CN216306573U - 动力吸振器以及机械设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了动力吸振器以及机械设备，动力吸振器包括：底座、阻尼结构以及悬臂结构，底座上设有立柱；阻尼结构设于立柱上，第一质量块与阻尼块通过至少一圈紧固组件固定，增加或减少紧固组件的数量可以改变阻尼块的有效厚度，以实现调节纵横方向频率；悬臂结构可拆卸安装在阻尼结构上，悬臂结构通过改变第二质量块所处位置，以实现调节垂直方向频率，通过齿轮齿条结构实现对第二质量块位置的精确定位，电机和电源模块安装在第二质量块的内部。本实用新型可调节垂直方向频率和纵横方向频率，结构简单且可控性好。

Description

动力吸振器以及机械设备

技术领域

本实用新型涉及动力吸振器技术领域，尤其涉及可多向调频的动力吸振器以及具有该动力吸振器的机械设备。

背景技术

机械设备工作时，不可避免产生低频振动，低频振动会影响机械设备使用寿命，通常在机械设备上安装动力吸振器以利用共振系统吸收机械设备的振动能量以减小设备振动，传统吸振器因其结构参数不变，结构简单、形式单一且固有频率不可调，只能在较小频率范围内满足吸振要求。在实际复杂工作环境中，机械设备的振动频率并非固定不变，当机械设备的振动频率发生变化时，传统吸振器无法满足吸振要求。

现有技术中已出现了可调节频率的动力吸振器，例如公开号为CN113137449A的实用新型专利，通过将不同质量的质量块（一个或多个）和不同刚度的基座进行自由组合，形成系列不同固有频率的吸振器矩阵，从而达到拓宽动力吸振器的使用频宽目的，但是需要准备多个不同质量的质量块和不同刚度的橡胶衬套，备料量大，成本高，且可调控性差。

再例如公告号为CN104696428B的实用新型专利，通过拉伸或压缩弹性体的变形量来改变弹性体刚度，从而达到调整固有频率的目的，仍而在刚度调整过程中，橡胶持续性的大变形作用，无法保证其结构稳定性，易失稳，寿命短。

可见，现有的动力吸振器只能实现单向频率的调节，调频范围小，且存在调控不便等缺陷。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出动力吸振器以及具有该动力吸振器的机械设备，该动力吸振器可调节垂直方向频率和纵横方向频率，结构简单且可控性好。

本实用新型采用的技术方案是，设计动力吸振器，包括：底座、阻尼结构以及悬臂结构，底座上设有立柱，阻尼结构设于立柱上、且用于调节纵横方向频率，悬臂结构可拆卸安装在阻尼结构上、且用于调节垂直方向频率。

在一些实施例中，悬臂结构包括：第一质量块、至少一个悬臂、第二质量块以及调节机构。悬臂的一端为可拆卸安装在第一质量块上的定位端，悬臂的另一端为悬空伸出第一质量块的活动端，每个悬臂均单独配置第二质量块，调节机构可推动第二质量块在其对应悬臂的定位端和活动端之间移动。

优选的，调节机构包括：设于悬臂上的齿条、设于第二质量块上且与齿条啮合的齿轮、驱动齿轮转动的电机、监测第二质量块的移动位置的位移传感器、以及与电机和位移传感器连接的控制器，电机装在第二质量块的内部，第二质量块的内部还装有给电机供电的电源模块。

优选的，控制器还与用于检测动力吸振器所在设备的垂向激振频率f0的振动检测装置连接，控制器根据位移传感器的检测信号计算动力吸振器的垂直方向频率f1，将垂直方向频率f1与垂向激振频率f0进行比较，并根据比较结果调整第二质量块的移动位置。

优选的，第二质量块与其对应悬臂的定位端之间的距离为该悬臂的有效长度L，动力吸振器的垂直方向频率f1与有效长度L成反比，f1=1960/L。

优选的，悬臂结构还包括：用于连接第二质量块与其对应悬臂的导向定位机构，第二质量块沿导向定位结构直线移动。

优选的，导向定位机构包括：导槽和在导槽内直线移动的导轨，导槽的槽口收紧以阻挡导轨脱出。

优选的，悬臂结构具有环绕第一质量块的中心分布的多个悬臂，悬臂沿第一质量块的径向设置。

在一些实施例中，阻尼结构包括：第一质量块、位于第一质量块下方的阻尼块、将第一质量块和阻尼块连接在一起的紧固装置、固定在阻尼块底部的第三质量块，阻尼块和第三质量块安装立柱上，紧固装置的安装位置可在第一质量块的径向上调整。

优选的，紧固装置包括：沿第一质量块的径向间隔分布的至少一圈紧固组件，每圈紧固组件由沿第一质量块周向间隔设置的多个紧固件构成，紧固件穿过第一质量块插入阻尼块中。

优选的，紧固组件的数量仅能从第一质量块的边缘向其中心逐圈增加，阻尼块的中心到最内圈的紧固组件之间的径向距离为有效厚度t，动力吸振器的纵横方向频率f2与有效厚度t成反比，f2=1380/t。

本实用新型还提出了机械设备，该机械设备安装有上述的动力吸振器。

在一些实施例中，机械设备具有压缩机和/.或风机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、设计有悬臂结构和阻尼结构，通过悬臂结构调节动力吸振器的垂直方向频率，通过阻尼结构调节动力吸振器的纵横方向频率，实现动力吸振器的多向调频；

2、悬臂结构通过改变第二质量块所处位置，从而改变动力吸振器刚度，以实现调节垂直方向频率，无需配备更多不同的质量块，吸振器重量更轻；

3、通过齿轮齿条结构实现对第二质量块位置的精确定位，电机和电源模块安装在第二质量块的内部，既为质量块提供动能，同时又作为质量块配重；

4、第一质量块与阻尼块通过至少一圈紧固组件固定，增加或减少紧固组件的数量可以改变阻尼块的有效厚度，以实现调节纵横方向频率，且采用紧固件固定，拆装更方便。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是动力吸振器的组装示意图；

图2至图3是动力吸振器的分解示意图；

图4至图5是调节机构的结构示意图；

图6至图7是导向结构的结构示意图；

图8是悬臂不同有效长度的位置示意图；

图9至13是阻尼块不同有效厚度的位置示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提出动力吸振器适用于机械设备，机械设备中常见的激振源为压缩机、风机等，压缩机或风机工作时会产生振动，利用动力吸振器吸收机械设备的振动能量。

如图1、2所示，动力吸振器100包括：底座10、阻尼结构101以及悬臂结构102，底座10安装在机械设备上，底座10的顶面设有竖直设置的立柱，阻尼结构101设于立柱上，悬臂结构102可拆卸安装在阻尼结构101上，通过阻尼结构101调节动力吸振器100的纵横方向频率，通过悬臂结构102调节动力吸振器100的垂直方向频率，垂直方向频率可简称垂向频率，假设以立柱为基准，则垂直方向是指立柱的轴向、纵横方向是指立柱的径向。实际应用中，若不需垂向调频吸振，可将悬臂结构102拆卸，立柱上的阻尼结构101仍可作为吸振部件吸收纵横方向的振动。

以下分别介绍悬臂结构和阻尼结构。

如图1至3所示，悬臂结构102包括：第一质量块40、至少一个悬臂60、第二质量块50、导向定位机构以及调节机构，第一质量块40设于底座10的立柱上，悬臂60的一端为定位端、另一端为活动端，定位端通过螺钉可拆卸安装在第一质量块40上，活动端悬空伸出第一质量块40，每个悬臂60均单独配置有一个第二质量块50，第二质量块50与其对应的悬臂60通过导向定位机构连接，第二质量块50沿导向定位结构在悬臂60的定位端和活动端之间直线移动。

如图4至5所示，调节机构包括：齿条601、齿轮501、电机、位移传感器以及控制器，悬臂60的定位端和活动端之间开设有中心槽，齿条601设置在中心槽的一侧，并且齿条601平行于导向定位机构，齿轮501安装在电机的输出轴上，电机固定在第二质量块50内部，第二质量块50的内部还装有给电机供电的电源模块，既为第二质量块50提供动能，同时作为第二质量块50的一部分，有效利用第二质量块50的内部空间。位移传感器安装在悬臂60的定位端，用于监测第二质量块50的移动位置，电机和位移传感器均与控制器连接。当垂直方向需要调频时，控制器控制电机驱动齿轮501转动，根据位移传感器反馈的检测信号将第二质量块50移动到所需位置。本实用新型通过改变第二质量块50的移动位置，达到改变悬臂刚度，拓宽动力吸振器100可适应的垂向频率宽度，从而实现对动力吸振器100的垂向频率f1的自动调控，以满足机械设备的吸振要求。

如图6至7所示，导向定位机构包括：导槽502和在导槽502内直线移动的导轨602，悬臂60的底面设有导轨602，第二质量块50的顶面设有导槽502，导槽502和导轨602的形状相匹配，导槽502的槽口收紧以阻挡导轨602脱出，通过导向定位机构将第二质量块50悬挂在悬臂60的底部。

第二质量块50与其对应悬臂60的定位端之间的距离为该悬臂60的有效长度L，动力吸振器100的垂向频率f1与有效长度L成反比。以图8为例结合实验数据进行说明，悬臂60的位置1处为第二质量块50的最初位置，位置1的有效长度L为20mm，当第二质量块50移动到位置1处时，经仿真计算，动力吸振器的频率为98Hz；当第二质量块50移动到位置2处，动力吸振器的频率为65Hz；当第二质量块50移动到位置3处，动力吸振器的频率为49.2Hz。

具体各位置的有效长度L和频率f1如下表所示：

	位置1	位置2	位置3	位置4	位置5	位置6	位置7
								悬臂长度L（mm）	20	30	40	50	60	70	80
频率f1（Hz）	98	65	49.2	39.5	32.8	28.2	24.5

从表可以看出，随着悬臂长度L的增加，垂向频率f1降低；根据表格中悬臂长度L与频率f1的对应关系，分析得出垂向频率f1与悬臂长度L的通用计算公式为：f1=1960/L。

本实用新型中动力吸振器的悬臂结构102可根据第二质量块50的位置来调节悬臂60的有效长度，从而改变动力吸振器的垂向频率f1，垂向频率f1的调节范围为24.5Hz~98Hz。在实际应用中，控制器还与振动检测装置连接，振动检测装置安装在动力吸振器所在设备上，通过振动检测装置检测该设备的垂向激振频率f0，控制器根据位移传感器的检测信号计算动力吸振器的垂直方向频率f1，将垂直方向频率f1与垂向激振频率f0进行比较，若f1与f0存在偏差，则控制器启动电机推动第二质量块50移动，第二质量块50在移动过程中，位移传感器实时监测其移动位置，将位置信号反馈给控制器，可防止其移动位置超限，对电机进行过载保护，同时实时判断垂直方向频率f1和垂向激振频率f0大小，直到f1与f0相同，电机停止工作。

需要说明的是，上文中提到的电机采用伺服电机，振动检测装置采用加速度传感器，悬臂结构102具有的悬臂数量可以根据具体需求设计，悬臂60环绕第一质量块40的中心均匀分布，且悬臂60沿第一质量块40的径向设置，以均衡调节纵横方向的频率。在本实用新型的可行实施例中，悬臂结构102设计有4个悬臂，相邻两个悬臂60之间的夹角为90°，也可以设计为4个以上，本实用新型对此不作限制。

如图1至3所示，阻尼结构101包括：第一质量块40、阻尼块30、紧固装置80以及第三质量块20，阻尼结构101和悬臂结构102共用一个第一质量块40，第一质量块40、阻尼块30以及第三质量块20均呈圆形，且三者同轴设置。阻尼块30采用橡胶块，其位于第一质量块40的下方，阻尼块30的中心设有通孔，第一质量块40的底部设有插入该通孔中的定位柱，该定位柱与底座10的立柱同轴设置，第三质量块20硫化固定在阻尼块30的底部，阻尼块30和第三质量块20固定在立柱上。

第一质量块40和阻尼块30通过紧固装置80连接在一起，紧固装置80安装在第一质量块40的端面上，其安装位置可在第一质量块40的径向上调整。具体来说，紧固装置80包括：沿第一质量块40的径向间隔分布的至少一圈紧固组件，每圈紧固组件由若干个紧固件构成，同一圈紧固组件中的紧固件位于同一半径上、且沿第一质量块40的周向间隔设置，紧固件穿过第一质量块40垂直插入阻尼块30中，为方便拆装，紧固件可采用销钉，第一质量块40和阻尼块30上设有用于紧固件穿过的安装孔。

紧固组件的数量仅能从第一质量块40的边缘向其中心逐圈增加，阻尼块30的中心到最内圈的紧固组件之间的径向距离为有效厚度t，每增加一圈紧固组件，则有效厚度t会相应减少，动力吸振器100的纵横方向频率f2与有效厚度t成反比。以图9至13为例结合试验数据进行说明，如图10所示，首先加外圈的紧固组件固定阻尼块30，阻尼块30的有效厚度t最大，最大厚度为42.5mm，经仿真计算，动力吸振器的频率为32.5Hz；如图11所示，向内增加第二圈紧固组件固定阻尼块30，其有效厚度t为37.5mm，动力吸振器的频率为36.8Hz；如图12所示，再向内增加第三圈紧固组件固定阻尼块30，其有效厚度t为32.5mm，动力吸振器的频率为42.5Hz；如图13所示，再向内增加第四圈紧固组件固定阻尼块30，其有效厚度t为27.5mm，动力吸振器的频率为50.2Hz。

具体各位置的有效厚度t和频率f2如下表所示：

	第一圈	第一圈+第二圈	第一圈+第二圈+第三圈	第一圈+第二圈+第三圈+第四圈
					有效厚度t（mm）	42.5	37.5	32.5	27.5
频率f2（Hz）	32.5	36.8	42.5	50.2

从表可以看出，随着有效厚度t的减少，纵横方向频率f2升高，根据表格中有效厚度t与频率f2的对应关系，分析得出纵横方向频率f1与有效厚度t的通用计算公式为：f2=1380/t。

本实用新型中动力吸振器100的阻尼结构101可根据紧固组件的数量来调节阻尼块30的有效厚度，从而改变动力吸振器100的纵横方向频率，纵横方向频率的调节范围为32.5Hz~50.2Hz。在本实用新型的可行实施例中，阻尼结构101设计有4圈紧固组件，每圈紧固组件由4个紧固件构成，该4个紧固件沿第一质量块40的周向均匀间隔分布，紧固组件以及紧固件的数量可以根据具体需求设计，本实用新型对此不作限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.动力吸振器，其特征在于，包括：

底座，所述底座上设有立柱；

阻尼结构，所述阻尼结构设于所述立柱上、且用于调节纵横方向频率；

悬臂结构，所述悬臂结构可拆卸安装在所述阻尼结构上、且用于调节垂直方向频率。

2.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，所述悬臂结构包括：第一质量块、至少一个悬臂、第二质量块以及调节机构；

所述第一质量块设于所述立柱上，所述悬臂的一端为可拆卸安装在所述第一质量块上的定位端，所述悬臂的另一端为悬空伸出所述第一质量块的活动端，每个所述悬臂均单独配置所述第二质量块，所述调节机构可推动所述第二质量块在其对应悬臂的定位端和活动端之间移动。

3.根据权利要求2所述的动力吸振器，其特征在于，所述调节机构包括：设于所述悬臂上的齿条、设于所述第二质量块上且与所述齿条啮合的齿轮、驱动所述齿轮转动的电机、监测所述第二质量块的移动位置的位移传感器、以及与所述电机和所述位移传感器连接的控制器。

4.根据权利要求3所述的动力吸振器，其特征在于，所述控制器还与用于检测所述动力吸振器所在设备的垂向激振频率f0的振动检测装置连接；

所述控制器根据所述位移传感器的检测信号计算所述动力吸振器的垂直方向频率f1，将所述垂直方向频率f1与所述垂向激振频率f0进行比较，并根据比较结果调整所述第二质量块的移动位置。

5.根据权利要求2至4任一项所述的动力吸振器，其特征在于，所述第二质量块与其对应悬臂的定位端之间的距离为该悬臂的有效长度L，所述动力吸振器的垂直方向频率f1与所述有效长度L成反比。

6.根据权利要求2至4任一项所述的动力吸振器，其特征在于，所述悬臂结构还包括：用于连接所述第二质量块与其对应悬臂的导向定位机构，所述第二质量块沿所述导向定位结构直线移动。

7.根据权利要求6所述的动力吸振器，其特征在于，所述导向定位机构包括：导槽和在所述导槽内直线移动的导轨，所述导槽的槽口收紧以阻挡所述导轨脱出。

8.根据权利要求2至4任一项所述的动力吸振器，其特征在于，所述悬臂结构具有环绕所述第一质量块的中心分布的多个悬臂，所述悬臂沿所述第一质量块的径向设置。

9.根据权利要求3或4所述的动力吸振器，其特征在于，所述电机装在所述第二质量块的内部，所述第二质量块的内部还装有给所述电机供电的电源模块。

10.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，所述阻尼结构包括：设于所述立柱上的第一质量块、位于所述第一质量块下方的阻尼块、将所述第一质量块和所述阻尼块连接在一起的紧固装置、固定在所述阻尼块底部的第三质量块，所述阻尼块和所述第三质量块安装所述立柱上，所述紧固装置的安装位置可在所述第一质量块的径向上调整。

11.根据权利要求10所述的动力吸振器，其特征在于，所述紧固装置包括：沿所述第一质量块的径向间隔分布的至少一圈紧固组件，每圈所述紧固组件由沿所述第一质量块周向间隔设置的多个紧固件构成，所述紧固件穿过所述第一质量块插入所述阻尼块中。

12.根据权利要求11所述的动力吸振器，其特征在于，所述紧固组件的数量仅能从所述第一质量块的边缘向其中心逐圈增加，所述阻尼块的中心到最内圈的紧固组件之间的径向距离为有效厚度t，所述动力吸振器的纵横方向频率f2与所述有效厚度t成反比。

13.机械设备，其特征在于，所述机械设备安装有权利要求1至12任一项所述的动力吸振器。

14.根据权利要求13所述的机械设备，其特征在于，所述机械设备具有压缩机和/或风机。

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