CN114046348A - 一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱 - Google Patents
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Abstract
一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱属于设备隔振技术领域，尤其涉及一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱。本发明提供一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱。本发明包括齿轮箱主体和基台,轮箱主体两侧设置有齿轮箱侧壁支架,其特征在于齿轮箱侧壁支架下端外侧向上凹进,基台上端两侧相应于齿轮箱侧壁支架设置有基台支架,基台支架上端内侧向下凹进,基台支架上端内侧与齿轮箱侧壁支架下端外侧之间设置有记忆合金高阻尼减隔振垫片;记忆合金高阻尼减隔振垫片上端内侧与上凹进内侧边相接,记忆合金高阻尼减隔振垫片下端外侧与下凹进内侧边相接;所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为多个。
Description
技术领域
本发明属于设备隔振技术领域，尤其涉及一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱。
背景技术
船体降噪一直是船体构造的主要内容，齿轮传动装置作为船体主动力系统的重要设备，其中齿轮箱机脚处转频带、啮频带以及全频带振级的低频振动激励，因激励频率低的原因无法被常规减震器进行有效消耗。故对齿轮箱低频减隔振上的需求尤为巨大。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括齿轮箱主体和基台, 轮箱主体两侧设置有齿轮箱侧壁支架,其特征在于齿轮箱侧壁支架下端外侧向上凹进,基台上端两侧相应于齿轮箱侧壁支架设置有基台支架, 基台支架上端内侧向下凹进,基台支架上端内侧与齿轮箱侧壁支架下端外侧之间设置有记忆合金高阻尼减隔振垫片;记忆合金高阻尼减隔振垫片上端内侧与上凹进内侧边相接, 记忆合金高阻尼减隔振垫片下端外侧与下凹进内侧边相接;所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为多个,由上至下布置;相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片之间通过环氧树脂连接；螺栓组件穿过齿轮箱侧壁支架、各记忆合金高阻尼减隔振垫片、基台支架进行紧固。
作为一种优选方案，本发明所述相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片接触面之间对应设置有凹槽和凸块。
作为另一种优选方案，本发明所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为四个，最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽，第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片上端相应于最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凹槽设置有凸块；第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片与第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的接触面为平面，第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽凸块，最下端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的上端相应于第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凸块设置有凹槽。
作为另一种优选方案，本发明所述基台包括中部凹槽，齿轮箱主体下部置于中部凹槽内，中部凹槽两侧下端与对应侧凹槽侧壁之间设置有加强筋，基台支架与基台的底板之间设置有支撑梁。
作为另一种优选方案，本发明所述基台的外轮廓为梯形，基台的底板下端中部设置有下凹槽。
作为另一种优选方案，本发明所述基台的底板下端四角设置有高度调整机构。
作为另一种优选方案，本发明所述高度调整机构包括套在地脚螺栓上的地脚螺栓座，地脚螺栓与基础结构固定，地脚螺栓座上部通过外螺纹与支撑螺母进行装配，支撑螺母上端与基台的底板的下端相接，通过调整支撑螺母达到调整基台的高度及水平的目的;基台的底板通过支承套筒套在地脚螺栓上，基台的底板上部设有螺母和压紧垫圈，压紧垫圈压在支承套筒上端面上，螺母设置于压紧垫圈上。
其次，本发明所述记忆合金高阻尼减隔振垫片包括NiTi形状记忆合金减隔振垫片和中间黏附层，黏附层将NiTi形状记忆合金减隔振垫片黏附在一起。
另外，本发明所述NiTi形状记忆合金减隔振垫片由NiTi形状记忆合金材料经过处理工艺形成固定位错和孪晶制成。
本发明有益效果。
本发明将记忆合金高阻尼减隔振垫片装配于齿轮箱主体与基台的连接部位，齿轮箱的机械振动通过中部的记忆合金高阻尼减隔振垫片后，将齿轮传动时产生的噪音进行隔振。
本发明采用上、下凹进的连接结构，防止垫片在工作环境下因振动产生的扭力而产生旋转，从而导致阻尼效果减弱的情况发生。
本发明采用多层垫片叠加且通过环氧树脂进行连接，增加垫片之间的配合能力，增加整体的阻尼性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明垫片连接结构示意图。
图3是本发明高度调整机构示意图。
图4是不同形状的的记忆合金高阻尼减隔振垫片。
图1～3中，1为地脚螺栓座，、2为支撑螺母、3为基台的底板、4为地脚螺栓、5为加强筋、6为基台、7为支撑梁、8为基台支架、9为记忆合金高阻尼减隔振垫片、10为齿轮箱侧壁支架、11为螺栓组件、12为齿轮箱、13为下凹进、14为上凹进、15为支承套筒、16为压紧垫圈、17为螺母。
具体实施方式
如图所示，本发明包括齿轮箱主体和基台, 轮箱主体两侧设置有齿轮箱侧壁支架,齿轮箱侧壁支架下端外侧向上凹进,基台上端两侧相应于齿轮箱侧壁支架设置有基台支架, 基台支架上端内侧向下凹进,基台支架上端内侧与齿轮箱侧壁支架下端外侧之间设置有记忆合金高阻尼减隔振垫片;记忆合金高阻尼减隔振垫片上端内侧与上凹进内侧边相接, 记忆合金高阻尼减隔振垫片下端外侧与下凹进内侧边相接;所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为多个,由上至下布置;相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片之间通过环氧树脂连接；螺栓组件穿过齿轮箱侧壁支架、各记忆合金高阻尼减隔振垫片、基台支架进行紧固。
所述相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片接触面之间对应设置有凹槽和凸块。通过凹槽和凸块的嵌套式连接结构，增加两张垫片之间的接触面积，起到增大摩擦力，提高阻尼系数的作用。
所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为四个，最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽，第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片上端相应于最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凹槽设置有凸块；第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片与第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的接触面为平面，第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽凸块，最下端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的上端相应于第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凸块设置有凹槽。
所述基台包括中部凹槽，齿轮箱主体下部置于中部凹槽内，中部凹槽两侧下端与对应侧凹槽侧壁之间设置有加强筋，基台支架与基台的底板之间设置有支撑梁。
所述基台的外轮廓为梯形，基台的底板下端中部设置有下凹槽。
所述基台的底板下端四角设置有高度调整机构。
所述高度调整机构包括套在地脚螺栓上的地脚螺栓座，地脚螺栓与基础结构固定，地脚螺栓座上部通过外螺纹与支撑螺母进行装配，支撑螺母上端与基台的底板的下端相接，通过调整支撑螺母达到调整基台的高度及水平的目的;基台的底板通过支承套筒套在地脚螺栓上，基台的底板上部设有螺母和压紧垫圈，压紧垫圈压在支承套筒上端面上，螺母设置于压紧垫圈上。支撑螺母端面与机基台的底板下表面接触，通过压紧垫圈、螺母和地脚螺栓将基础结构和基台把紧固定。
所述记忆合金高阻尼减隔振垫片包括NiTi形状记忆合金减隔振垫片和中间黏附层，黏附层将NiTi形状记忆合金减隔振垫片黏附在一起。
进一步地，所述NiTi形状记忆合金减隔振垫片由NiTi形状记忆合金材料经过处理工艺形成固定位错和孪晶制成。
本发明NiTi形状记忆合金，因材料本身超弹性以及两种相限不同转换的特点，同时通过前期锻造加工以及冷热处理工艺形式使最终得到的板材具有高位错、高孪晶的结构，使得记忆合金减隔振垫片在低频激励下发生晶间缺陷抚平又复位以及两种相限不断转换的行为，从而达到吸取消耗低频激励能量的作用，也就是说明NiTi形状记忆合金减隔振垫片在低频激励情况下有良好的减震吸能性。
本发明通过记忆合金高阻尼减隔振垫片的位错、超弹性、栾晶、复相等复合因素提高材料阻尼性能。
本发明用Ni质量含量在50.80%-50.90%范围的NiTi形状记忆合金锭，使材料产生位错以及位错数量增加。
本发明记忆合金高阻尼减隔振垫片采用轧制方法，控制轧制参数，使材料内部形成大量位错。
本发明记忆合金高阻尼减隔振垫片通过热处理工艺，将材料进行调质，以确保材料内杂乱的位错以及孪晶有序化，实现阻尼效应。
本发明制备出体积小、阻尼大、便于安装的高阻尼减振垫片；可适用不同尺寸齿轮装置中需要隔振的部位
本发明通过NiTi形状记忆合金在低频激励中位错、超弹性、栾晶、复相等复合因素，来达到在低频振动下良好的减隔振作用。并通过聚氨酯胶水在记忆合金垫片中间起到粘合作用进一步加强了整体减隔振垫片的阻尼性能。最终使NiTi形状记忆合金减隔振垫片在低频激励下，有着优异的阻尼性能。
进一步地，所述中间粘附层为聚氨酯黏附层，聚氨酯黏附层为聚氨酯胶水。
一种用于齿轮传动装置的记忆合金高阻尼减隔振垫片的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1、将镍钛形状记忆合金锭放置于加热炉中经过热处理，一定时间后进行锻造处理，从圆至方，锻至一定厚度的方块后进行固型冷却。
步骤2、将步骤1冷却后的合金进行轧制，每次采用一定轧制量，使材料内部形成大量位错，轧制成一定厚度板材。
步骤3、根据不同使用情况切割板材尺寸，对切割后的材料进行热处理工艺，得到NiTi形状记忆合金减隔振垫片。
步骤4、将步骤3的NiTi形状记忆合金减隔振垫片用聚氨酯胶水粘附在一起，得到用于齿轮传动装置的记忆合金高阻尼减隔振垫片。
进一步地，所属述步骤1中镍钛形状记忆合金为超纯冶炼制取，具体采用如下步骤制得：
(1)选择高温稳定性的CaO坩埚进行镍和钛的冶炼，保证Ti不被氧化以保证Ti不形成氧化物而影响成分比例。使得Ni和Ti的成分准确，得到稳定的NiTi相变温度的形状记忆合金。
(2)采用初始升温至1200-1400℃，到温精炼5分钟，静止5分钟后降温至1000-600℃浇筑；真空度保证10-2托；惰性气体保护下的熔炼，得到镍钛形状记忆合金锭。
进一步地，所述步骤1中合金锭为Ni质量含量在50.80%-50.90%范围的NiTi形状记忆合金锭。
进一步地，所述步骤1中热处理温度为700-900℃，时间为20-30分钟。
进一步地，所述步骤1中板材厚度为30mm±1mm。
进一步地，所述步骤2中每次轧制量为0.5-1mm。
进一步地，所述步骤2中轧制后的板材厚为1-5mm。
进一步地，所述步骤3中热处理工艺的温度为400-700℃，时间为1-3h。
实施例1。
步骤1、 用CaO坩埚进行冶炼，采用初始升温至1200℃，到温精炼5分钟，静止5分钟后降温至600℃浇筑；真空度保证10-2托；惰性气体保护下的熔炼，得到Ni质量含量在50.80%的镍钛形状记忆合金锭。
步骤2、将镍钛形状记忆合金锭放置于加热炉中经过700℃热处理，20分钟后进行锻造处理，从圆至方，锻至30mm厚度的方块后进行固型冷却。
步骤3、将步骤2冷却后的合金进行轧制，每次采用1mm的轧制量，使材料内部形成大量位错，轧制成2.0mm的板材。
步骤4、根据不同使用情况切割板材尺寸，对切割后的材料进行500℃、1h的热处理工艺，得到NiTi形状记忆合金减隔振垫片。
步骤5、将步骤4的NiTi形状记忆合金减隔振垫片用聚氨酯胶水粘附在一起，得到用于齿轮传动装置的记忆合金高阻尼减隔振垫片。
实施例2。
步骤1、 用CaO坩埚进行冶炼，采用初始升温至1300℃，到温精炼5分钟，静止5分钟后降温至800℃浇筑；真空度保证10-2托；惰性气体保护下的熔炼，得到Ni质量含量在50.85%的镍钛形状记忆合金锭。
步骤2、将镍钛形状记忆合金锭放置于加热炉中经过800℃热处理，25分钟后进行锻造处理，从圆至方，锻至30mm厚度的方块后进行固型冷却。
步骤3、将步骤2冷却后的合金进行轧制，每次采用0.8mm的轧制量，使材料内部形成大量位错，轧制成5.0mm的板材。
步骤4、根据不同使用情况切割板材尺寸，对切割后的材料进行550℃、2h的热处理工艺，得到NiTi形状记忆合金减隔振垫片。
步骤5、将步骤4的NiTi形状记忆合金减隔振垫片用聚氨酯胶水粘附在一起，得到用于齿轮传动装置的记忆合金高阻尼减隔振垫片。
实施例3。
步骤1、 用CaO坩埚进行冶炼，采用初始升温至1400℃，到温精炼5分钟，静止5分钟后降温至900℃浇筑；真空度保证10-2托；惰性气体保护下的熔炼，得到Ni质量含量在50.90%的镍钛形状记忆合金锭。
步骤2、将镍钛形状记忆合金锭放置于加热炉中经过900℃热处理，30分钟后进行锻造处理，从圆至方，锻至30mm厚度的方块后进行固型冷却。
步骤3、将步骤2冷却后的合金进行轧制，每次采用0.5mm的轧制量，使材料内部形成大量位错，轧制成3.0mm的板材。
步骤4、根据不同使用情况切割板材尺寸，对切割后的材料进行580℃、3h的热处理工艺，得到NiTi形状记忆合金减隔振垫片。
步骤5、将步骤4的NiTi形状记忆合金减隔振垫片用聚氨酯胶水粘附在一起，得到用于齿轮传动装置的记忆合金高阻尼减隔振垫片。
表1 实施例1-3的测试结果表。
| 序号 | Af值 | 置于隔振支架底部，100Hz隔振效果dB | 置于隔振支架底部，50Hz隔振效果dB | 置于隔振支架底部，25Hz隔振效果dB |
| 实施例1 | 55℃ | 10 | 8 | 8 |
| 实施例2 | 58℃ | 15 | 12 | 10 |
| 实施例3 | 57℃ | 13 | 11 | 10 |
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，包括齿轮箱主体和基台, 轮箱主体两侧设置有齿轮箱侧壁支架,其特征在于齿轮箱侧壁支架下端外侧向上凹进,基台上端两侧相应于齿轮箱侧壁支架设置有基台支架, 基台支架上端内侧向下凹进,基台支架上端内侧与齿轮箱侧壁支架下端外侧之间设置有记忆合金高阻尼减隔振垫片;记忆合金高阻尼减隔振垫片上端内侧与上凹进内侧边相接, 记忆合金高阻尼减隔振垫片下端外侧与下凹进内侧边相接;所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为多个,由上至下布置;相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片之间通过环氧树脂连接；螺栓组件穿过齿轮箱侧壁支架、各记忆合金高阻尼减隔振垫片、基台支架进行紧固。
2.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述相邻记忆合金高阻尼减隔振垫片接触面之间对应设置有凹槽和凸块。
3.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述记忆合金高阻尼减隔振垫片为四个，最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽，第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片上端相应于最上端的记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凹槽设置有凸块；第二层记忆合金高阻尼减隔振垫片与第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的接触面为平面，第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片的下端沿横向均布两个凹槽凸块，最下端的记忆合金高阻尼减隔振垫片的上端相应于第三层记忆合金高阻尼减隔振垫片上的凸块设置有凹槽。
4.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述基台包括中部凹槽，齿轮箱主体下部置于中部凹槽内，中部凹槽两侧下端与对应侧凹槽侧壁之间设置有加强筋，基台支架与基台的底板之间设置有支撑梁。
5.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述基台的外轮廓为梯形，基台的底板下端中部设置有下凹槽。
6.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述基台的底板下端四角设置有高度调整机构。
7.根据权利要求6所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述高度调整机构包括套在地脚螺栓上的地脚螺栓座，地脚螺栓与基础结构固定，地脚螺栓座上部通过外螺纹与支撑螺母进行装配，支撑螺母上端与基台的底板的下端相接，通过调整支撑螺母达到调整基台的高度及水平的目的;基台的底板通过支承套筒套在地脚螺栓上，基台的底板上部设有螺母和压紧垫圈，压紧垫圈压在支承套筒上端面上，螺母设置于压紧垫圈上。
8.根据权利要求1所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述记忆合金高阻尼减隔振垫片包括NiTi形状记忆合金减隔振垫片和中间黏附层，黏附层将NiTi形状记忆合金减隔振垫片黏附在一起。
9.根据权利要求8所述一种采用记忆合金高阻尼减隔振垫片的低振动齿轮箱，其特征在于所述NiTi形状记忆合金减隔振垫片由NiTi形状记忆合金材料经过处理工艺形成固定位错和孪晶制成。
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