CN113280078B - 用于筋板抑振降噪的单元结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于筋板抑振降噪的单元结构，包括单元块，所述单元块包括支撑装置、弹性部以及配重部，支撑装置包括支撑部，弹性部设置在支撑部的一侧，配重部设置在弹性部远离支撑部的一侧；支撑部用于支撑弹性部和配重部，支撑部和弹性部之间形成有结构通道和空气通道；还包括筋梁和面板，筋梁与面板紧固连接，单元块背离弹性部的一侧与筋梁背离面板的一侧紧固连接。通过弹性部和配重部二者配合构成的可调频谐振系统、结构通道和空气通道，利用结构通道的共振模式引起的反相位惯性力抑制振动相应幅度，利用空气通道的反共振模式引起的高声学阻抗阻碍薄板的声波辐射，提高抑振降噪效果，且结构简单，安装方便。

Description

用于筋板抑振降噪的单元结构

技术领域

本发明涉及抑振降噪应用技术领域，具体地，涉及一种用于筋板抑振降噪的单元结构。

背景技术

筋板结构具有高强度的支撑性能，交通运载工具、武器装备系统以及民用电器设施等的壳体多设计为筋板结构形式。典型的筋板结构是由纵横交错的筋梁通过机械连接方式(如铆接、焊接、螺栓、胶粘等)刚性地固定于薄板结构的一侧或两侧。

由于筋梁的使用，一方面使得薄板的结构强度和弯曲刚度均得到了显著的提高；另一方面使得筋板的结构振动与声辐射特性具有区别于均匀板的典型特征。具体而言，在低频段，筋板呈现的是由筋梁及其所包围的薄板所产生的局域振动与声辐射形式，而均匀板呈现的则是整体振动与声辐射形式。

此外，由于筋梁的弯曲刚度显著高于薄板，使得筋梁通常作为承载部件，因此筋梁成为传递结构振动的主要部件，而薄板则成为声辐射的主要部件。相应地，针对筋板的抑振降噪手段均是在每个由筋梁隔离的局部区域中实施。

现有公开号为CN204593648U的中国专利公开了一种压缩机减振降噪装置，包括包裹压缩机的上筋板和下筋板，设置于所述上筋板和下筋板外的上蒙皮和下蒙皮，且上述结构通过卡箍固定在安装座上；其中，所述卡箍、上筋板以及上蒙皮通过设置于压缩机上的定位销进行定位安装；所述上筋板和下筋板为柔性网状镂空结构；所述压缩机吸气和排气连接管道端分别设有软管。

发明人认为，现有的筋板抑振降噪措施尚未有效地结合筋板的结构特点和振声特性，从而导致这些抑振降噪措施较为繁琐，抑振降噪效果差，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于筋板抑振降噪的单元结构。

根据本发明提供的一种用于筋板抑振降噪的单元结构,包括单元块，所述单元块包括支撑装置、弹性部以及配重部，所述支撑装置包括支撑部，所述弹性部设置在支撑部的一侧，所述配重部设置在弹性部远离支撑部的一侧；所述支撑部用于支撑弹性部和配重部，且所述支撑部和弹性部之间形成有结构通道和空气通道。

优选地，所述支撑部包括外框、空格以及内框，所述内框设置在外框内，所述空格设置在内框内，且所述外框、空格以及内框三者配合对弹性部和配重部起到支撑作用。

优选地，所述支撑部包括外框、空格以及离散脚，所述空格和离散脚二者均设置在外框内，且所述外框、空格以及离散脚三者配合对弹性部和配重部起到支撑作用。

优选地，所述单元块包括离散拼合结构，所述单元块还包括配合部，所述配合部设置在支撑部的外侧边缘位置。

优选地，所述支撑装置还包括附加支撑部，所述附加支撑部设置在弹性部背离支撑部的一侧，所述附加支撑部包括附加外框、附加空格以及附加内框；所述附加内框设置在附加外框内，所述空格设置在附加内框内。

根据本发明提供的一种筋板抑振降噪结构，包括权利要求1-5任一项所述的单元结构，还包括筋梁和面板，所述筋梁与面板紧固连接，所述单元块背离弹性部的一侧与筋梁背离面板的一侧紧固连接。

优选地，所述单元块安装于最高的筋梁之上。

优选地，所述筋梁包括横向筋梁和/或纵向筋梁。

优选地，所述单元块在筋梁上安装有一块或多块，任一所述单元块的外轮廓尺寸均适配于相邻的纵向筋梁和/或横向筋梁的间距，且任一所述单元块均能覆盖与之配合的纵向筋梁和/或横向筋梁。

优选地，任一相邻两所述单元块的拼接处均位于筋梁所在的位置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过弹性部和配重部二者配合构成的可调频谐振系统、弹性部与支撑部配合形成的结构通道和空气通道，一方面利用结构通道的共振模式引起的反相位惯性力抑制振动相应幅度，另一方面利用空气通道的反共振模式引起的高声学阻抗阻碍薄板的声波辐射，通过结合筋板的结构特点和振声特性，有助于提高抑振降噪效果，且结构简单，安装方便；

2、本发明通过将单元块制备为连续一体式结构或离散拼合结构，从而具备良好的加工性和施工性，有助于提高单元块的适用性；

3、本发明通过无源被动结构且厚度较小的筋板抑振降噪结构，特别针对筋板的结构特点和振声特性，牢固贴附于筋梁和薄板，有助于适应各种应用场景；

4、本发明通过结构通道和空气通道，能够分别针对沿筋梁传递的结构振动和薄板辐射的声波进行有效抑制与降低；

5、本发明通过配重部和弹性部组成的可调频谐振系统，使筋板吸振降噪结构具备工作频段的可调性，而且容易做到低频宽带性能，能够针对外界激励频率和筋板模态频率的不同进行灵活设计，实现高效的抑振降噪效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现实施例中单元块整体结构的示意图；

图2为本发明主要体现实施例中单元块剖面结构的示意图；

图3为本发明主要体现实施例中配合部整体结构的示意图；

图4为本发明主要体现实施例中凸隼端和凹隼端的结构示意图；

图5为本发明主要体现实施例中筋板抑振降噪结构的整体结构示意图；

图6为本发明主要体现实施例中空心箱体整体结构的示意图；

图7为本发明主要体现空心箱体的后侧壁板和右侧壁板的加速度自谱幅值；

图8为本发明主要体现空心箱体内部测点的1/3倍频程噪声谱；

图9为本发明主要体现变化例1中附加支撑部整体结构的示意图；

图10为本发明主要体现变化例2中支撑部整体结构的示意图；

图11为本发明主要体现变化例3中配合部整体结构的示意图；

图12为本发明主要体现变化例4中配合部整体结构的示意图；

图13为本发明主要体现变化例5中配合部整体结构的示意图；

图14为本发明主要体现变化例5中勾扣座与筋梁连接结构的示意图；

图15为本发明主要体现变化例6中单元块与筋板、面板的连接结构示意图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种用于筋板抑振降噪的单元结构，包括单元块4，单元块4包括支撑部41、弹性部42、配重部43以及配合部44。

如图1所示，支撑部41包括外框411、空格412以及内框413，外框411为矩形框体，且外框411具有一定的结构强度。内框413固定安装在外框411内，内框413为连续框架式结构，且内框413将外框411内的空间均匀的分隔成多个小的矩形空间。空格412为具有一定厚度的矩形块，且空格412的厚度小于内框413和外框411的高度。空格412在任一小的矩形空间内的中心位置均阵列固定安装有四个，任一空格412均与内框413呈间隔设置，且任一相邻两空格412之间均留有一定大小的间隙。

如图1和图2所示，弹性部42通常采用高分子薄膜、橡胶、塑料、金属薄片等具有弹性的材料制成，从而使弹性部42能够在关心的频率范围内具有一定的弯曲柔度。弹性部42固定安装在外框411的敞开侧，弹性部42与内框413接触并形成有结构通道8，且弹性部42与空格412之间留有一定的间隙。弹性部42与空格412和内框413二者之间的间隙配合形成有空气通道9。

配重部43为矩形块体，配重部43固定安装在弹性部42背离支撑部41的一侧，配重部43采用比弹性部42弯曲柔度更小的同种或异种材料制成，以确保在关心的频率范围内不产生模态形变。配重部43在弹性部42上呈均匀阵列分布，配重部43和弹性部42配合构成可调频谐振系统，通过调节配重部43在弹性部42上的位置和数量，使筋板吸振降噪结构具备工作频段的可调性，而且容易做到低频宽带性能，能够针对外界激励频率和筋板模态频率的不同进行灵活设计，实现高效的抑振降噪效果。利用结构通道8的共振模式引起的反相位惯性力抑制振动相应幅度，利用空气通道9的反共振模式引起的高声学阻抗阻碍薄板的声波辐射。在结构通道8和空气通道9的共同作用下，单元块4能够分别针对结构振动和薄板辐射的声波进行有效的抑制与降低。

如图3所示，单元块4的结构能够采用一体化成型或者零部件离散离散拼合的方式实现各部件之间的装配。配合部44固定安装在支撑部41长度方向两端的外侧边缘位置，两个配合部44均包括凸隼端441和凹隼端442。其一配合部44上安装有三个凸隼端441和四个凹隼端442，另一配合部44上安装有四个凸隼端441和三个凹隼端442，任一配合部44的上凸隼端441和凹隼端442均呈相邻设置，且任一凸隼端441均与对应的凹隼端442隼接配合。通过凸隼端441和凹隼端442的隼接配合实现了两块相邻的单元块4的拼装，进而提高了工作人员装配单元块4的便捷性。

如图3和图4所示，凸隼端441和凹隼端442隼接配合的结构样式包括矩形、锤形、梯形以及圆形。

如图5所示，根据本发明提供的一种筋板抑振降噪结构，包括上述单元块4，还包括筋梁和面板3，筋梁包括横向筋梁2和纵向筋梁1。面板3为薄板结构，横向筋梁2和纵向筋梁1均安装在面板3的同一侧，横向筋梁2、纵向筋梁1与面板3三者配合组成了壁板结构，且横向筋梁2的高度大于纵向筋梁1的高度。横向筋梁2在面板3上等间隔安装有三根，纵向筋梁1也在面板3上等间隔安装有三根，且任一纵向筋梁1均穿设横向筋梁2并与其固定连接。

为了起到更好的抑振降噪作用，单元块4安装在横向筋梁2背离面板3的一侧并完全覆盖横向筋梁2。由于，单元块4能够同时包覆筋梁和薄板，故可有效针对沿筋梁传递的结构振动和由薄板辐射的声波进行抑制和降低处理。单元块4在横向筋梁2上以周期阵列形式排布，每个单元块4的外轮廓尺寸均由相邻的纵向筋梁1和横向筋梁2的间距而定，故具有很强的定制性和专用性。

单元块4以离散拼合形式施工时，任一相邻的两个单元块4均通过配合部44配合拼接连接，且任一相邻的两个单元块4的拼接处与筋梁所在的位置相对应，这样可以充分利用已有的筋梁结构起到支撑作用，提高相邻的两个单元块4之间拼接配合的牢固性，进而提高筋板抑振降噪结构的实际性能。

如图6所示，根据本发明提供的一种筋板振声测试方法，包括如下步骤：

S1、采用正常服役状态下工作的六面均为筋板结构的空心箱体；

S2、在空心箱体的后侧壁板和右侧壁板各放置一个加速传感器，在空心箱体的内部放置一个传声器；

S3、对空心箱体的特定位置施加特定大小的力，通过两个加速器分别采集后侧壁板和右侧壁板的振动响应，通过传声器采集空心箱体内部噪声的大小；

S4、将空心箱体的全部外壁面均贴满单元块4；

S5、对空心箱体的特定位置施加特定大小的力，通过两个加速器分别采集后侧壁板和右侧壁板的振动响应，通过传声器采集空心箱体内部噪声的大小。

如图7和图8所示，A1和A2分别表示后壁侧板未安装单元块4和安装单元块4的测试结果。B1和B2分别表示右侧壁板未安装单元块4和安装单元块4的测试结果。通过对比可以明显看出，安装单元块4后，两个测点的振动幅度在所关心的频段范围内均得到了明显降低，从而表明了单元块4的宽频抑振效果。具体地，对于后壁侧板，安装单元块4后，可在200Hz～800Hz范围内实现平均抑振效果6dB以上，没有明显的振动峰值；对于右侧壁板，安装筋板抑振降噪结构后，可在200Hz～2000Hz范围内实现平均抑振效果12dB以上。

如图7和图8所示，为空心腔体安装单元块4前后内部噪声大小的1/3倍频程噪声谱。C1和C2分别表示未安装单元块4和单元块4的测试结果。据图可知，相较于原始状态，安装单元块4后可以在200Hz～800Hz范围能宽频降低筋板箱体内部噪声平均达4dB。测试结果验证了本申请提出的筋板抑振降噪结构能够同时有效抑制沿筋梁传递的结构振动和降低薄板的声辐射性能。

变化例1

如图9所示，支撑装置还包括附加支撑部45，附加支撑部45固定安装在弹性部42背离支撑部41的一侧，从而实现对弹性部42的两侧均进行支撑。附加支撑部45包括附加外框451、附加空格452以及附加内框453。附加外框451为矩形框体并具有一定的结构强度，附加内框453固定安装在附加外框451内，附加内框453为连续框架式结构，且附加内框453将附加外框451内的空间均匀的分隔成多个小的矩形空间。

附加空格452为具有一定厚度的矩形块，且附加空格452的厚度小于附加外框451和附加内框453的厚度。附加空格452在任一小的矩形空间内的中心位置均阵列固定安装有四个，任一附加空格452均与附加内框453呈间隔设置，且任一相邻两附加空格452之间均留有一定大小的间隙。

通过附加支撑部45的支撑作用，提高了单元块4与筋板和内饰板接触的紧密性，从而能够同时有效抑制并降低筋板和内饰板的结构振动与声波辐射。

变化例2

如图10所示，支撑部41包括外框411、空格412以及离散脚414，外框411为矩形框体，且外框411具有一定的结构强度。离散脚414呈圆柱形，离散脚414竖直固定安装在外框411内，离散脚414在外框411内呈均布设置，且任一离散脚414的高度均与外框411的高度等高。空格412为具有一定厚度的矩形块，空格412的厚度小于离散脚414的高度，空格412在外框411内呈均布设置，且空格412与离散脚414呈间隔设置。

弹性部42固定安装在外框411的敞开侧，弹性部42与离散脚414接触并形成结构通道8，且弹性部42与空格412之间留有一定的间隙。弹性部42与空格412和离散脚414二者之间的间隙配合形成有空气通道9。

利用多个呈间隔设置的离散脚414的非连续性，从而使单元块4能够更好的贴合于具有大曲率形状的筋板结构。

变化例3

如图11所示，配合部44在单元块4长度方向的两端边缘位置均固定安装有一个，其一配合部44包括凸起端443，另一配合部44包括凹陷端444，凸起端443与凹陷端444能够通过压合实现良好的配合关系。

呈相邻设置的两个单元块4配合安装时，其一单元块4一端的凸起端443被压入另一单元块4的凹陷端444，实现两块单元块4的拼装，提高了单元块4拼装安装的便捷性。

变化例4

如图12所示，任一呈相邻设置的两个单元块4均通过配合部44拼接连接，配合部44在任一单元块4长度方向的两端边缘位置均固定安装有一个。两个呈相邻设置的单元块4中的其一单元块4两端的配合部44均包括上开孔端446，两个呈相邻设置的单元块4中的另一单元块4两端的配合部44均包括下开孔端445。

安装时，其一单元块4一端的上开孔端446与另一单元块4一端的下开孔端445重合，且上开孔端446位于下开孔端445的上方。呈重合设置的上开孔端446和下开孔端445二者通过钉铆母头5和钉铆公头6配合连接。

钉铆公头6自上向下依次穿过上开孔端446和下开孔端445，钉铆母头5螺纹配合在钉铆公头6穿出下开孔端445的一侧，且钉铆公头6和钉铆母头5配合压紧上开孔端446和下开孔端445，从而实现两个单元块4的拼装安装，提高了单元块4拼装安装的便捷性。

变化例5

如图13所示，配合部44在单元块4长度方向的两端边缘位置均固定安装有一个，单元块4左端的配合部44包括左勾扣端448，左勾扣端448自单元块4的左侧边缘位置向下延伸形成勾部。单元块4右端的配合部44包括右勾扣端447，右勾扣端447自单元块4的右侧边缘位置向下延伸形成勾部。

呈相邻设置的两个单元块4通过勾扣座7连接，勾扣座7的左右两侧分别为两个向上延伸的勾部，且勾扣座7的两个勾部分别与两个单元块4上相互靠近的左勾扣端448和右勾扣端447咬合，从而实现两个单元块4的拼接连接。

如图13和图14所示，勾扣座7的下部一体成型有与筋梁固定连接的连接部，其一连接部为平面，且连接部与筋梁通过焊接、胶粘、铆接、搭扣等形式实现固定。其二连接部自勾扣座7的一端向下延伸并形成勾部，连接部与筋梁咬合并通过焊接、胶粘、铆接、搭扣等形式实现固定。其三连接部自勾扣座7的两端向下延伸并在勾扣座7的两侧分别形成两个呈相对设置的勾部，连接部与筋梁咬合并通过焊接、胶粘、铆接、搭扣等形式实现固定。

变化例6

如图15所示，筋梁包括横向筋梁2，横向筋梁2固定安装在面板3上，该类筋板结构广泛应用于电梯轿厢壁面、工业隔声罩壁板等。单元块4安装在横向筋梁2背离面板3的一侧，一部分单元块4均横跨并覆盖两个相邻的横向筋梁2，另一部分单元块4均横跨并覆盖三个相邻的横向筋梁2。

工作原理

工作中，通过弹性部42和配重部43二者配合构成的可调频谐振系统、弹性部42与支撑部41配合形成的结构通道8和空气通道9，一方面利用结构通道8的共振模式引起的反相位惯性力抑制振动相应幅度，另一方面利用空气通道9的反共振模式引起的高声学阻抗阻碍薄板的声波辐射。在结构通道8和空气同都的共同作用下，单元块4能够分别针对结构振动和薄板辐射的声波进行有效的抑制与降低。且单元块4能够采用一体化成型或者零部件零散组装的方式实现各部件之间的装配。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种用于筋板抑振降噪的单元结构，其特征在于，包括单元块（4），所述单元块（4）包括支撑装置、弹性部（42）以及配重部（43），所述支撑装置包括支撑部（41），所述弹性部（42）设置在支撑部（41）的一侧，所述配重部（43）设置在弹性部（42）远离支撑部（41）的一侧；

所述支撑部（41）用于支撑弹性部（42）和配重部（43），且所述支撑部（41）和弹性部（42）之间形成有结构通道（8）和空气通道（9）；

所述支撑部（41）包括外框（411）、空格（412）以及内框（413），所述内框（413）设置在外框（411）内，所述空格（412）设置在内框（413）内，且所述外框（411）、空格（412）以及内框（413）三者配合对弹性部（42）和配重部（43）起到支撑作用；或

所述支撑部（41）包括外框（411）、空格（412）以及离散脚（414），所述空格（412）和离散脚（414）二者均设置在外框（411）内，且所述外框（411）、空格（412）以及离散脚（414）三者配合对弹性部（42）和配重部（43）起到支撑作用。

2.如权利要求1所述的一种用于筋板抑振降噪的单元结构，其特征在于，所述单元块（4）包括离散拼合结构，所述单元块（4）还包括配合部（44），所述配合部（44）设置在支撑部（41）的外侧边缘位置。

3.如权利要求1所述的一种用于筋板抑振降噪的单元结构，其特征在于，所述支撑装置还包括附加支撑部（45），所述附加支撑部（45）设置在弹性部（42）背离支撑部（41）的一侧，所述附加支撑部（45）包括附加外框（451）、附加空格（452）以及附加内框（453）；所述附加内框（453）设置在附加外框（451）内，所述空格（412）设置在附加内框（453）内。

4.一种筋板抑振降噪结构，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的单元结构，还包括筋梁和面板（3），所述筋梁与面板（3）紧固连接，所述单元块（4）背离弹性部（42）的一侧与筋梁背离面板（3）的一侧紧固连接。

5.如权利要求4所述的一种筋板抑振降噪结构，所述单元块（4）安装于最高的筋梁之上。

6.如权利要求4所述的一种筋板抑振降噪结构，所述筋梁包括横向筋梁（2）和/或纵向筋梁（1）。

7.如权利要求6所述的一种筋板抑振降噪结构，所述单元块（4）在筋梁上安装有一块或多块，任一所述单元块（4）的外轮廓尺寸均适配于相邻的纵向筋梁（1）和/或横向筋梁（2）的间距，且任一所述单元块（4）均能覆盖与之配合的纵向筋梁（1）和/或横向筋梁（2）。

8.如权利要求4所述的一种筋板抑振降噪结构，任一相邻两所述单元块（4）的拼接处均位于筋梁所在的位置。

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