CN205372008U - 具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座，属于舰船可焊悬臂梁风机基座的设计。本实用新型将分舱竖钢板与原有基座之间插入一块可烧焊的隔振用的夹芯梁板，经此种形变或新材料的引入，达到避免原有烧焊结构基座的隔振“短路无穷大”或由于振动直接短路，分舱竖钢板与悬臂梁基座相背的另一面作为振源，产生对船员不利的次声波。解决了传统工艺中挠性连接与承重难以兼得以及烧焊与“准挠性”连接难以兼得的双重难题。该形状基座主要用于解决舰船悬臂梁风机基座低频隔振及其次声波问题，对舰船或舰艇上其它往复或轮转的基座低频隔振，也具有一定实用性。

Description

具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座

技术领域

本实用新型属于新型可焊悬臂梁轮转机械基座的设计，尤其是涉及具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座。

背景技术

基座，机械或装置安装就位及固定之基础部件，也是与机座相连紧密的部件。基座不同于机座；前者是整体机械或装置之外的基础部件，后者隶属于该整体机械或装置内某一机械上的部件。表1给出包括船舶在内的一些代表性基座的发明。

表1隔振或减振类基座代表性发明

低频减振或隔振历来是振动与噪声控制领域的难题。橡胶钢板或橡胶金属减震器应用历史长并在不断改进与发展，其对高频和中频减振与隔振效果很好；然而，其对低频减振或隔振目前仍无能为力。

所谓的低频，是相对实际轮转或往复振动机械转速或单位时间内往复数的一个相对概念。在通常情况下认为100Hz以下为低频；而对于另外一些转速不高轮转或往复振动较慢机械，50Hz以下被认为低频或20Hz以下被认为低频或10Hz以下被认为低频。

在船舶制造业中，尤其是特种船的制造，振动与噪声控制是永恒的主题。另一方面，特种船内寸土寸金，空间利用率要求非常高。对于通风换气必备的风机，其安装经常采用的方式之一为选用悬臂梁基座，如附图1所示；该悬臂梁与分舱竖立钢板紧密焊接到一起，风机放置远离分舱竖钢板一端，二者之间空隙用于铺放电缆等；该悬臂梁将风机基座与电缆挂架合二为一，由此节省空间和增加易维性。由于可靠性与安全性限制，基座等材质通常选择钢材与钢构结构；由于受承重限制，分舱竖钢板与悬臂梁之间难以采用挠性连接，必须用烧焊方法的刚性连接；以提高强度与承载更多重量。尽管作为轮转机械的风机的机座采用性能优异的橡胶-金属隔振子连接在悬臂梁基座上，使得风机振动传递到悬臂梁基座上振级落差很大，以达到减振与隔振的目的；然而，由于橡胶低频减振受限；风机低频振动传递到悬臂梁基座上并沿着该悬臂梁基座传递到分舱竖钢板，分舱竖钢板另一面作为低频振动辐射面，从而产生低频噪声。例如产生小于20Hz的噪声，该噪声常被称为次声波；尽管该噪声尽管人耳听不见，但该次声波刺激船员器官会使得船员产生诸如“鬼来了”等恐惧感。达到一定强度的次声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。也有人认为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。总之，次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。

为了解决低频减振或隔振缺乏新材料与橡胶钢板或橡胶金属减震器等烧焊(电焊和气焊)橡胶损坏的两方面难题，达到可烧焊，同时又可低频减振或隔振；目前这种新材料已经问世。这种新材料被称之为夹芯梁(metalporouscoresandwichbeams)，其由刚性皮肤(不锈钢或海水钢等材质)与多孔金属阻尼内芯构造而成，如图2。其制备方法在中国专利局公开的CN103586441A号(其申请号为201310506577.5号)的专利文件中有较全面的揭示，然而，将该夹芯梁用于特种船等解决可烧焊同时又可使悬臂梁构件增加低频减振或隔振功效的研究或应用。其尚未见到文章等报道或专利公开。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种新型可焊悬臂梁轮转机械基座，尤其是设计一种具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座。该基座增加了可烧焊，同时又可低频隔振的夹芯梁板，这种设计可成功达到减弱风机传递给分舱竖钢板低频振动烈度，由此降低分舱竖钢板另一面作为低频振动辐射面产生的低频噪声，其包括降低低频噪声中的次声波，并能保证传统承重焊接工艺不变。

本实用新型的新型可焊悬臂梁风机基座是：原有的悬臂梁及其筋板的尺寸与二者的相对结构、风机安装在悬臂梁上的相对位置、选材与烧焊的焊接构造等都无需改变，仅将其与分舱竖钢板焊接位置焊接上一块夹芯梁板，该夹芯梁板竖直方向的高度或长度大于悬臂梁板厚度与竖直筋板高度的总和1厘米至2厘米，该“大于的1至2厘米”为“上露头”；抑或是“丁字形”焊接的悬臂梁板与筋板，前者板厚度与后者高度，这二者的长度总和比夹芯梁竖直方向的长度短1至2厘米，换言之夹芯梁竖直方向的长度比该二者长度总和多出1至2厘米，该“多出1至2厘米”显露在水平方向的悬臂梁上平面的上方，换言之通俗说法的“上露头”；显然，“丁字形”焊接而成的悬臂梁板与筋板下端与该夹芯梁竖直方向的下端为“齐平”，换言之“没露头”；而该夹芯梁宽度与悬臂梁宽度相同并保持“齐平”。该夹芯梁的厚度及其刚性皮肤钢板的厚度与悬臂梁承重及其受到振动冲击力的强度相对应，否则影响隔振效果与基座的可靠性与安全性。

本实用新型的有益效果

本实用新型可焊悬臂梁风机基座，解决了传统工艺遇到的难题，该难题是：

对于分舱竖钢板与悬臂梁基座之间的连接，如果在分舱竖钢板与悬臂梁基座之间插入厚橡胶板隔振，由于橡胶板插入导致不能采用电焊或气焊的方式焊接，只能采用螺栓连接。而该基座同时承担电缆挂架等承重；对于高承重量，该橡胶板的面积与抗压强度都必须足够大或足够高；大块橡胶板必然占据大空间，这与船，特别是特种船，对船内空间追求“寸土寸金”的利用效率相悖。同时，该作为挠性连接或柔性连接的橡胶板的耐压也很难达到承重的要求。

反之，将分舱竖钢板与悬臂梁基座直接烧焊到一起，承重问题与空间利用问题都得到完美解决。然而，这种基座与船体的刚性连接，由于没有挠性连接件或橡胶阻尼件，振动直接短路。隔振的重担推到风机的机座上。由于基座并非隔振基座，使得系统隔振并非二级隔振，只有风机机座的一次隔振；风机机座的一次隔振效果必定有限，悬臂梁递给分舱竖钢板低频振动，使得分舱竖钢板另一面作为低频振动辐射面产生低频噪声，尤其是低频噪声中的次声波，对船员精神状态或情绪损害等负面作用发生。

本实用新型在分舱竖钢板与基座之间插入可烧焊的夹芯梁板，从根本上解决了该难题。从附图4可看从这种隔振系统从一级隔振提升到二级隔振后，分舱竖钢板的低频振动烈度得到大幅度的降低；诸如：从附图4的对照试验看出，对于10Hz频率，其振动烈度降低了50.1％；对于20Hz振动烈度降低了43.6％；从零赫兹到100赫兹的低频段，振动烈度都有显著的降低。噪声控制同行经常说的一个比喻“振动是噪声之母雷同于失败是成功之母”；显然，分舱竖钢板的低频振动烈度得到大幅度的降低，则分舱竖钢板作为低频振动辐射面产生低频噪声，尤其是低频噪声中的次声波，对船员精神状态或情绪损害等负面作用就得到减小。

附图说明

图1为现有的特种船悬臂梁基座及其振动传递与噪声产生机理示意图。

图2是本实用新型利用低频隔振的夹芯梁构造示意图。

图3为本实用新型具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座结构示意图。

图4是本发明具有低频隔振功效的可焊钢构悬臂梁风机基座的低频隔振效果台架对照试验的对比图。

具体实施方式

本实用新型的实施方案，结合图1与图3对照描述如下：图1是现有特种船原有可焊悬臂梁风机基座；图中1为分舱竖钢板；2为悬臂梁的筋板；3为悬臂梁板；三者选材都是钢板并通过烧焊(电焊或气焊)的刚性连接；后二者，抑或是悬臂梁的筋板与悬臂梁板构造成通常所说的“丁字形”悬臂梁基座。4为风机上的橡胶-金属复合隔振机座；5为风机；6为作为轮转机械的风机运转后的振动，尤其是由于橡胶--金属复合隔振机座对低频振动隔振不良，传递到悬臂梁上的低频振动并通过悬臂梁的金属板传递到分舱竖钢板的低频振动传递波。7是分舱竖钢板与悬臂梁基座相背的另一面作为振源，产生对船员不利的次声波。

图3是本实用新型的新型可焊悬臂梁风机基座；图3中的：1为分舱竖钢板；2为筋板；3为悬臂梁板；4为风机上的橡胶-金属复合隔振机座；5为风机；8为夹芯梁板；9是与悬臂梁“丁字形”基座相背的分舱竖钢板的另一面的上作为测量振动的探头；10为分别与分舱竖钢板与悬臂梁“丁字形”基座焊接后的夹芯梁板上平面与悬臂梁板上平面的高度差；11为悬臂梁板的上平面至筋板最下端的高度差，由于筋板下端与夹芯梁板下平面为齐平关系，所以该高度差也可称为“悬臂梁板的上平面至夹芯梁板最下端平面的高度差”。由图1与图3对比可见：

对于本实用新型的新型可焊悬臂梁风机基座是，原有的悬臂梁板3及其筋板2的尺寸与二者的相对结构、风机5安装在悬臂梁板3上的相对位置、选材与烧焊的焊接构造等都无需改变，仅将其与分舱竖钢板1焊接位置焊接上一块夹芯梁板(8，附图3中的“8”，以下同)的板材，该夹芯梁板8竖直方向的高度或长度大于悬臂梁板3厚度与竖直筋板2高度的总和1厘米至2厘米，该“大于的1至2厘米”为“上露头”；抑或是“丁字形”焊接的悬臂梁板3与筋板2，前者板厚度与后者高度，这二者的长度总和比夹芯梁板8竖直方向的长度短1至2厘米，换言之夹芯梁板8竖直方向的长度比该二者长度总和多出1至2厘米，该“多出1至2厘米”显露在水平方向的悬臂梁板3上平面的上方，换言之通俗说法的“上露头”；显然，“丁字形”焊接而成的悬臂梁板3与筋板2底端与该夹芯梁板8竖直方向的底端为“齐平”，换言之“没露头”，抑或是“夹芯梁板8铅直方向的最下端没有在铅直方向筋板2的最下端显露出来并保持齐平”；而该夹芯梁板8在水平方向所呈现出的宽度与悬臂梁板3在水平方向呈现的宽度相同并保持“齐平”。该夹芯梁板8的厚度及其刚性皮肤钢板的厚度与悬臂梁板3承重及其受到振动冲击力的强度相对应，否则影响隔振效果与基座的可靠性与安全性。由于原有悬臂梁板3直接焊接在分舱竖钢板1上，而增加夹芯梁板8后变成：

夹芯梁板8的一面分舱竖钢板1焊接，而其相反的背面与悬臂梁板3与筋板2构造成的“丁字形”基座焊接，这使得悬臂梁板3的水平方向连接风机5那端的端点，至分舱竖钢板1的直线距离变长，其增加的长度等于夹芯梁板8的厚度。

图2是本实用新型利用低频隔振的夹芯梁构造示意图。附图2中的：12为夹芯梁的刚性“皮肤”；该刚性皮肤所选的钢材牌号与分舱竖钢板与悬臂梁板及悬臂梁的筋板所选的钢材牌号完全相同，以避免因钢号不同引发使役过程中：因电位差不同所产生的电化学腐蚀；加工过程中：焊接焊条的选择困难。该刚性皮肤所选的钢板的厚度在1mm至3mm。若钢板选择太薄，降低基座的承重强度；反之，若钢板选择太后，则隔振短路效应过强，降低低频隔振效果。13是夹芯梁的阻尼内芯；该阻尼内芯为多孔铝与珍珠岩或膨化微珠复合材料，耐烧焊并且低频隔振效果好。

隔振的表征：

本实用新型的隔振指隔离悬臂梁基座的振动递给分舱竖钢板的低频振动。如图1所示：风机作为轮转机械，运转后的振动，尤其是由于橡胶--金属复合隔振机座对低频振动隔振不良，传递到悬臂梁上的低频振动并通过悬臂梁的金属板传递到分舱竖钢板的低频振动传递波6，由于振动直接短路，分舱竖钢板与悬臂梁基座相背的另一面作为振源，产生对船员不利的次声波7。

而增加夹芯梁后，如图3，该夹芯梁是否隔振及其具体数量，需要测量分舱竖钢板与悬臂梁基座相背的另一面，为此，在该分舱竖钢板另一面，抑或是支撑悬臂梁基座竖板的背板面，安装测量振动的探头9，该探头9安装高度为向上高出悬臂梁板水平方向的上表面10公分，并处于悬臂梁筋板的垂线上。

图4是本发明具有低频隔振功效的可焊钢构悬臂梁风机基座的低频隔振效果台架对照试验的对比图。图4中的：14为不焊接夹芯梁情况下(如图1的构造)，与悬臂梁“丁字形”基座相背的分舱竖钢板另一面作为测量振动的探头，在0至250赫兹的频段范围内接收到的振动烈度数值点所连接而成的曲线；15是仅仅增加了隔振的夹芯梁(如图3构造)，该探头在相同频段、相同位置接收到的振动烈度数值点所连成的曲线；从附图4的两条曲线对比可见：从零赫兹到100赫兹的低频段，振动烈度都有显著的降低，其中对于X轴上10Hz频率点，其所对应的振动烈度降低了50.1％；雷同，对于20Hz频率点，振动烈度降低了43.6％。采用对照测定。抑或是不增加夹芯梁为“空白基础”数据，如图4中曲线14。增加夹芯梁后得到数据(图4中曲线15)与“空白基础”数据对照，测试中振动传感器，抑或图3中的是探头的位置不变。

对照测定隔振性能采用型号为AWA6290B型的多通道振动噪声测试分析仪。该仪器为下位机，上位机为编有固定程序的计算机承担。对于10Hz—250Hz的频段，该下位机将振动位移的离散信号值传递给上位机，上位机用编制好求解等效烈度公式直接给出等效烈度值Vims，该等效烈度值Vims的量纲，抑或是“单位”为mm/s(毫米/秒)。以频率为横轴，等效烈度值为纵轴，将增加夹芯梁前后得到两组数据做到一张图表中，得到图4的对照图。该对照图揭示，达到发明目的。

Claims (1)

1.一种具有低频隔振功效的可焊悬臂梁风机基座，包括：分舱竖钢板(1)、筋板(2)和悬臂梁板(3)，筋板(2)和悬臂梁板(3)通过烧焊构成丁字形悬臂梁基座，其特征在于，所述的风机基座还包括夹芯梁板(8)，所述的夹芯梁板(8)一侧与分舱竖钢板(1)焊接，另一侧与丁字形悬臂梁基座焊接，夹心梁板(8)的高度大于悬臂梁板(3)厚度与筋板(2)高度总和1厘米至2厘米，夹心梁板(8)在水平方向的宽度与悬臂梁板(3)在水平方向的宽度相同，并对齐设置，夹芯梁板(8)的底端与筋板(2)底端对齐。