CN114210784A - 一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置及其阻尼减振设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置及其阻尼减振设计方法，所述卷板装置包括主体结构和内部中空的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述主体结构；所述支撑结构的内部填充有若干阻尼颗粒，所述阻尼颗粒按照材质分为金属颗粒和非金属颗粒，若干金属颗粒中至少部分金属颗粒的粒径与其他金属颗粒的粒径不同，若干非金属颗粒中至少部分非金属颗粒的粒径与其他非金属颗粒的粒径不同。本发明有效利用了支撑结构内部的中空结构，向其内腔中填充金属颗粒和非金属颗粒，通过粒径不同的阻尼颗粒增大卷板装置的阻尼、提高卷板装置的抗振能力从而抑制卷板装置振动，提高了设备加工能力和质量，延长了设备零部件及整机寿命。

Description

一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置及其阻尼减振设计方法

技术领域

本发明属于卷板装置减振技术领域，涉及一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置及其阻尼减振设计方法。

背景技术

卷板装置是一种将金属板材弯曲成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成形设备。根据三点成圆的原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。辊式卷板装置不仅能够卷板，而且还能弯卷各种型材，是不可缺少的通用工艺设备，属于机械制造行业。

卷板装置在卷制板材过程中存在一系列的系统振动，包括板材发生塑性变形时的回弹振动、辊轴工作过程中的弹性变形产生的横向振动和扭转振动、辊轴的运转速度与其临界速度接近或相同时产生的跳动和动力系统运转时产生的振动等，系统振动不仅影响板材卷制质量，造成废品率上升，而且严重时可引起辊轴断裂、动力系统失效和机械结构损坏等问题，大型卷板设备情况更甚，质量及安全问题亟待解决。

传统解决方案一般是在卷板装置设计制造时留出较大的安全余量，如增大辊轴直径、选用机械强度更高的辊轴材质、增大设备整体重量等手段，但是并没有有效降低卷板装置在实际工作中的系统振动，而且还增加了设备的设计制造成本。

CN213001983U公开了一种船用卷板装置的减振装置。该船用卷板装置的减振装置，包括底座，所述底座的顶部固定连接有固定框，所述固定框的内壁开设有第一滑槽，两个第一滑槽上均滑动连接有第一滑块，所述两个第一滑块之间固定连接有横杆，所述横杆的顶部固定连接有第一支撑杆，所述第一支撑杆的顶部固定连接有支撑板。

CN109848260A公开了一种卷板装置用工作平台，包括底板，所述底板的上表面固定连接有两个内部中空的立柱，两个所述立柱的内部底壁均固定连接有两个伸缩杆，四个所述伸缩杆的外表面套设有减振弹簧，左方两个所述伸缩杆的顶部与右方两个所述伸缩杆的顶部均通过挡块固定连接有支撑柱，两个所述支撑柱的顶部均贯穿并延伸至所述立柱的外部。该卷板装置用工作平台，通过设置承载板，当卷板装置在承载板上运行产生较大的振动时，支撑柱在多个减振弹簧的弹力作用下对承载板及卷板装置进行有效的减振，把卷板装置的振动幅度降到最小，避免了卷板装置运行自身产生的振动对其造成卷材精度的影响，由此起到了减振的效果。

CN107971373A公开了一种石油天然气管道专用卷板装置，其结构包括导向装置、上辊、倒头、右辊、左辊、第一涡轮装配、第一支撑架、基座、升降电机、传动装配、螺杆、第二涡轮装配、第二支撑架、减振座、主电动机、防尘罩、控制器、倒U架、压辊轴，基座的顶面一端与第一支撑架的底面固定连接，基座的顶面另一端与第二支撑架的底面相连接，第一支撑架与第二支撑架相互平行并且两者均垂直于基座，本发明一种石油天然气管道专用卷板装置的有益效果：该卷板装置设置有导向装置，能够在板材进入卷板装置时对板材进行正确引导进料，避免板材发生位移等不正的情况下进料，能够在保证产品质量的同时保证管道的生产进度。

卷板装置的主机架、主底座、副机架和副底座等结构是板材卷制过程中振动传递的主要路径，单纯增大这些结构的重量也是一种抑振途径，但是无法有效减弱振动产生能量，增大重量的方法容易造成整机共振的产生，危害更甚，而且还会增加设备加工制造成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置及其阻尼减振设计方法，本发明提供的基于颗粒阻尼减振的卷板装置有效利用了支撑结构内部的中空结构，向其内腔中填充金属颗粒和非金属颗粒，通过粒径不同的阻尼颗粒增大卷板装置的阻尼、提高卷板装置的抗振能力从而抑制卷板装置振动，提高了设备加工能力和质量，延长了设备零部件及整机寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置，所述卷板装置包括主体结构和内部中空的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述主体结构；

所述支撑结构的内部填充有若干阻尼颗粒，所述阻尼颗粒按照材质分为金属颗粒和非金属颗粒，若干金属颗粒中至少部分金属颗粒的粒径与其他金属颗粒的粒径不同，若干非金属颗粒中至少部分非金属颗粒的粒径与其他非金属颗粒的粒径不同。

本发明提供的基于颗粒阻尼减振的卷板装置有效利用了支撑结构内部的中空结构，向其内腔中填充金属颗粒和非金属颗粒，通过粒径不同的阻尼颗粒增大卷板装置的阻尼、提高卷板装置的抗振能力从而抑制卷板装置振动，能有效提高整机模态阻尼比，大幅提高振动产生的能量在机架传递路径上的衰减量，有效抑制卷板装置相关部件的疲劳破坏，不仅可以提高设备加工能力和质量，延长设备零部件及整机寿命，还可以降低设备制造成本，为企业节本增效。

作为本发明一种优选的技术方案，所述阻尼颗粒的填充率为90～99％，例如可以是90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述金属颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99，例如可以是0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或0.99，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述金属颗粒的表面恢复系数为0.5～1，例如可以是0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述非金属颗粒的表面摩擦因子为0.7～0.99，例如可以是0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或0.99，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述非金属颗粒的表面恢复系数为0.6～1，例如可以是0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明一种优选的技术方案，若干金属颗粒中按照粒径大小分为金属小颗粒和金属大颗粒。

优选地，所述金属小颗粒的粒径为1.5～3mm，例如可以是1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述金属大颗粒的粒径为4～5mm，例如可以是4.0mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm或5.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述金属颗粒包括铁颗粒。

作为本发明一种优选的技术方案，若干非金属颗粒中按照粒径大小分为非金属小颗粒和非金属大颗粒。

优选地，所述非金属小颗粒的粒径为1.0～2.5mm，例如可以是1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或2.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述非金属大颗粒的粒径为3.0～4.0mm，例如可以是3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述非金属大颗粒包括石英颗粒。

作为本发明一种优选的技术方案，所述支撑结构内部通过隔板分隔形成若干填充腔，所述填充腔呈矩阵排布形成立体格栅结构，每一所述填充腔内填充同类阻尼颗粒。

在水平方向上的同一层填充腔内，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充每一个填充腔，形成小颗粒填充层；在相邻的另一层填充腔内，金属大颗粒和非金属大颗粒交替填充每一个填充腔，形成大颗粒填充层；所述小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布。

在竖直方向的同一列填充腔内，金属颗粒和非金属颗粒交替填充每一个填充腔。

卷板机在工作时由于多个振源叠加的效果，致使卷板机整体振动情况复杂，频率分布范围较广。因此，采用本发明提供的阻尼颗粒填充方式，可以有效降低卷板机在不同频段的振动。

作为本发明一种优选的技术方案，所述支撑结构包括底座和固定于底座上的机架，所述机架用于支撑主体结构。

优选地，所述底座分为主底座和副底座，所述机架分为主机架和副机架，所述主底座上固定有所述主机架，所述副底座上固定有所述副机架，所述主机架和副机架分别用于支撑主体结构的不同部分。

作为本发明一种优选的技术方案，所述主体结构包括相互平行的一个上辊和两个下辊，所述下辊并排设置于上辊下方的两侧；所述上辊两端分别连接抬辊机构和升压辊机构，所述升压辊机构用于驱动上辊抬升；所述下辊一端连接主电机组，所述主电机组带动两个下辊旋转。

优选地，所述升压辊机构电性连接升压辊电机，所述升压辊电机驱动升压辊机构抬升上辊。

优选地，所述主电机组与下辊之间接入减速器。

优选地，所述主电机组、减速器和抬辊机构固定于所述副机架上。

优选地，所述上辊、下辊、升压辊电机和升压辊机构固定于所述主机架上。

卷板装置的主机架、主底座、副机架和副底座等结构是板材卷制过程中振动传递的主要路径，单纯增大这些结构的重量也是一种抑振途径，但是无法有效减弱振动产生能量，增大重量的方法容易造成整机共振的产生，危害更甚，而且还会增加设备加工制造成本。因此，合理利用上述结构内部形成的空间，进行阻尼颗粒填充，可以有效降低整机的振动。由于主机架、主底座、副机架和副底座的内部空间较大，为实现颗粒阻尼的减振效果最大化，需要对这些结构重新设计，并在其空间内部合理设置隔板，形成若干独立的阻尼颗粒填充空间。隔板的固定方式除了焊接，还可以是螺栓连接，铆接等。

第二方面，本发明提供了一种卷板装置的阻尼减振设计方法，所述阻尼减振设计方法包括：

对未填充阻尼颗粒的卷板装置进行振动测试，根据采集的振动频率和振幅数据计算得到理论阻尼颗粒填充量，按照理论阻尼颗粒填充量对卷板装置模型支撑结构内填充阻尼颗粒并进行阻尼实验，如果达到理想的减振效果，则按照当前的理论阻尼颗粒填充量向卷板装置的支撑结构内部填充金属颗粒和非金属颗粒，否则重新计算阻尼颗粒填充量。

作为本发明一种优选的技术方案，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程包括：

采用纵向隔板和横向隔板将支撑结构的内部空腔分割为若干矩阵排列的格栅结构填充腔，每一个填充腔内填充金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒或非金属大颗粒的其中一种。

在同一层填充腔中，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充在同一层填充腔中形成小颗粒填充层，在相邻的一层填充腔中，金属大颗粒和非金属大颗粒填充在同一层填充腔中形成大颗粒填充层，小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布。

在同一列填充腔中，金属颗粒和非金属颗粒交替填充。

作为本发明一种优选的技术方案，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程具体包括如下步骤：

(Ⅰ)在支撑结构的内部底层通过若干纵向隔板分隔形成若干水平填充腔，在第一层填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；或者在第一层填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；

(Ⅱ)第一层水平填充腔全部填充完成后，在填充层上覆盖水平隔板，并在水平隔板上设置若干纵向隔板形成若干水平填充腔，如果第一层为小颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；如果第一层为大颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；

(Ⅲ)由下至上交替填充小颗粒和大颗粒，形成交替分布的小颗粒填充层和大颗粒填充层，在填充过程中，竖直方向的同一列填充腔内交替填充金属颗粒和非金属颗粒，以此类推，直至填满支撑结构的内部空腔。

示例性地，本发明提供了一种阻尼减振设计的具体操作流程，包括如下步骤：

步骤A，对未填充阻尼颗粒的卷板装置进行振动测试；

步骤B，采集卷板装置振动频率和振幅数据；

步骤C，根据振动频率和振幅数据进行计算获取理论阻尼颗粒填充量；

步骤D，构建卷板装置模型，按照理论阻尼颗粒填充量将四种规格的阻尼颗粒(金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒和非金属大颗粒)填充卷板装置模型内部，对卷板装置模型进行阻尼试验；

步骤E，对卷板装置模型进行阻尼试验，检测理论阻尼颗粒填充量是否达到理想减振效果，若是，则进入步骤F，若否，则返回步骤B；

步骤F，在前述工作基础上，对卷板装置的支撑结构进行重新设计，并在卷板装置的主机架、主底座、副机架和副底座的内部结构进行合理的空间划分，为安装隔板做准备；

步骤G，准备隔板(包括横向隔板和纵向隔板)，隔板材料与机架材料相同，其尺寸符合设计要求；

步骤H，准备四种规格的阻尼颗粒(金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒和非金属大颗粒)，分装成重量相同的若干袋，并做好标示；

步骤I，对相邻两层的位于对角线的两个填充腔填充同一材质的阻尼颗粒；

步骤J，阻尼颗粒按照一层小颗粒(同一层中，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充)和一层大颗粒(同一层中，金属大颗粒和非金属大颗粒交替填充)的方式交替填充；

步骤I和步骤J的具体的操作是：

(1)在支撑结构的内部底层通过若干纵向隔板分隔形成若干水平填充腔，在第一层填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；或者在第一层填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；

(2)第一层水平填充腔全部填充完成后，在填充层上覆盖水平隔板，并在水平隔板上设置若干纵向隔板形成若干水平填充腔，如果第一层为小颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；如果第一层为大颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；

(3)由下至上交替填充小颗粒和大颗粒，形成交替分布的小颗粒填充层和大颗粒填充层，在填充过程中，竖直方向的同一列填充腔内交替填充金属颗粒和非金属颗粒，以此类推，直至填满支撑结构的内部空腔；

步骤K，大颗粒(包括金属大颗粒和非金属大颗粒)和小颗粒(包括金属小颗粒和非金属小颗粒)填充的重量比在1/5～1/4；

步骤L，阻尼颗粒的填充率为90～99％；

步骤M，填充完毕后，在顶层的填充腔上方焊接顶盖，顶盖与机架连接处以断续焊方式焊接，未焊接处要求不能进水和杂物，保证内部空气可以排出；

步骤N，所有机架阻尼颗粒填充完成后，按照整机设计要求，进行卷板装置主体结构的安装调试工作；

步骤O，对填充了阻尼颗粒的卷板装置进行全面振动检测以确定最终效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的基于颗粒阻尼减振的卷板装置有效利用了支撑结构内部的中空结构，向其内腔中填充金属颗粒和非金属颗粒，通过粒径不同的阻尼颗粒增大卷板装置的阻尼、提高卷板装置的抗振能力从而抑制卷板装置振动，能有效提高整机模态阻尼比，大幅提高振动产生的能量在机架传递路径上的衰减量，有效抑制卷板装置相关部件的疲劳破坏，不仅可以提高设备加工能力和质量，延长设备零部件及整机寿命，还可以降低设备制造成本，为企业节本增效。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式提供的卷板装置的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式提供的阻尼减振设计的流程图；

图3为本发明一个具体实施方式提供的阻尼颗粒的填充示意图。

其中，1-上辊；2-下辊；3-升压辊机构；4-主底座；5-主机架；6-升压辊电机；7-副机架；8-副底座；9-主电机组；10-减速器；11-抬辊机构。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置，所述卷板装置如图1所示，包括主体结构和内部中空的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述主体结构；

所述支撑结构的内部填充有若干阻尼颗粒，所述阻尼颗粒按照材质分为金属颗粒和非金属颗粒，若干金属颗粒中至少部分金属颗粒的粒径与其他金属颗粒的粒径不同，若干非金属颗粒中至少部分非金属颗粒的粒径与其他非金属颗粒的粒径不同。

本发明提供的基于颗粒阻尼减振的卷板装置有效利用了支撑结构内部的中空结构，向其内腔中填充金属颗粒和非金属颗粒，通过粒径不同的阻尼颗粒增大卷板装置的阻尼、提高卷板装置的抗振能力从而抑制卷板装置振动，能有效提高整机模态阻尼比，大幅提高振动产生的能量在机架传递路径上的衰减量，有效抑制卷板装置相关部件的疲劳破坏，不仅可以提高设备加工能力和质量，延长设备零部件及整机寿命，还可以降低设备制造成本，为企业节本增效。

进一步地，所述阻尼颗粒的填充率为90～99％。

进一步地，所述金属颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99，所述金属颗粒的表面恢复系数为0.5～1。所述非金属颗粒的表面摩擦因子为0.7～0.99，所述非金属颗粒的表面恢复系数为0.6～1。

进一步地，若干金属颗粒中按照粒径大小分为金属小颗粒和金属大颗粒，所述金属小颗粒的粒径为1.5～3mm，所述金属大颗粒的粒径为4～5mm；可选地，所述金属颗粒包括铁颗粒。

进一步地，若干非金属颗粒中按照粒径大小分为非金属小颗粒和非金属大颗粒，所述非金属小颗粒的粒径为1.0～2.5mm，所述非金属大颗粒的粒径为3.0～4.0mm；可选地，所述非金属大颗粒包括石英颗粒。

进一步地，所述支撑结构内部通过隔板分隔形成若干填充腔，所述填充腔呈矩阵排布形成立体格栅结构，每一所述填充腔内填充同类阻尼颗粒。

如图3所示，在水平方向上的同一层填充腔内，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充每一个填充腔，形成小颗粒填充层；在相邻的另一层填充腔内，金属大颗粒和非金属大颗粒交替填充每一个填充腔，形成大颗粒填充层；所述小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布。在竖直方向的同一列填充腔内，金属颗粒和非金属颗粒交替填充每一个填充腔。

卷板机在工作时由于多个振源叠加的效果，致使卷板机整体振动情况复杂，频率分布范围较广。因此，采用本发明提供的阻尼颗粒填充方式，可以有效降低卷板机在不同频段的振动。

进一步地，所述支撑结构包括底座和固定于底座上的机架，所述机架用于支撑主体结构。

进一步地，所述底座分为主底座4和副底座8，所述机架分为主机架5和副机架7，所述主底座4上固定有所述主机架5，所述副底座8上固定有所述副机架7，所述主机架5和副机架7分别用于支撑主体结构的不同部分。

进一步地，所述主体结构包括相互平行的一个上辊1和两个下辊2，所述下辊2并排设置于上辊1下方的两侧；所述上辊1两端分别连接抬辊机构11和升压辊机构3，所述升压辊机构3用于驱动上辊1抬升；所述下辊2一端连接主电机组9，所述主电机组9带动两个下辊2旋转。

进一步地，所述升压辊机构3电性连接升压辊电机6，所述升压辊电机6驱动升压辊机构3抬升上辊1。

进一步地，所述主电机组9与下辊2之间接入减速器10。

进一步地，所述主电机组9、减速器10和抬辊机构11固定于所述副机架7上。

进一步地，所述上辊1、下辊2、升压辊电机6和升压辊机构3固定于所述主机架5上。

卷板装置的主机架5、主底座4、副机架7和副底座8等结构是板材卷制过程中振动传递的主要路径，单纯增大这些结构的重量也是一种抑振途径，但是无法有效减弱振动产生能量，增大重量的方法容易造成整机共振的产生，危害更甚，而且还会增加设备加工制造成本。因此，合理利用上述结构内部形成的空间，进行阻尼颗粒填充，可以有效降低整机的振动。由于主机架5、主底座4、副机架7和副底座8的内部空间较大，为实现颗粒阻尼的减振效果最大化，需要对这些结构重新设计，并在其空间内部合理设置隔板，形成若干独立的阻尼颗粒填充空间。隔板的固定方式除了焊接，还可以是螺栓连接，铆接等。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种卷板装置的阻尼减振设计方法，所述阻尼减振设计方法包括：

对未填充阻尼颗粒的卷板装置进行振动测试，根据采集的振动频率和振幅数据计算得到理论阻尼颗粒填充量，按照理论阻尼颗粒填充量对卷板装置模型支撑结构内填充阻尼颗粒并进行阻尼实验，如果达到理想的减振效果，则按照当前的理论阻尼颗粒填充量向卷板装置的支撑结构内部填充金属颗粒和非金属颗粒，否则重新计算阻尼颗粒填充量。

进一步地，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程包括：

采用纵向隔板和横向隔板将支撑结构的内部空腔分割为若干矩阵排列的格栅结构填充腔，每一个填充腔内填充金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒或非金属大颗粒的其中一种。

在同一层填充腔中，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充在同一层填充腔中形成小颗粒填充层，在相邻的一层填充腔中，金属大颗粒和非金属大颗粒填充在同一层填充腔中形成大颗粒填充层，小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布。

在同一列填充腔中，金属颗粒和非金属颗粒交替填充。

进一步地，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程具体包括如下步骤：

(Ⅰ)在支撑结构的内部底层通过若干纵向隔板分隔形成若干水平填充腔，在第一层填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；或者在第一层填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；

(Ⅱ)第一层水平填充腔全部填充完成后，在填充层上覆盖水平隔板，并在水平隔板上设置若干纵向隔板形成若干水平填充腔，如果第一层为小颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；如果第一层为大颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；

(Ⅲ)由下至上交替填充小颗粒和大颗粒，形成交替分布的小颗粒填充层和大颗粒填充层，在填充过程中，竖直方向的同一列填充腔内交替填充金属颗粒和非金属颗粒，以此类推，直至填满支撑结构的内部空腔。

示例性地，如图2所示，本发明提供了一种阻尼减振设计的具体操作流程，包括如下步骤：

步骤A，对未填充阻尼颗粒的卷板装置进行振动测试；

步骤B，采集卷板装置振动频率和振幅数据；

步骤C，根据振动频率和振幅数据进行计算获取理论阻尼颗粒填充量；

步骤D，构建卷板装置模型，按照理论阻尼颗粒填充量将四种规格的阻尼颗粒(金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒和非金属大颗粒)填充卷板装置模型内部，对卷板装置模型进行阻尼试验；

步骤E，对卷板装置模型进行阻尼试验，检测理论阻尼颗粒填充量是否达到理想减振效果，若是，则进入步骤F，若否，则返回步骤B；

步骤F，在前述工作基础上，对卷板装置的支撑结构进行重新设计，并在卷板装置的主机架5、主底座4、副机架7和副底座8的内部结构进行合理的空间划分，为安装隔板做准备；

步骤G，准备隔板(包括横向隔板和纵向隔板)，隔板材料与机架材料相同，其尺寸符合设计要求；

步骤H，准备四种规格的阻尼颗粒(金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒和非金属大颗粒)，分装成重量相同的若干袋，并做好标示；

步骤I，对相邻两层的位于对角线的两个填充腔填充同一材质的阻尼颗粒；

步骤J，阻尼颗粒按照一层小颗粒(同一层中，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充)和一层大颗粒(同一层中，金属大颗粒和非金属大颗粒交替填充)的方式交替填充；

步骤I和步骤J的具体的操作是：

(1)在支撑结构的内部底层通过若干纵向隔板分隔形成若干水平填充腔，在第一层填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；或者在第一层填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；

(2)第一层水平填充腔全部填充完成后，在填充层上覆盖水平隔板，并在水平隔板上设置若干纵向隔板形成若干水平填充腔，如果第一层为小颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；如果第一层为大颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；

(3)由下至上交替填充小颗粒和大颗粒，形成交替分布的小颗粒填充层和大颗粒填充层，在填充过程中，竖直方向的同一列填充腔内交替填充金属颗粒和非金属颗粒，以此类推，直至填满支撑结构的内部空腔；

步骤K，大颗粒(包括金属大颗粒和非金属大颗粒)和小颗粒(包括金属小颗粒和非金属小颗粒)填充的重量比在1/5～1/4；

步骤L，阻尼颗粒的填充率为90～99％；

步骤M，填充完毕后，在顶层的填充腔上方焊接顶盖，顶盖与机架连接处以断续焊方式焊接，未焊接处要求不能进水和杂物，保证内部空气可以排出；

步骤N，所有机架阻尼颗粒填充完成后，按照整机设计要求，进行卷板装置主体结构的安装调试工作；

步骤O，对填充了阻尼颗粒的卷板装置进行全面振动检测以确定最终效果。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种基于颗粒阻尼减振的卷板装置，其特征在于，所述卷板装置包括主体结构和内部中空的支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述主体结构；

所述支撑结构的内部填充有若干阻尼颗粒，所述阻尼颗粒按照材质分为金属颗粒和非金属颗粒，若干金属颗粒中至少部分金属颗粒的粒径与其他金属颗粒的粒径不同，若干非金属颗粒中至少部分非金属颗粒的粒径与其他非金属颗粒的粒径不同。

2.根据权利要求1所述的卷板装置，其特征在于，所述阻尼颗粒的填充率为90～99％；

优选地，所述金属颗粒的表面摩擦因子为0.5～0.99；

优选地，所述金属颗粒的表面恢复系数为0.5～1；

优选地，所述非金属颗粒的表面摩擦因子为0.7～0.99；

优选地，所述非金属颗粒的表面恢复系数为0.6～1。

3.根据权利要求1或2所述的卷板装置，其特征在于，若干金属颗粒中按照粒径大小分为金属小颗粒和金属大颗粒；

优选地，所述金属小颗粒的粒径为1.5～3mm；

优选地，所述金属大颗粒的粒径为4～5mm；

优选地，所述金属颗粒包括铁颗粒。

4.根据权利要求1-3任一项所述的卷板装置，其特征在于，优选地，若干非金属颗粒中按照粒径大小分为非金属小颗粒和非金属大颗粒；

优选地，所述非金属小颗粒的粒径为1.0～2.5mm；

优选地，所述非金属大颗粒的粒径为3.0～4.0mm；

优选地，所述非金属大颗粒包括石英颗粒。

5.根据权利要求1-4任一项所述的卷板装置，其特征在于，所述支撑结构内部通过隔板分隔形成若干填充腔，所述填充腔呈矩阵排布形成立体格栅结构，每一所述填充腔内填充同类阻尼颗粒；

在水平方向上的同一层填充腔内，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充每一个填充腔，形成小颗粒填充层；在相邻的另一层填充腔内，金属大颗粒和非金属大颗粒交替填充每一个填充腔，形成大颗粒填充层；所述小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布；

在竖直方向的同一列填充腔内，金属颗粒和非金属颗粒交替填充每一个填充腔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的卷板装置，其特征在于，所述支撑结构包括底座和固定于底座上的机架，所述机架用于支撑主体结构；

优选地，所述底座分为主底座和副底座，所述机架分为主机架和副机架，所述主底座上固定有所述主机架，所述副底座上固定有所述副机架，所述主机架和副机架分别用于支撑主体结构的不同部分。

7.根据权利要求1-6任一项所述的卷板装置，其特征在于，所述主体结构包括相互平行的一个上辊和两个下辊，所述下辊并排设置于上辊下方的两侧；所述上辊两端分别连接抬辊机构和升压辊机构，所述升压辊机构用于驱动上辊抬升；所述下辊一端连接主电机组，所述主电机组带动两个下辊旋转；

优选地，所述升压辊机构电性连接升压辊电机，所述升压辊电机驱动升压辊机构抬升上辊；

优选地，所述主电机组与下辊之间接入减速器；

优选地，所述主电机组、减速器和抬辊机构固定于所述副机架上；

优选地，所述上辊、下辊、升压辊电机和升压辊机构固定于所述主机架上。

8.一种权利要求1-7任一项所述的卷板装置的阻尼减振设计方法，其特征在于，所述阻尼减振设计方法包括：

对未填充阻尼颗粒的卷板装置进行振动测试，根据采集的振动频率和振幅数据计算得到理论阻尼颗粒填充量，按照理论阻尼颗粒填充量对卷板装置模型支撑结构内填充阻尼颗粒并进行阻尼实验，如果达到理想的减振效果，则按照当前的理论阻尼颗粒填充量向卷板装置的支撑结构内部填充金属颗粒和非金属颗粒，否则重新计算阻尼颗粒填充量。

9.根据权利要求8所述的阻尼减振设计方法，其特征在于，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程包括：

采用纵向隔板和横向隔板将支撑结构的内部空腔分割为若干矩阵排列的格栅结构填充腔，每一个填充腔内填充金属小颗粒、金属大颗粒、非金属小颗粒或非金属大颗粒的其中一种；

在同一层填充腔中，金属小颗粒和非金属小颗粒交替填充在同一层填充腔中形成小颗粒填充层，在相邻的一层填充腔中，金属大颗粒和非金属大颗粒填充在同一层填充腔中形成大颗粒填充层，小颗粒填充层和大颗粒填充层在竖直方向上交替分布；

在同一列填充腔中，金属颗粒和非金属颗粒交替填充。

10.根据权利要求8或9所述的阻尼减振设计方法，其特征在于，所述金属颗粒和非金属颗粒的填充过程具体包括如下步骤：

(Ⅰ)在支撑结构的内部底层通过若干纵向隔板分隔形成若干水平填充腔，在第一层填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；或者在第一层填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；

(Ⅱ)第一层水平填充腔全部填充完成后，在填充层上覆盖水平隔板，并在水平隔板上设置若干纵向隔板形成若干水平填充腔，如果第一层为小颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属大颗粒和非金属大颗粒，形成大颗粒填充层；如果第一层为大颗粒填充层，则在第二层水平填充腔中交替填充金属小颗粒和非金属小颗粒，形成小颗粒填充层；

(Ⅲ)由下至上交替填充小颗粒和大颗粒，形成交替分布的小颗粒填充层和大颗粒填充层，在填充过程中，竖直方向的同一列填充腔内交替填充金属颗粒和非金属颗粒，以此类推，直至填满支撑结构的内部空腔。

Images