一种可调节便携式动力吸振器及其操作方法与流程

本发明属于噪声振动控制技术领域，特别涉及一种可调节便携式动力吸振器及其操作方法。

背景技术：

过大的振动会引起结构疲劳破坏，降低设备使用寿命；同时，会引起过大的辐射噪声，影响人们的正常生活生产，甚至危及人们的身体健康；故需要把有害振动及辐射噪声尽可能减小或消除，为人类创造更加舒适的声学环境。

目前的工程实际中，振动与噪声控制技术种类多种多样，例如：振动隔离、动力吸振、阻尼减振、隔声、吸声等等；其中，动力吸振作为一种被动减振降噪技术，是一种比较经济且抑振降噪效果较佳的一种方法，在建筑、汽车、船舶、航空、航天等领域有着广泛的应用。

动力吸振方法中，通过在系统振动响应剧烈局部位置安装一子系统，利用其振动时对主振系统产生的反作用力，减弱或消除主振动系统振动响应，进而达到降低系统声辐射的目的；其中，动力吸振器有效作用频率范围有限，仅对吸振频率附近振动响应产生明显抑制作用，对距吸振频率稍远频率范围抑振作用甚微，主要应用于线谱噪声控制；通过不同性能吸振器配合使用或增加吸振器自身自由度构造复式动力吸振器等方式，实现对主振系统多频带振动能量吸收，有效降低结构振动与声辐射；同时，也通过增大吸振系统阻尼，拓宽吸振频带，增强减振降噪效果。

目前的动力吸振器主要形式包括：质量块+弹性橡胶块，质量块+弹性膜，悬臂梁，质量块+悬臂梁等。对于如弹性橡胶块及弹性橡胶膜等弹性结构，结构性能容易受外界温度、湿度，酸碱度等环境影响，同时，结构可能在质量块长期惯性作用下产生超极限变形发生撕裂或老化现象，降低结构使用寿命，具有很大的使用局限性。而对于金属类弹性结构，其结构形式多样，性能相对稳定，环境适应性强，可操作性良好，满足工程实际长期稳定使用。

综上，鉴于现有动力吸振器的动力吸振器抑振带窄、抑振效果和使用寿命的限制，亟需一种新的可调节便携式动力吸振器及其操作方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可调节便携式动力吸振器及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的动力吸振器，具有多吸振频带、结构简单、便于拆卸与组装。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种可调节便携式动力吸振器，包括：

安装基座，用于作为所述可调节便携式动力吸振器的支撑结构；用于作为所述可调节便携式动力吸振器与外部连接的结构；

弹簧片，所述弹簧片安装在所述安装基座上；其中，所述弹簧片的两端位于所述安装基座的两侧；

二质量块，二质量块均可移动的安装在所述弹簧片上，二质量块位于所述安装基座的两侧；其中，通过二质量块在弹簧片上移动，能够实现动力吸振器抑振特性的调节；

其中，所述弹簧片的上侧面依次设置有夹芯阻尼层与约束层，用于实现动力吸振器阻尼特性的调整。

本发明的进一步改进在于，所述弹簧片为具有弹性的金属或非金属结构，用于为动力吸振器提供弹性。

本发明的进一步改进在于，还包括：磁铁，所述磁铁设置于所述安装基座上，用于与外部实现连接。

本发明的进一步改进在于，所述磁铁为强力磁铁。

本发明的进一步改进在于，质量块通过在弹簧片上、下两侧面分别固定重质物块实现；

或者，通过在弹性片单侧面固定重质物块实现。

本发明的进一步改进在于，还包括：微调装置，用于实现质量块在弹簧片位置的精确调整。

本发明的进一步改进在于，质量块通过可松紧螺丝安装在弹簧片上，所述夹芯阻尼层与约束层上开设有槽，用于实现质量块在弹簧片上的移动与固定。

本发明的一种可调节便携式动力吸振器的操作方法，包括以下步骤：

将所述安装基座通过磁铁吸附、粘接、焊接或螺栓固定的方式，安装在待抑振处理结构表面；

通过调节质量块在弹簧片的位置，实现动力吸振器的吸振特性调节；

通过改变弹簧片、质量块、夹芯阻尼层及约束层的形状，实现动力吸振器抑振特性的调整。

其中，将多个所述可调节便携式动力吸振器安装于待抑振处理结构表面；将多个所述可调节便携式动力吸振器上下叠加使用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的可调节便携式动力吸振器，安装基座、弹簧片与质量块组成动力吸振器的主体，弹簧片固定安装于安装基座(可通过螺丝固定)，构成两悬臂梁结构；弹簧片分别与两侧的质量块构成两吸振元件，弹簧片上侧面铺设夹芯阻尼层与约束层，构成约束阻尼结构。本发明的可调便携式吸振器，结构简单，便于拆卸、组装及性能调整；其中，设置安装基座可使得其可通过磁铁吸附、粘接、焊接或螺栓等方式安装于待控制结构表面；弹簧片上表面夹芯阻尼层及约束层设计，具有大阻尼特性，可拓宽动力吸振器抑振带宽；多个吸振元件(弹簧片、质量块、夹芯阻尼层、约束层)的设计，通过调节不同吸振元件内部弹簧片和质量块参数，使吸振器共振频率分布合理，可以取得明显抑振效果，实现复式动力吸振器的低频、宽带抑振降噪特性。

本发明中，吸振元件中弹簧片上侧面质量块与下侧面质量块可通过螺丝装配，并固定在弹簧片上。

本发明的方法中，在吸振器出厂前，可将吸振器安装在一大质量块平整面上，拧松质量块中间紧固螺丝，将质量块移动到指定位置后拧紧紧固螺丝，完成出厂前吸振器调节。在安装现场，将吸振器快速安装于被控对象表面指定位置，利用根据实际设备频率需求，如果需要更高吸振频率，拧松紧固螺丝并将质量块向安装基座方向移动后拧紧紧固螺丝，如果需要更低的吸振频率，拧松紧固螺丝并将质量向远离安装基座方向移动后拧紧紧固螺丝，实现吸振器现场调节。对需要进行更换的吸振器，可将吸振器进行快拆，并迅速安装新的吸振器，实现吸振器快速便携更换。

本发明操作方法中，多个动力吸振器分布安装于待控制结构表面时，会进一步增强抑振降噪性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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的附图。

图1是本发明实施例的一种可调节便携式动力吸振器的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种可调节便携式动力吸振器的结构分解示意图；

图3是本发明实施例中，磁铁的结构示意图；

图4是本发明实施例中，安装基座的结构示意图；

图5是本发明实施例中，吸振元件的局部放大结构示意图；

图6是本发明实施例中，弹簧片的结构示意图；

图7是本发明实施例中，第一质量块(弹簧片上侧面质量块)示意图；

图8是本发明实施例中，第二质量块(弹簧片下侧面大质量块)示意图；

图9是本发明实施例中，第三质量块(弹簧片下侧面小质量块)示意图；

图10是本发明实施例中，约束阻尼结构(阻尼夹心层、金属约束层)示意图；

图11是本发明实施例中，夹芯阻尼层示意图；

图12是本发明实施例中，约束层示意图；

图13是本发明实施例中，微调装置的示意图；

图14是本发明实施例中，抑振效果示意图；

图15是本发明实施例中，降噪效果示意图；

图1至图12中，

1、磁铁；2、安装基座；3、弹簧片；

4、质量块；4-1、第一质量块；4-2、第二质量块；4-3、第三质量块；

5、夹芯阻尼层；6、约束层；7、内六角螺丝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种可调节便携式动力吸振器，包括：磁铁、安装基座、弹簧片、质量块、夹芯阻尼层、约束层及用于动力吸振器装配的螺丝。

其中，安装基座、弹簧片与质量块组成动力吸振器主体；弹簧片通过螺丝固定于安装基座，构成两悬臂梁结构，分别与两端质量块构成两吸振元件，吸振元件中弹簧片上侧面质量块与下侧面质量块通过螺丝装配，并固定在弹簧片上，弹簧片上侧面依次铺设夹芯阻尼层与约束层，构成约束阻尼结构。约束层可为金属约束层。

本发明实施例中，弹簧片可根据刚度要求选用合适尺寸，质量块可选用密度较大金属或非金属材料，根据实际质量要求选用合适尺寸，也可利用自身质量充当。如需要更高刚度，可通过增加弹簧片厚度，或在弹簧片纵向加筋。质量块可选用不锈钢、铅、铜、配重矿石密度比较大金属非金属材料。

本发明实施例中，弹簧片上侧面可根据实际使用环境要求，选择铺设或不铺设阻尼夹心层与约束层。对于使用环境温度变化，且变化范围比较宽时，阻尼夹心层性能变化比较大，不适合铺设，可选用温度稳定性更好、高阻尼类非金属，如玻璃钢材料弹簧片。对于实际使用环境温度稳定情形，选择铺设阻尼夹心层与约束层以增大系统阻尼，拓宽吸振范围，改善吸振性能。

本发明实施例中，弹簧片可根据吸振频率数目要求，增加弹簧片数目，同时相应地增加质量块数目。对于单频吸振，使用一条弹簧片即可，对应在该条弹簧片安装一个吸振质量块组成单频吸振器。对于多频吸振，需使用相同数目弹簧片，且每条弹簧片安装吸振质量块，做成多个吸振器并联结构。

本发明实施例中，弹簧片可用弹簧钢片、玻璃钢片等具有弹性的金属或非金属结构替代，为动力吸振器提供弹性。

本发明实施例中，为增加吸振频率数目，可将不同性能动力吸振器上下叠加组合使用，增加吸振器个数根据吸振频率数目确定。

本发明实施例中，质量块可通过在弹簧片上、下两侧面分别固定重质物块实现，也可通过在弹性片单侧面固定重质物块实现。上下面分别固定重质物体，可将质量块以弹簧片截面形状做通孔设计，顶部螺纹孔设计，选用长于质量块顶部与通孔底部距离螺丝，螺丝顶部平齐，螺丝拧入螺纹孔并紧固，此时螺丝底部将于弹簧片接触，拧紧螺丝实现质量块在弹簧片上的固定。对于弹簧片单侧面固定重质物块，可通过在弹簧片中线位置处设计一大于螺丝外径，小于螺帽外径通孔，重质物块顶部中心位置螺纹孔设计，螺丝穿过弹簧片通过拧入重质物块顶部螺纹孔，拧紧实现质量块在弹簧片上固定，拧松螺丝，可实现质量块在弹簧片上位置调整。

本发明实施例的可调节便携式动力吸振器，通过磁铁吸附、粘接、焊接或螺栓固定等方式安装在需作抑振处理结构表面；结构吸振特性可通过调节质量块在弹簧片的位置进行调整。

本发明实施例的可调节便携式动力吸振器，可通过增加微调装置，实现质量块在弹簧片位置的精确调整。

请参阅图13，所述微调装置包括：质量块螺纹通孔设计，带齿轮丝杆、带齿轮调节旋钮、齿轮箱。工作中，丝杆和调节旋钮安装于齿轮箱，且调节旋钮齿轮侧位于齿轮箱内部，与丝杆齿轮相互咬合，齿轮箱固定于弹簧片端部，通过旋转调节旋钮，带动丝杆旋转，丝杆贯穿于螺纹通孔设计的质量块，丝杆的旋转进一步带动质量块前后移动，丝杆与调节旋钮齿轮越密，丝杆齿轮半径越大，调节旋钮齿轮半径越小，丝杆螺纹螺距越小，调节精度越高。

请参阅图1至图12，本发明实施例的又一种可调节便携式动力吸振器，包括：磁铁1、安装基座2、弹簧片3、质量块4,、夹芯阻尼层5、约束层6，用于可调节便携式动力吸振器连接固定内六角螺丝7；其中，弹簧片3为弹簧钢片；约束层6为金属约束层。

磁铁1、安装基座2、弹簧片3与质量块4组成动力吸振器的主体；其中，磁铁1为强力磁铁，安装基座2为高强度金属或非金属结构，保证弹簧片为吸振器主要弹性部件，避免其他部件对吸振器弹性的干扰，质量块4为高密度金属或非金属块状物体，在保证足够重量前提下有效控制吸振器振子质量部件体积，减小质量几何形状对系统弹性的影响(如图3所示)。

安装基座2底部固定磁铁1，顶部与弹簧片3连接，质量块4分布于弹簧钢片两端，弹簧钢3与质量块4组成吸振元件(如图6所示)。其中，吸振元件包含两个，分别位于安装基座两侧，其中一个吸振元件为安装基座2一侧弹簧钢片与第一质量块4-1及第二质量块4-2组成，第一质量块4-1与第二质量块4-2通过内六角螺丝7连接固定，另一个吸振元件为安装基座2另一侧弹簧钢片与第一质量块4-1及第三质量块4-3组成，第一质量块4-1与第三质量块4-3通过内六角螺丝7连接固定。

弹簧片3上表面敷设约束阻尼结构(如图10所示)，约束阻尼结构由夹芯阻尼层5(如图11所示)和金属约束层(如图12所示)组成，约束阻尼结构与弹簧片粘接，动力吸振器其他各主要部件由内六角螺栓连接。

质量块4可通过松紧内六角螺丝7，实现在弹簧钢片上的滑动，调节动力吸振抑振特性。

优选的，通过调整弹簧片3上质量块4与基座2距离，实现对动力吸振抑振特性的调节，质量块4与基座2距离越小吸振频率越高，反之越低。

优选的，通过改变约束结构中夹芯阻尼层5或金属约束层6材料及层厚度，实现动力吸振器阻尼特性的调整。

优选的，通过磁铁底面吸附安装在需作抑振处理结构表面。

优选的，磁铁可更换，可替换磁连接为胶粘、螺栓连接或焊接。

通过改变弹簧钢片、质量块4、夹芯阻尼层5及约束层6形状，如将弹簧片设计成弧形、s形，改变弹簧片刚度实现动力吸振器抑振特性的调整。

本发明的具体实施例中，可调节便携式动力吸振器整体高度为78mm，长270mm，宽70mm。磁铁1吸力1.42t，长50mm，宽50mm，厚10mm；使用时直接将其吸附在需作抑振处理的钢质结构表面上。安装基座2金属材料选用钢，其高度为50mm。弹簧片3为淬火处理片状弹簧钢，弹性模量2.16×10¹¹pa，长270mm，宽50mm，厚5mm，其上安装的质量块4固定于弹簧片3两端，其中，第一质量块4-1和第二质量块4-2组合质量块距基座65mm，第一质量块4-1和第三质量块4-3组合质量块距基座35mm，其中弹簧片上侧面的第一质量块4-1(如图9所示)外轮廓尺寸为长50mm，宽40mm，高10mm，弹簧片下侧面的第二质量块4-2外轮廓尺寸为长50mm，宽40mm，高38mm，弹簧片下侧面的第三质量块4-3外轮廓尺寸为长50mm，宽40mm，高18mm。弹簧片上侧敷设约束阻尼层，由夹芯阻尼层和金属约束层组成，其中夹芯阻尼层和金属约束层外形相同，两结构长、宽、厚均相同，分别为270mm、40mm、1mm，约束阻尼层中心条状开槽设计，便于质量块4固定螺丝的紧固安装与质量块4的滑移调整。

请参阅图14和图15，本发明实施例针对一个1.5m×4m×0.005m钢板，开展了动力吸振器减振降噪性能测试；测试中，在钢板表面(0.6m，0.8m)位置安装一电磁激振器实现对钢板的机械点力激励；在钢板表面均匀布置6个本实例动力吸振器，同时在钢板表面布置有振动传感器，完成结构表面振动信号采集；在钢板附近布置有声压传感器，完成结构辐射噪声测试；通过对比钢板在安装动力吸振器前后结构振动及声变化情况，验证了动力吸振器良好的减振降噪性能；图14给出的是振动抑制效果曲线，图15给出的是噪声抑制曲线，从图中可知，加上本发明实施例的动力吸振器后，钢板振动和噪声在目标频率处分别下降了40.7db和22.3b。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。