CN210661169U - 一种基于颗粒阻尼的减振杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于颗粒阻尼的减振杆，涉及颗粒阻尼减振降噪技术领域。其中，减振杆包括外壳、阻尼杆以及颗粒物。外壳包括一顶部开口和一用于容置阻尼杆和颗粒物的腔室；阻尼杆包括主杆、顶部以及一端连接顶部，另一端连接主杆的一端的连接杆；主杆连接有顶部的一端穿过顶部开口并向腔室内延伸，主杆的另一端位于腔室外；颗粒物设置在主杆与腔室底部之间；其中，主杆的外径与腔室的内径相适配，且主杆连接有顶部的一端可活动地设置在腔室内，连接杆的直径和的顶部的最大外径均小于主杆直径。该减振杆能有效地改善现有减振杆只适应较低激励频率且在不同条件下减振效果不好的问题。

Description

一种基于颗粒阻尼的减振杆

技术领域

本实用新型涉及颗粒物阻尼减振降噪技术领域，具体而言，涉及一种基于颗粒阻尼的减振杆。

背景技术

在生产过程与现实生活中经常有振动现象的发生。例如，在生产过程中，一般带有旋转部件的工件在工作时，仪器设备内部的某一部分绕着水平轴做上下空间的立体回转，质心在某一平面做上下往复运动，考虑到重力加速度的叠加因素，会给设备整体带来振动问题。再例如，现实生活中的滚筒洗衣机，采用电动机作为动力源，电机在工作运转时产生的振动，通过整个设备系统的传递作用，使设备外部产生振动，从而传递至地面。而且电机通过皮带轮、齿轮箱等传动部件带动内筒旋转，传动部件的不平衡同样会产生激励力，同样会引起设备的振动。由于附加载荷(衣物)以及本身质量的分布不均，设备内部会产生偏心负载，引起滚筒洗衣机的振动将更加剧烈。设备剧烈的振动会产生强烈的噪音，影响其各个元器件和整机的使用寿命，更影响人们在使用过程中的舒适性。

在现有公开的减振杆方案设计中，较为普遍的一种是采用粘滞阻尼减振的方式，在外壳与阻尼杆的接触部分添加润滑剂或润滑脂，使得外壳和阻尼杆能够产生相对的滑动，加上外壳内气压的突变幅度小，具有很好的缓冲效果，使得阻尼杆不容易在短时间内产生大的相对滑动，但同时也意味着需要较大的力才能够让阻尼杆产生相对外壳的滑动，适用于较低的激励频率，具有局限性，在不同条件下能够达到的减振效果也不理想。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于颗粒阻尼的减振杆，旨在改善现有减振杆只适应较低激励频率且在不同条件下减振效果不好的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于颗粒阻尼的减振杆，包括外壳、阻尼杆以及颗粒物；所述外壳包括一顶部开口和一用于容置所述阻尼杆和所述颗粒物的腔室；所述阻尼杆包括主杆、顶部以及一端连接所述顶部，另一端连接所述主杆的一端的连接杆；所述主杆连接有所述顶部的一端穿过所述顶部开口并向所述腔室内延伸，所述主杆的另一端位于所述腔室外；所述颗粒物设置在所述主杆与所述腔室底部之间；其中，所述主杆的外径与所述腔室的内径相适配，且所述主杆连接有所述顶部的一端可活动地设置在所述腔室内，所述连接杆的直径和所述的顶部的最大外径均小于所述主杆直径。

作为进一步优化，所述外壳和所述腔室均为圆柱形状。

作为进一步优化，所述腔室底部还设置有第一弹簧和第一垫片；所述弹簧的一端与所述腔室底部固定连接，另一端与所述第一垫片固定连接；其中，所述第一垫片的外径与所述腔室内径相适配。

作为进一步优化，所述阻尼杆还包括第二弹簧和第二垫片；所述第二弹簧的一端与所述主杆连接有顶部的一端固定连接，另一端与所述第二垫片连接；其中，所述连接杆依次穿过所述第二弹簧的中空通道和所述第二垫片开设的第二通孔，所述第二垫片的外径与所述腔室内径相适配。

作为进一步优化，所述颗粒物设置在所述第一垫片与所述第二垫片之间。

作为进一步优化，所述主杆和所述腔室之间还设置有助滑套垫。

作为进一步优化，所述颗粒物为钢材、玻璃或者陶瓷制成的不同粒径的颗粒物。

作为进一步优化，所述顶部包括圆锥体形状的上半部和圆台体形状的下半部；所述下半部具有较小圆形面积的一面与所述连接杆连接，较大圆形面积的一面与所述上半部的圆形底面连接。

作为进一步优化，所述主杆远离所述顶部一端和所述外壳外壁底部均设置有一定位孔。

作为进一步优化，所述定位孔通过塑料分别固定连接在所述主杆远离所述顶部一端和所述外壳外壁底部，所述塑料与所述定位孔之间还设置有橡胶层

通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：

本实用新型提供的一种基于颗粒阻尼的减振杆，将其与振动工件连接，当设备在运行工作的时候，工件产生的振动使得减振杆的外壳和阻尼杆之间发生相互运动，即振动带动阻尼杆在所述腔室内运动，使得阻尼杆与填充的颗粒物之间，以及填充的颗粒物之间的产生相互作用力，利用阻尼杆与颗粒物、颗粒物与颗粒物之间的碰撞和摩擦进行耗能，快速耗散冲击能量，从而达到良好的减振降噪的效果。且该减振杆结构简单且方便拆装，能够有效的减小轴向的振动。除此之外，腔室底部的第一弹簧和与主杆一端连接的第二弹簧能够有效的减小阻尼杆对外壳的直接冲击，并且能够有效的进行复位。而且阻尼杆顶部的圆锥结构能够在往复运动中有效增大与颗粒物物的接触面积，并且能够有效的激励颗粒物物与颗粒物物之间，颗粒物物与阻尼杆之间，颗粒物物与内壁之间的碰撞摩擦，增加碰撞摩擦的耗能，进一步提高减振降噪能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型提供的基于颗粒阻尼的减振杆的结构示意图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1本实用新型提供的阻尼杆的结构示意图。

图中标记：1-外壳；11-腔室；12-第一弹簧；13-第一垫片；2-阻尼杆；21-主杆；22-连接杆；23-顶部；231-下半部；232-上半部；24-第二弹簧；25-第二垫片；3-颗粒物；4-定位孔；5-助滑套垫。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

由图1、图2所示，本实用新型提供了一种基于颗粒物阻尼的减振杆，包括外壳1、阻尼杆2以及颗粒物3。外壳1包括一顶部23开口和一用于容置阻尼杆2和颗粒物3的腔室11；阻尼杆2包括主杆21、顶部23以及一端连接顶部23，另一端连接主杆21一端的连接杆22。主杆21连接有顶部23的一端穿过顶部23开口并向腔室11内延伸，主杆21的另一端位于腔室11外；颗粒物3设置在主杆21与腔室11底部之间；其中，主杆21的外径与腔室11的内径相适配，且主杆21连接有顶部23的一端可活动地设置在腔室11内，连接杆22的直径和的顶部23的最大外径均小于主杆21直径。

具体地，在本实施例中，将减震杆与设备的振动工件进行连接，当设备在运行工作的时候，工件产生的振动使得减振杆的外壳1和阻尼杆2之间发生相互运动，即振动带动阻尼杆2在腔室11内运动，使得阻尼杆2与填充的颗粒物3之间，以及填充的颗粒物3之间的产生相互作用力，利用阻尼杆2与颗粒物3、颗粒物3与颗粒之间的碰撞和摩擦进行耗能，快速耗散冲击能量，从而达到良好的减振降噪的效果。而在阻尼杆2上设置连接杆22与顶部23，则是为了增加阻尼杆2与颗粒物3之间的接触面积，更好地进行能量传递与消耗。而连接杆22的直径和的顶部23的最大外径均小于主杆21直径，则是为了保证颗粒物3能够从顶部23周围通过，进入连接杆22处，带动颗粒运动，进一步快速耗散冲击能量。需要说明的是，主杆21连接有顶部23的一端可活动地设置在腔室11内，其包括主杆21沿腔室11的竖直方向进行往返运动，也包括主杆21可也在腔室11内进行旋转运动，在此不做限制。腔室11内颗粒物3的数量多少需要通过离散元的计算后才进行填充。

作为进一步优化，外壳1和腔室11均为圆柱形状，因此阻尼杆2的主杆21也为圆柱形状。圆柱形状的腔室11与阻尼杆2之间更易进行相互运动。

作为进一步优化，外壳1和阻尼杆2均由金属材质制成。金属材质为钢、铁、铜等具有较高硬度的金属材料，保证在振动过程中减振杆不易被损坏。

作为进一步优化，在本实用新型的一较佳实施例中，请参考图2，腔室11底部还设置有第一弹簧12和第一垫片13。弹簧的一端与腔室11底部固定连接，另一端与第一垫片13固定连接；其中，第一垫片13的外径与腔室11内径相适配。第一弹簧12能对阻尼杆2在向下运动过程中起到一个减速缓冲的作用，且还可以分散一部分冲击能量，并在设备振动结束后对阻尼杆2起到一个复位作用。而第一垫片13则可保证颗粒不进入到第一弹簧12的空间内，影响第一弹簧12的运动。

作为进一步优化，在上述实施例的基础上，请参考图2和图3，阻尼杆2还包括第二弹簧24和第二垫片25；第二弹簧24的一端与主杆21连接有顶部23的一端固定连接，另一端与第二垫片25连接；其中，连接杆22依次穿过第二弹簧24的中空通道和第二垫片25开设的第二通孔，第二垫片25的外径与腔室11内径相适配。第二弹簧24的作用是在阻尼杆2向下运动过程中被颗粒物3挤压时能分散一部分冲击能量，并在设备振动结束后对阻尼杆2起到一个复位作用。而第二垫片25则可防止颗粒物3在阻尼杆2运动时脱离腔室11。

作为进一步优化，在上述实施例的基础上，请参考图2，颗粒物3设置在第一垫片13与第二垫片25之间，保证颗粒物3不进入第一弹簧12与第二弹簧24的腔室11内，影响弹簧的压缩。

作为进一步优化，主杆21和腔室11之间还设置有助滑套垫5，使得外壳1的腔室11与主杆21之间更容易发生相对滑动，更适应不同的激励频率，在不同条件也能起到较好的减振效果。所述助滑套垫5可为橡胶材质的，可套设在主杆21外周壁上，也可设置在腔室11的内壁上，在此不做限制。

作为进一步优化，颗粒物3为钢材、玻璃或者陶瓷制成的不同粒径的颗粒物3。

作为进一步优化，请参考图3，在本实用新型一较佳实施例中，顶部23包括圆锥体形状的上半部232和圆台体形状的下半部231；下半部231具有较小圆形面积的一面与连接杆22连接，较大圆形面积的一面与上半部232的圆形底面连接。顶部23具备的两个圆锥结构面，不仅能在阻尼杆2做往复运动时有效增大与颗粒物3的接触面积，还能更容易引导颗粒物3从顶部23周围通过，使得顶部23更容易在颗粒物3中活动。

作为进一步优化，主杆21远离顶部23一端和外壳1外壁底部均设置有一定位孔4，定位孔4用于与发生振动的工件进行连接，且由于主杆21能在腔室11内进行旋转运动，使得定位孔可转换方向，使减振杆能够满足不同工件的定位条件。需要说明的是，本实用新型可通过有限元计算在工件需要减振降噪并且效果最优的位置进行减振杆的装配定位。

作为进一步优化，定位孔4通过塑料分别固定连接在主杆21远离顶部23一端和外壳1外壁底部，塑料与定位孔4之间还设置有橡胶层。用塑料对定位孔4进行固定，确保防止定位孔4径向偏移；而橡胶层则可使定位孔4不容易发生轴向的滑动。

本实用新型提供的基于颗粒物3阻尼的减振杆，利用了颗粒物3这一物质进行减振降噪作用。这是由于颗粒物3是远离平衡态的复杂非线性耗散体系，具有类固液气三相的特性，如类固体性—由于摩擦和微结构的作用，颗粒物3可以承受一定的应力，不发生屈服，是一种具有良好缓冲特性的耗能材料。颗粒物3间的非弹性碰撞和滑动摩擦使得颗粒物3能够通过颗粒物3间的接触网络耗散能量，表面波对外部能量输入呈现高度非线性的类固态的滞后。在外载荷突然作用下，颗粒物3之间的黏滞作用和塑性变形可有效地吸收冲击能量，外部冲击能量全部迅速耗散为热量。颗粒物3的耗能特点使其对外载荷有显著的缓冲作用。颗粒阻尼技术能很好地解决因热老化、蠕变、脆裂等引起阻尼性能下降的问题，能在不牺牲系统刚度的情况下有效增大结构阻尼比，特别适用于抑制大型结构在复杂、恶劣工况下的振动和噪音。而本实用新型的基于颗粒阻尼的减振杆则具有双重阻尼效果，不仅通过减振杆与粒颗粒之间的摩擦阻尼来减缓系统传递到外壳1的振动，并且当阻尼杆21撞击颗粒物3时，会使腔室11内的颗粒物3发生相对移动，颗粒与颗粒之间相互摩擦耗能，从而耗散系统的能量，做到了最大的减振降噪效果。除此之外，本实用新型的阻尼杆2的顶部23采用锥形结构，当阻尼杆2与腔室11发生相对移动时，阻尼杆2会挤压颗粒物3，产生阻尼作用，此外通过调整粒子参数和减振杆的形状，例如改变锥形角度，或者改变锥形结构等，可以得到不同的阻尼效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，包括外壳、阻尼杆以及颗粒物；所述外壳包括一顶部开口和一用于容置所述阻尼杆和所述颗粒物的腔室；所述阻尼杆包括主杆、顶部以及一端连接所述顶部，另一端连接所述主杆的一端的连接杆；所述主杆连接有所述顶部的一端穿过所述顶部开口并向所述腔室内延伸，所述主杆的另一端位于所述腔室外；所述颗粒物设置在所述主杆与所述腔室底部之间；其中，所述主杆的外径与所述腔室的内径相适配，且所述主杆连接有所述顶部的一端可活动地设置在所述腔室内，所述连接杆的直径和所述的顶部的最大外径均小于所述主杆直径。

2.根据权利要求1所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述外壳和所述腔室均为圆柱形状。

3.根据权利要求2所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述腔室底部还设置有第一弹簧和第一垫片；所述弹簧的一端与所述腔室底部固定连接，另一端与所述第一垫片固定连接；其中，所述第一垫片的外径与所述腔室内径相适配。

4.根据权利要求3所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述阻尼杆还包括第二弹簧和第二垫片；所述第二弹簧的一端与所述主杆连接有顶部的一端固定连接，另一端与所述第二垫片连接；其中，所述连接杆依次穿过所述第二弹簧的中空通道和所述第二垫片开设的第二通孔，所述第二垫片的外径与所述腔室内径相适配。

5.根据权利要求4所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述颗粒物设置在所述第一垫片与所述第二垫片之间。

6.根据权利要求1所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述主杆和所述腔室之间还设置有助滑套垫。

7.根据权利要求1所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述颗粒物为钢材、玻璃或者陶瓷制成的不同粒径的颗粒物。

8.根据权利要求1所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述顶部包括圆锥体形状的上半部和圆台体形状的下半部；所述下半部具有较小圆形面积的一面与所述连接杆连接，较大圆形面积的一面与所述上半部的圆形底面连接。

9.根据权利要求1所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述主杆远离所述顶部一端和所述外壳外壁底部均设置有一定位孔。

10.根据权利要求9所述的基于颗粒阻尼的减振杆，其特征在于，所述定位孔通过塑料分别固定连接在所述主杆远离所述顶部一端和所述外壳外壁底部，所述塑料与所述定位孔之间还设置有橡胶层。

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