CN201751626U - 用于消声器系统的无阻尼动力吸振器 - Google Patents
用于消声器系统的无阻尼动力吸振器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，克服现有技术为了达到消声减振的目的而增加动力消耗的缺陷，提供一种无阻尼动力吸振器装置，对汽车消声器系统减振降噪，其要义是，由振动块以及连接振动块与消声器系统的弹簧所构成。所述消声器系统包括消声器、排气管道、消声器挂架以及连接消声器与排气管道的连接套；所述弹簧的刚度为消声器系统的激振力除以振动块的许可振幅所得的值，所述振动块的质量为弹簧的刚度除以消声器系统的固有频率所得的值。本实用新型吸振降噪效果较明显，尤其是不会增加动力消耗；而且结构简单、安装方便，不易损坏，维修容易。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸振器，特别涉及一种用于消声器系统的动力吸振器。
背景技术
在汽车的发动机排气管尾端都装有消声器以减少排气噪声，但是由于排气气流及发动机振动引起消声器及连接管道本身的受激振动，却产生了新的噪声源，而一般消声器仅仅顾及排气产生的噪声，例如中国专利号ZL03232358.1的专利，公开了一种管道补偿消声器,包括本体管、相对移动管、固定板、通气管、内相对移动密封组件和外相对移动密封组件；在相对移动管、内相对移动密封组件与固定板之间形成一个内腔,该内腔通过通气管与大气相通。这种管道补偿消声器由于将消声器和补偿器合二为一,虽说可以消除或降低轴向推力,有利于对气流的消声减振，但对于包括消声器及连接管道的消声器系统的受激振动则不能直接起到减振作用。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是，克服现有技术未能对消声器系统的受激振动进行减振降噪的缺陷，提供一种无阻尼动力吸振器装置，能够对汽车消声器系统减振降噪。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：一种用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，由振动块、连接振动块与消声器系统的弹簧以及外壳所构成。
所述消声器系统包括消声器、排气管道、消声器挂架以及连接消声器与排气管道的连接套。
所述吸振器的工作原理是利用所述振动块在无阻尼状态下受激振动对消声器系统产生附加作用力，调节吸振器的结构参数可使所述附加作用力与消声器系统的主振力的大小相等而方向相反。
设作为主振系统的消声器系统的当量质量为m1，该主振系统的刚度为k1，所述当量质量定义为在一定的外力作用下消声器系统产生的位移量与另一个受相同外力作用产生同样位移量的自由物体的质量相当，则用该自由物体的质量表示消声器系统的当量质量；设吸振器的振动块质量为m2，弹簧刚度为k2；则合成系统的振动方程为
m1 X1〞+(k1+ k2) X1- k2 X2 =F1sinωt
m2 X2〞-k2 X1+k2 X2= 0 （1）
设方程的解为
x1(t)= X1 sinωt, x2(t)=X2sinωt ； （2）
其中ω为主振系统的激振频率，X1为主振系统的振幅，X2为吸振器的振幅，x1(t) 为主振系统的位移量，x2(t)为振动块的位移量；F1为激振力，或称主振力。
将（2）式代入（1）式并解此方程得
X1=（k2-ω2m2）F1／[(k1+ k2-ω2m1)( k2-ω2m2)- k2 2]
X2= k2 F1／[(k1+ k2-ω2m1)( k2-ω2m2)- k2 2] （3）
记ω2 2= k2 / m2，ω2为单独吸振器的固有频率；
当ω=ω2 时，由（3）式可知，主振系统的振幅X1为零，这种状况表明，吸振器作用于主振系统的力恰与主振系统的激振力大小相等且方向相反；可见，只要适当调整 k2及m2 的值就可以达到主振系统振幅为零的目的；换句话说，只要选择一件恰当刚度的弹簧和一件恰当质量的振动块，就能将消声器系统的振幅降为零；当然，这种单自由度的吸振降噪装置只能起到一定的作用，由于不同车型的消声器结构安装不同及车辆运行工况不同等诸多原因，实际消声器的受激振动要复杂得多，但装设合适的吸振器确实能对消声器系统起到较明显的减振降噪的作用。
所述弹簧可以为橡胶弹簧或金属弹簧。
作为优选，所述吸振器的弹簧为金属材料制造的圆柱螺旋弹簧。
作为优选，所述吸振器的弹簧用拉簧，将该拉簧的上端固定连接在消声器系统的适当位置，在拉簧的下方固定连接所述的振动块。
作为另一种优选，所述吸振器的弹簧用压簧，将该压簧利用弹簧座固定连接在消声器系统的适当位置，在压簧的上端固定连接所述的振动块。
所述外壳可以不与吸振器弹簧及振动块接触，仅起到遮盖吸振器的作用；外壳的安装位置随吸振器的设置位置而定，可以固定在机座或消声器的挂架上。
作为优选，吸振器设置在消声器与管道连接的连接套上，吸振弹簧与所述连接套固定连接。
作为优选，所述弹簧的刚度选取为消声器系统的激振力除以振动块的许可振幅所得的值；所述振动块的质量选取为弹簧的刚度除以消声器系统的固有频率平方所得的值。
作为进一步优选，所述弹簧有两件，其中一件弹簧连接振动块的上面与消声器系统的连接套，另一件弹簧连接振动块的下面与吸振器的外壳底部；组合弹簧的刚度为两件弹簧刚度之和。
作为一种最佳方案，所述弹簧有两件，其中一件弹簧连接振动块的上面与消声器系统的连接套；另一件弹簧的一端连接振动块的下面，另一端连接弹簧座，该弹簧座通过调节螺钉与吸振器外壳底部以可调节距离的方式相连接；转动所述调节螺钉，可以通过弹簧座调节弹簧的刚度。
本实用新型的有益效果是：
1．能对消声器系统的受激振动进行减振降噪，吸振降噪效果较明显；
2．结构简单、安装方便；
3．不易损坏，维修容易。
附图说明
图1是本实用新型一种结构示意图；
图2是本实用新型原理示意图；
图3是本实用新型另一种结构示意图；
图4是本实用新型又一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本实用新型作进一步描述。
实施例1：如图1所示，一种用于消声器的无阻尼动力吸振器4，由弹簧41、固定在弹簧41 下端的振动块42、外壳43构成；连接套3将消声器1与排气管2连接，作为主振系统的消声器系统包括消声器1 、排气管2、消声器挂架11以及连接套3；吸振器的外壳43以及弹簧41的上端固定在连接套3的下面；如果消声器系统发生受激振动，则通过拉簧41激发振动块42发生振动，振动块42对消声器系统的主振力产生大小相等方向相反的作用力，使消声器系统减振。
在图2中，m1表示主振系统的当量质量，k1表示主振系统的刚度；m2为吸振器的振动块质量，k2为吸振器的弹簧刚度；x1(t)为主振系统的位移量，x2(t)为吸振块的位移量；F1(t)sinωt为主振力。当主振系统在主振力的作用下产生振动，引起吸振器的弹簧和振动块产生振动，由于优化选定吸振器的弹簧刚度k2和振动块的质量m2 ,使得k2/m2比值的平方根与主振系统的固有频率相等，因此主振系统的振动受到抑制，从而起到减振降噪的效果。吸振器的弹簧用拉簧，安装固定较方便。
实施例2：如图3所示，将振动块42的上面用弹簧44与消声器系统固定连接，将振动块的下面用弹簧45与外壳43固定连接，则吸振器的弹簧总刚度为并联弹簧的刚度之和，设弹簧44的刚度为k21，弹簧45的刚度为k22,吸振器的弹簧总刚度k2=k21+k22。这种吸振器装置的振动块可以不设导向装置。
为了防止振动块振幅过大，取k2等于主振力除以10mm所得的值，同时取m2等于k2除以主振系统固有频率的平方所得的值，此时振动块的振幅约为10mm。
实施例3：如图4所示，将振动块42的上面用弹簧44与消声器系统固定连接，将振动块的下面用弹簧45与弹簧座46固定连接，弹簧座46通过四个调节螺钉47与吸振器外壳43连接，转动调节螺钉47可以通过弹簧座46调节弹簧的刚度，也就是可以调节吸振器的吸振频率。
Claims (4)
1.一种用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，其特征是由振动块以及连接振动块与消声器系统的弹簧所构成。
2.根据权利要求1所述用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，其特征是，所述弹簧为圆柱螺旋弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，其特征是，所述弹簧的刚度为消声器系统的激振力除以振动块的许可振幅所得的值，所述振动块的质量为弹簧的刚度除以消声器系统的固有频率所得的值。
4.根据权利要求1或2所述的用于消声器系统的无阻尼动力吸振器，其特征是，所述吸振器设有外壳；所述弹簧有两件，其中一件弹簧连接振动块的上面与消声器系统的连接套，另一件弹簧连接振动块的下面与吸振器的外壳底部。
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