一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于设及减振器，尤其设及一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法。
【背景技术】：
[0002] 目前普通减振器所用普通减振材料无法在高溫、低溫和腐蚀气氛、福照等恶劣苛 刻的工作环境下长期服役，在恶劣环境下材料脆化，硬化，腐蚀后材料性能骤降甚至失效等 不仅影响减振效果，甚至影响人员工作设备安全。另一方面，现有的一般管道减振器设计多 为圆环形状，形状尺寸大，制作成本高，不易装配，拆卸维修困难，同时减振效果不理想，减 振材料的整体化设计没有考虑到管道对减振器压力的不均匀性，为满足最大载荷，通常整 体选择较大刚度材料，从而导致减振性能的不足。
【发明内容】
：
[0003] 为了克服现有普通的减振器无法在高溫、低溫和腐蚀气氛、福照等恶劣苛刻的工 作环境下长期服役，且减振效果不理想的缺陷，提供一种耐高溫、耐低溫、大阻尼特性不随 溫度而改变，耐腐蚀、抗福照，苛刻环境中寿命长，稳定性高的具有优良减振性能的金属橡 胶减振器。
[0004] 本发明通过如下技术方案予W实现：减振块、管卡和管路：减振块是一种均匀的 多孔物质，由螺旋的金属细丝编制压制而成，其内部金属丝之间相互勾联、嵌合，呈空间网 状结构，多种不同密度的近长方体状的减振块按一定原则镶嵌于管卡中的多个限位板之 间。减振块是一种兼具金属与橡胶双重特性的优秀减振材料，其可W和橡胶一样能承受交 变应力而不易出现疲劳，同时损耗大量能量，本发明固定在管路的外表面，使得管路的振动 大幅降低。减振块又是W金属为原料制造，使得本发明在极为苛刻的环境中展现较高的振 动吸收性能，耐腐蚀、耐福照、耐高溫、耐低溫、寿命长、稳定性好等优点。
[0005] 为了使得减振器的减振性能尽可能的发挥，本发明通过如下技术方案予W实现： 一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法，其特征在于，该方法沿管路周向的不同位置 的减振块采用不同的成型密度，利用金属橡胶成型密度越小，支撑刚度越小，减振性能越好 的基本规律，在压力较大处采用成型密度较大的金属橡胶减振块W提高支撑刚度，在压力 较小处采用成型密度较小的金属橡胶减振块W提高减振性能，从而在保证整个减振器安全 服役的情况下实现更为理想的减振效果。
[0006] 具体设计方法如下：
[0007] 步骤一：在模拟软件中建立减振器一管道模型和金属橡胶材料模型，获得管道下 表面与减振器下半部分金属橡胶材料接触面间的压力分布；提取压力接触面上节点的表面 压强，结合该点所处角度，拟合出表面压强与角度关系式：
[0008]P=X。巧i|ΘI+X2IΘ|2巧siΘ|3，
[0009] 其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；Θ为接触点所处角度，Θ的取值 范围为±90°，IΘI为接触点所处角度绝对值；而^1^2^3为压强？与角度0拟合系数；
[0010] 步骤二、计算：
[0011] 2. 1)W金属管的中屯、线两边对称布置金属橡胶块，金属橡胶块数为n，n> 4，n为 偶数，由于金属橡胶块在减振器中为对称布置，计算时选取减振器下半部分的1/2模型，即 90°范围内的进行计算，另一侧与计算侧对称布置，
[0012]2. 2)分别计算每一块金属橡胶块所占角度ΔΘ，^ ^>式中η为金属橡胶块 数，η>4，η为偶数；
[0013] 2. 3)计算每一块金属橡胶块与管道接触面积S，
式中，ΔΘ为 每一块金属橡胶块所占角度，r为金属管的半径，1为金属橡胶块沿管道轴向厚度；
[0014] 式中，f为管道振动频率，A为管道振动振幅；
[0015] 2. 4)计算第i块金属橡胶块角度范围为：
1《i《n/2,i为整数，η> 4,η为偶数，
[001引 2. 5)计算第i块金属橡胶块与管道接触表面正压力为,
1《i《n/2,i为整数， .，
[0017] 其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；Θ为接触点所处角度，S为金属橡 胶块与管道接触面积，η为金属橡胶块数，η> 4,η为偶数，
[001引 2. 6)计算管道的振动加速度曰，a= 2πf2A，
[0019] 2. 7)计算第i块金属橡胶块最大压力夫
式中， 皆;为第i块金属橡胶块与管道接触表面正压力，a为管道的振动加速度，g为重力加速度， 为管道接触表面正压力&^中的的最大值，1《i《n/2,i为整数，η为金属橡胶块数， η> 4,η为偶数；
[0020] 步骤Ξ:结合工况要求位移限制比例α，对应压强与金属橡胶密度关系，确定不 同位置上的金属橡胶块密度，通过W下公式分别求出每块金属橡胶的根据公式求工况表面 最大压强，
[002。 3. 1)确定工况要求位移限制比例α;α=Ah/h。；，
[0022] 式中，Ah为工况下允许金属橡胶的最大变形；h。为金属橡胶块沿管道径向厚度；
[0023] 3. 2)第i块金属橡胶块与管道接触面间的最大压强Pimgx为：PFimex/S， 1《i《n/2,i为整数，式中Fim。、为第i块金属橡胶块与管道接触面间的最大压力，s为金 属橡胶块与管道接触面积；
[0024] 3. 3)确定该工况要求位移限制比例α下的压强密度模型并求出第i块金属橡胶 密度P1。：P1。=(Pimax+3. 463α -0.265) / (2. 978α -0.261);
[0025]其中，Ρ1。为在考虑位移限制时所选第i块金属橡胶密度；α为工况要求位移限 制比例，Pim。、为第i块金属橡胶与管道接触面间最大压强；
[0026] 步骤四，布置金属橡胶：
[0027] 由于管道上半部对于金属橡胶减振器无管道自重影响，仅存在振动时的压力冲 击，因此，与管道上表面接触的金属橡胶块密度取上述计算中金属橡胶块中最小密度Pmm 的布置，管道下半部W金属管的中屯、线，靠近中屯、线的两侧的对称布置金属橡胶块中密度 最大的金属橡胶块，然后两边布置的金属橡胶块的密度依次减小。
[0028] 本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明采用多种不同密度的近长 方体的减振块按一定原则镶嵌于管卡中的多个限位板之间。减振块内部相互勾联的空间网 状结构使其具有良好的弹性和阻尼性能。不同位置的减振块随自重影响下的压力分布变化 采用不同密度，W此获得更佳的减振效果。本发明固定在管道的外表面上，使管路的振动得 到大幅降低。
【附图说明】：
[0029] 图1是本发明的金属橡胶布置结构示意图，
[0030] 图2是本发明实施方式一的结构示意图，
[0031] 图3是本发明实施方式二的结构示意图。
[0032] 图4为本发明一侧的金属橡胶块的布置示意图。
[0033] 图中：1减振块2管卡3限位板4、第一螺母、5、第一螺栓、6管道、7第二螺栓、8 第二螺母、9螺杆接头。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合具体实施对本发明的技术方案做进一步说明。
[0035] 本发明一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法，该方法沿管路周向的不同位 置的减振块采用不同的成型密度，利用金属橡胶成型密度越小，支撑刚度越小，减振性能越 好的基本规律，在压力较大处采用成型密度较大的金属橡胶减振块W提高支撑刚度，在压 力较小处采用成型密度较小的金属橡胶减振块W提高减振性能，从而在保证整个减振器安 全服役的情况下实现更为理想的减振效果。
[0036] 具体设计方法如下：
[0037] 步骤一：在模拟软件中建立减振器一管道模型和金属橡胶材料模型，获得管道下 表面与减振器下半部分金属橡胶材料接触面间的压力分布；提取压力接触面上节点的表面 压强，结合该点所处角度，拟合出表面压强与角度关系式：
[0038] P=X〇巧i|ΘI+X2IΘ|2+馬|Θ|3，
[0039] 其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；Θ为接触点所处角度，Θ的取值 范围为±90°，IΘI为接触点所处角度绝对值；而^1^2^3为压强？与角度0拟合系数；
[0040] 步骤二、计算：
[0041] 2. 1)W金属管的中屯、线两边对称布置金属橡胶块，金属橡胶块数为n，n> 4，n为 偶数，由于金属橡胶块在减振器中为对称布置，计算时选取减振器下半部分的1/2模型，即 90°范围内的进行计算，另一侧与计算侧对称布置，
[0042]2. 2)分别计算每一块金属橡胶块所占角度Δθ，A6 ^ ^<式中η为金属橡胶块 数，η>4，η为偶数；
[0043] 2. 3)计算每一块金属橡胶块与管道接触面积
式中，ΔΘ为 每一块金属橡胶块所占角度，r为金属管的半径，1为金属橡胶块沿管道轴向厚度；
[0044] 式中，f为管道振动频率，A为管道振动振幅；
[0045] 2. 4)计算第i块金属橡胶块角度范围为：
1《i《n/2,i为整数，η> 4,η为偶数，
[0046] 2. 5)计算第i块金属橡胶块与管道接触表面正压力为^ . 1《i《n/2,i为整数，
*
[0047] 其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；Θ为接触点所处角度，S为金属橡 胶块与管道接触面积，η为金属橡胶块数，η> 4,η为偶数，
[004引 2. 6)计算管道的振动加速度日，a= 2 31f2A，
[0049] 2. 7)计算第i块金属橡胶块最大压力为Fimax 式中， 子 fPi为第i块金属橡胶块与管道接触表面正压力，a为管道的振动加速度，g为重力加速度， ^苗胃为管道接触表面正压力而1中的的最大值，1《i《n/2,i为整数，η为金属橡胶块 数，η>4,η为偶数；
[0050]步骤Ξ:结合工况要求位移限制比例α，对应压强与金属橡胶密度关系，确定不 同位置上的金属橡胶块密