CN1525081A - 一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于振动控制技术领域。一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，它至少带有一个与被控机器或结构物[4]固定连接的容器[1]，容器[1]中至少带有一个冲击器[2]，容器和冲击器同为球形或同为圆柱形，容器内壁表面与冲击器表面均为平滑连续曲面，容器中带有润滑颗粒材料[3]。润滑颗粒可以是石墨，二硫化钼，等等。润滑颗粒材料与冲击器的质量比为0.001～0.1。阻尼器的对称轴线与被控机器或结构物的振动方向相垂直。本发明既能有效地以不可逆的方式耗散振动能量，使其不会在系统内部传递和转换，又可改变碰撞的性质，起到控制摩擦的作用。本发明可广泛用于振动被动控制，尤其适用于频率低、模态密集的非线性系统的振动控制。

Description

一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器
技术领域：
本发明是一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，属于振动控制技术领域。
背景技术：
大型复杂机械系统，柔性机械系统，空间结构物，海洋平台及高层建筑等工程，都对运动和振动的控制提出了很高的要求。由于这类振动系统的柔性大，基频低，模态密集，具有较强的非线性，使得主动控制建模困难，而且容易受到外部因素干扰，故控制的可靠性难以保证，同时还需要外部能源。因此，非线性阻尼减振被动控制设备及其半主动控制技术日益受到重视，已成为当今国际振动控制领域研究的新热点。作为一种被动控制设备，碰撞阻尼器(包括单体碰撞，多体碰撞以及豆包阻尼等)主要是通过附加质量与被控机器或结构物之间的动量交换来衰减振动的，这种被动控制设备在机床，机器人，透平机械，飞机以及运载火箭等领域具有光明的应用前景。
但是，传统的碰撞阻尼器的共同缺点是缺乏能耗机制，其最高振动衰减率仅为50％左右，尤其是在低频范围内容易激发或放大亚谐振动，制约了碰撞阻尼的发展。中国专利申请号：94248887公开了一种在容器内壁上设置有橡胶圈的冲击阻尼器，其原理与传统的单体碰撞阻尼器和多体碰撞阻尼器类似，这种阻尼器对被控系统仍然保持有较大的能量反弹和传递，在低频范围产生有害的混沌运动，而且只能单向减振。
发明内容：
为了克服上述问题，本发明提出一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器。
一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，它至少带有一个与被控机器或结构物[4]固定连接的容器[1]，容器中至少有一个冲击器[2]，容器和冲击器同为球形或同为圆柱形，容器内壁表面与冲击器表面均采用连续平滑曲面，容器中带有润滑颗粒材料[3]，润滑颗粒可以是石墨，二硫化钼，等等。润滑颗粒材料与冲击器的质量比为0.001～0.1。本发明可以实现下述目标：(1)以不可逆的方式耗散振动能量，使其不能在系统内传递和转换。(2)控制碰撞过程的磨擦作用，因为磨擦会导致动量交换的时滞效应，强化亚谐波振动。当阻尼器受到振动时，容器将带动冲击器与润滑颗粒发生碰撞，这些颗粒材料将产生弹塑性或纯塑性变形或断裂，它可以耗散振动能量，并可改变碰撞的性质，起到调控磨擦的作用。因此，这种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器能有效地控制振动。本发明尤其适用于频率低、模态密集的非线性振动系统的振动控制。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
它包括容器[1]，冲击器[2]，润滑颗粒材料[3]和被控机器或结构物[4]。
具体实施方案：
当被控的机器或结构物振动方向不确定时，容器和冲击器最好选用球形，当振动方向确定时，容器和冲击器最好选用圆柱形，并使阻尼器的对称轴线与被控机器或结构物的振动方向相垂直。润滑材料最好选用石墨，润滑颗粒材料与冲击器的质量比最佳为0.05。阻尼器安装在被控机器或结构物振动最强烈的部位。当被控机器或结构物[4]处于振动状态时，带动阻尼器振动，阻尼器的容器[1]带动冲击器[2]与石墨颗粒[3]发生碰撞，石墨颗粒受到碰撞加载时，产生弹-塑性或纯塑性变形或断裂，同时吸收多余碰撞能量，并改变碰撞的性质，起到控制磨擦的作用，从而有效地控制振动。采用该方案振动衰减率可达70％以上。对于大型复杂被控机器或结构物，可以在不同部位同时固连多个带有润滑颗粒的碰撞阻尼器。
本发明首次在碰撞阻尼器上以颗粒断裂的形式吸收振动能量，并以润滑方式来控制磨擦和低频振动，达到了最佳的振动控制效果。
本发明可广泛用于振动被动控制，尤其适用于频率低、模态密集的非线性系统的振动控制。

Claims (3)

1.一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，它至少带有一个与被控机器或结构物[4]固定连接的容器[1]，容器[1]中至少带有一个冲击器[2]，其特征在于：容器和冲击器同为球形或同为圆柱形，容器内壁表面与冲击器表面均为平滑连续曲面，容器中带有润滑颗粒材料[3]。
2.根据权利要求1所述的一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，其特征在于：所述的润滑颗粒是石墨或二硫化钼颗粒，润滑颗粒材料与冲击器的质量比为0.001～0.1。
3.根据权利要求1，2所述的一种带有润滑颗粒的碰撞阻尼器，其特征于：阻尼器的对称轴线与被控机器或结构物的振动方向相垂直。
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