述耗能阻振质量结构件2-2按矩阵形式焊接在上下面板之间，所有结构之间均采用焊接方式连接增加垂向刚度，制得间断肋式复合减振耗能器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的改变和变形。凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种间断肋式复合减振耗能器，包括上面板(1)和下面板(3)，其特征在于，所述上面板(1)和所述下面板(3)之间安置有若干复合减振结构件(2)；所述复合减振结构件(2)包括若干耗能阻振质量结构件(2-2)和若干劈尖减振支撑结构件(2-1)，其中，所述耗能阻振质量结构件(2-2)与所述劈尖减振支撑结构件(2-1)的布置方式为m×n阶A矩阵形式，所述劈尖减振支撑结构件(2-1)布置在A矩阵的A₁₂...A_1(n-1)、A_2n...A_(m-1)n、A₂₁...A_(m-1)1、A_m2...A_m(n-1)位置；所述耗能阻振质量结构件(2-2)布置在A矩阵的剩余位置。

2.根据权利要求1所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述耗能阻振质量结构件(2-2)由至少2组耗能阻振质量块(2-2-2)构成同轴的组与组之间设有间隙的圆柱体，圆柱体的圆周面上均布连接有至少3块沿轴向等高的矩形小肋板(2-2-1)，每组所述耗能阻振质量块(2-2-2)由2块镜像贴合的所述耗能阻振质量块(2-2-2)构成，每块所述耗能阻振质量块(2-2-2)由薄圆板和薄圆板两侧向外叠加连接若干层薄钢环构成，所述薄钢环的外径相同，内径自内向外依次呈扩张增大，形成阶梯圆锥形沉孔。

3.根据权利要求2所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述劈尖减振支撑结构件(2-1)由至少3片半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)拼接构成花瓣状的灯笼体，在灯笼体的底端与顶端分别设有连接用的交叉肋(2-1-1)，所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)由薄半圆板和薄半圆板两侧向外叠加连接若干层薄半圆钢环构成，所述薄半圆钢环的外半径相同，内半径自内向外依次呈扩张增大，形成阶梯状半圆锥形凹弧面。

4.根据权利要求2所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述间隙为5-10mm。

5.根据权利要求2所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述耗能阻振质量块(2-2-2)中的薄圆板上喷涂有厚度为5-10mm的阻尼材料，耗能阻振质量块(2-2-2)上下两端各安置有圆形封盖板。

6.根据权利要求3所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)中的薄半圆板上喷涂有厚度为5-10mm的阻尼材料。

7.根据权利要求3所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述薄钢环和所述薄半圆钢环的内径半径由内向外依次为

式中：ε为常数，n为钢板层数，d为一片钢环厚度，ε取值范围为0.0001-0.01，n取值范围为5-50，d取值范围为0.1-1mm。

8.根据权利要求1所述的一种间断肋式复合减振耗能器，其特征在于，所述耗能阻振质量结构件(2-2)与所述劈尖减振支撑结构件(2-1)表面均喷涂厚度为5-10mm的阻尼材料，所述上面板(1)和下面板(3)对称开有若干减轻孔。

9.根据权利要求3所述一种间断肋式复合减振耗能器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、制作所述矩形小肋板(2-2-1)、所述耗能阻振质量块(2-2-2)的薄钢环及中间的薄圆板、所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)的薄半圆钢环及中间的薄半圆板，所述交叉肋(2-1-1)的带弧面的直角梯形小肋板，所述上面板(1)和所述下面板(3)；

步骤2、将制作好的薄钢环以薄圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄钢环外圈焊接固定，制成所述耗能阻振质量块(2-2-2)，将制作好的矩形小肋板(2-2-1)均匀分布焊接在制作好的所述耗能阻振质量块(2-2-2)外圆周面上，从而将耗能阻振质量结构件(2-2)制作完成；

步骤3、将制作好的薄半圆钢环以薄半圆板中心为基准向两侧层层叠加，薄半圆钢环弧形外圈焊接固定，制作成所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)，将制作好的梯形小肋板的弧形面与所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)焊接，然后将若干片所述半圆柱形劈尖结构板(2-1-2)拼接构成花瓣状的灯笼体，从而将所述劈尖减振支撑结构件(2-1)制作完成；

步骤4、将所述劈尖减振支撑结构件(2-1)和所述耗能阻振质量结构件(2-2)按矩阵形式焊接在上下面板之间，所有结构之间均采用焊接方式连接增加垂向刚度，制得间断肋式复合减振耗能器。

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