CN114112275A - 一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，电磁作动器作为振动源，通过阻振义体，支撑板件连接在作动面板，用于控制振动力的大小输出以及力的作用频率；阻振义体环抱贴合支撑电磁作动器；第一隔振元件组、隔振中间基座、第二隔振元件组组成双层隔振装置，并连接电磁作动器，用于振动源在双层隔振装置中的横向传递；三向振动加速度传感器安装在第一隔振元件、第二隔振元件组的底座处，并通过传感线连接信号采集与数据分析装置。本发明能阻断振动的垂向传递，横向提供10Hz～10kHz的低频、中高频振动输入，并能实时采集振动在双层隔振系统中横向传递的特征信号并进行数据分析。
Description
技术领域
本发明涉及振动传递路径技术研究领域，特别涉及一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置。
背景技术
船舶工业领域，船舶上各型机电设备的振动与噪声问题是专家学者们长久以来一直研究的方向。
船舶机舱内，主推进装置、柴油发电机、辅汽轮机、各泵组等主、辅机设备运行时均会产生不小的振动。这些主、辅机设备产生的振动若不研究控制，轻则影响设备自身的使用可靠性，重则影响船舶整体的结构稳性，降低其机动能力等各项性能。
关于设备振动的研究通常从振动源、振动传递路径和振动受体三个方面行进。振动源研究方面，各相关单位积极开展低振低噪机电设备研制工作；振动受体方面研究较少，振动受体通常有承受面广、现有控制技术缺乏等特点；振动传递路径是目前厄待研究的方面，目前常用的传递路径减振措施是增加设备底座的刚性程度和具体尺寸，研究表明，增加机电设备基座面板的厚度，可以有效地减少机电设备的自身振动，但是会令结构受体接受到更多传递来的振动能量。
中国专利公开号CN104044724B中公开了一种船舶复合减振基座，主要有基座主体，包括：面板、肘板和腹板，基座主体表面敷设有阻尼涂层，基座主体下端由腔内放置隔振填充物的空心阻振体支撑。该发明利用阻抗失配阻振、颗粒减振和阻尼减振等技术，加剧振动波在基座主体结构中的波形转换和反射以抑制能传递，做到在给动力装置提供支撑的同时消耗传递路径上的振动能量，实现多重复合减振，提高基座结构的减振效率。
上述专利文献介绍的发明实施例，是目前较为完整的传递路径研究成果的应用案例，但其对振动传递路径的研究局限在垂向的传递上。目前暂无成体系的振动横向传递的研究成果及应用案例，需就此进行研究，并探索复杂系统中振动的多维路径传递特性；本发明提出一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，旨在使用实验传递路径分析方法，探究振动系统中振动横向传递的特性。
发明内容
针对现有振动传递路径的研究多存在于垂向的传递上，本发明提出了一种研究振动横向传递特性的试验装置，旨在探究振动系统中振动横向传递的特性，最终实现对复杂系统中振动的多维路径传递特性的研究与探索。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，包括电磁作动器，阻振义体，支撑板件，作动面板，第一隔振元件组，隔振中间基座，第二隔振元件组，三向振动加速度传感器，信号采集与数据分析装置；
所述电磁作动器作为振动源，通过阻振义体，支撑板件连接在作动面板，用于将输入的电能转化为机械能，并控制振动力的大小输出以及力的作用频率；所述阻振义体由聚氨酯混合浇铸而成，环抱贴合支撑电磁作动器，用于输出横向振动；
所述第一隔振元件组、隔振中间基座、第二隔振元件组组成双层隔振装置，并连接电磁作动器，用于振动源在双层隔振装置中的横向传递；
所述三向振动加速度传感器安装在第一隔振元件、第二隔振元件组的底座处，并通过传感线连接信号采集与数据分析装置，用于实时提取该解耦试验装置在振动横向传递对比试验中振动横向传递特性的特征信号，并对横向传递对比试验中振动横向传递特性的特征信号进行数据分析。
进一步，所述电磁作动器提供10Hz～10kHz的低频、中高频振动的输入。
进一步，所述支撑板件是由两块板材和三块三角支撑板件相互焊接而成。
进一步，所述作动面板与电磁作动器通过螺纹连接。
进一步，所述第一隔振元件组和第二隔振元件组的隔振元件数量各为4个，均长边垂直于地面布置，并采用在对比试验中用不同固有频率的橡胶隔振器或刚体替换进行验证。
进一步，所述隔振中间基座由槽钢焊接而成，与隔振元件组连接处焊接有垫板。
进一步，所述第一隔振元件组正垂向额定载荷下静变形0～10mm，正垂向动刚度1～1kN/mm。
进一步，所述第二隔振元件组正垂向额定载荷下静变形0～6mm，正垂向动刚度1～5kN/mm。
本发明的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置具有的优点和有益效果：
1)本发明应用了由聚氨酯材料浇铸而成的阻振义体，在阻振义体处垂向振动能够降低12dB，满足工程意义上振动的物理解耦，认为电磁作动器提供的是横向振动输入；聚氨酯阻振义体强度高于常用橡胶材料20％～50％，避免了弹性支撑减阻振元件使用寿命短、稳定性差的缺陷，保证了作动器的作用精度。
2)本发明应用了电磁作动器作为振动源，能够有效提供10Hz～10kHz的低频、中高频振动的输入，从而满足对不同运行设备输入振动的模拟。
3)本发明的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置用于提取振动系统中振动横向传递的特性，采集振动横向传递的特征信号并进行数据分析。
4)本发明应用了由第一隔振元件组、隔振中间基座、第二隔振元件组组成的双层隔振装置，能够研究振动系统在双层隔振中横向传递的特性。
附图说明
图1是实现振动横向传递特性提取解耦试验装置的结构示意图；
图2是实现振动横向传递特性提取解耦试验装置作动系统的正视图；
图3是阻振义体的示意图；
其中：(a)主体结构主剖面，(b)单体结构主剖面，(c)单体结构侧剖面；
图4是支撑板件的三视图；
其中：(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图；
图5是隔振中间基座的剖视图；
图1、图2中：1-电磁作动器；2-阻振义体；3-支撑板件；4-作动面板；5-第一隔振元件组；6-隔振中间基座；7-第二隔振元件组；8-三向振动加速度传感器；9-信号采集与数据分析装置；10-作用壁面；
图3中：2(A)-阻振义体边I；2(B)-阻振义体边II；2(C)-阻振义体边III；2(D)-阻振义体边IV；2(E)-阻振义体边V；
图4中：3(A)-支撑板件背板；3(B)-支撑板件面板；3(C)-支撑板件斜支撑板；
图5中：6(A)-隔振中间基座槽钢I；6(B)-隔振中间基座槽钢II；6(C)-隔振中间基座支撑板筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做更详细地描述，进一步阐述本发明，应理解实施例仅用于说明说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明的文件内容之后，本领域技术人员对本发明的各种等效替代的修改均落于本申请所保护的范围。
如图1、图2所示，一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，主要由作动系统、振动传递路径系统和振动特性采集及分析系统三部分组成。
其中，作动系统由电磁作动器1、阻振义体2、支撑板件3和作动面板4构成。电磁作动器1横向作动在作动面板4上，电磁作动器1由阻振义体2直接环抱支撑。
本实施例中，阻振义体2是由聚氨酯材料浇铸而成，如图3中的(a)、(b)、(c)所示，阻振义体2优选阻振义体边I2(A)为81.5mm，阻振义体边III2(C)为61.5mm，阻振义体边II2(B)为半径R＝87.5mm的弧边连接阻振义体边I2(A)、阻振义体边III2(C)两顶点，阻振义体边IV2(D)为35mm，阻振义体边V2(E)为厚度60mm。
本实施例中，如图4中的(a)、(b)、(c)所示，支撑板件3选用Q235钢材，支撑板件3优选160mm×80mm×8mm，带5个Φ9通孔的支撑板件背板3(A)；支撑板件3优选160mm×120mm×8mm，带2个Φ9通孔的支撑板件面板3(B)；支撑板件3优选120mm×30mm的3个三角形支撑板件斜支撑板3(C)。
本实施例中，作动面板4选用Q235钢材，优选360mm×320mm×15mm，带1个M20*1.5螺纹孔、4个Φ14通孔、5个Φ9通孔的作动面板。
振动传递路径系统由第一隔振元件组5、隔振中间基座6和第二隔振元件组7构成。隔振中间基座6有槽钢焊接组成，开有安装第一、二隔振元件组5，7的通孔。
本实施例中，如图5所示，隔振中间基座6由10号槽钢焊接而成，隔振中间基座6优选两条型号10号长度为400mm的隔振中间基座槽钢I6(A)；隔振中间基座6优选两条型号10号长度为195.5mm的隔振中间基座槽钢II6(B)；隔振中间基座6优选8片内嵌于槽钢的隔振中间基座支撑板筋6(C)。
本实施例中，第一隔振元件组5优选正垂向额定载荷下静变形3.5～5.0mm，正垂向动刚度200～300N/mm的BE-60隔振器；第二隔振元件组7优选正垂向额定载荷下静变形1.0～2.0mm，正垂向动刚度1350～1650N/mm的EA-120隔振器。
其中，振动特性采集及分析系统由三向振动加速度传感器8和信号采集与数据分析装置9构成。信号采集与数据分析装置9，置于装置一侧，通过传感线与三向振动加速度传感器8连接，实时采集和分析振动数据信号。
本实施例中，优选AC230-ED型号的三向振动加速度传感器。
本实施例中，优选Smonitor-32N型号的信号采集与数据分析装置。
本发明以电磁作动器为振源，输入振动。由电磁作动器、阻振义体、支撑板件和作动面板构成的作动系统，通过改变电磁作动的振动频率来模拟不同类型的机电设备。作动系统输出横向振动，经由第一隔振元件组、隔振中间基座和第二隔振元件组构成的振动传递路径系统，通过用不同刚度的元件来替换第一、二隔振元件，来研究和分析振动横向传递的特性。由三向振动加速度传感器和信号采集与数据分析装置构成的振动特性采集及分析系统，实时采集和提取振动在振动传递路径系统中各处横向传递的数据特征，并进行相应分析。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。
Claims (8)
1.一种实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于，包括电磁作动器，阻振义体，支撑板件，作动面板，第一隔振元件组，隔振中间基座，第二隔振元件组，三向振动加速度传感器，信号采集与数据分析装置；
所述电磁作动器作为振动源，通过阻振义体，支撑板件连接在作动面板，用于将输入的电能转化为机械能，并控制振动力的大小输出以及力的作用频率；所述阻振义体由聚氨酯混合浇铸而成，环抱贴合支撑电磁作动器，用于输出横向振动；
所述第一隔振元件组、隔振中间基座、第二隔振元件组组成双层隔振装置，并连接电磁作动器，用于振动源在双层隔振装置中的横向传递；
所述三向振动加速度传感器安装在第一隔振元件、第二隔振元件组的底座处，并通过传感线连接信号采集与数据分析装置，用于实时提取该解耦试验装置在振动横向传递对比试验中振动横向传递特性的特征信号，并对横向传递对比试验中振动横向传递特性的特征信号进行数据分析。
2.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述电磁作动器提供10Hz～10kHz的低频、中高频振动的输入。
3.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述支撑板件是由两块板材和三块三角支撑板件相互焊接而成。
4.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述作动面板与电磁作动器通过螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述第一隔振元件组和第二隔振元件组的隔振元件数量各为4个，均长边垂直于地面布置，并采用在对比试验中用不同固有频率的橡胶隔振器或刚体替换进行验证。
6.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述隔振中间基座由槽钢焊接而成，与隔振元件组连接处焊接有垫板。
7.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述第一隔振元件组正垂向额定载荷下静变形0～10mm，正垂向动刚度1～1kN/mm。
8.根据权利要求1所述的实现振动横向传递特性提取的解耦试验装置，其特征在于：所述第二隔振元件组正垂向额定载荷下静变形0～6mm，正垂向动刚度1～5kN/mm。
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