设备安装底座宽频动力阻尼减振装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于工业设备减振降噪【技术领域】，主要涉及一种设备底座宽频动力阻尼减振装置。提出的一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，是在所要减振的多阶主振系统中加入一个多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；多阶振动模态的所述“质量-弹簧-阻尼”子系统由连续结构等效质量元件（5）和弹性阻尼元件（6）组成，所述多阶主振系统中的底座支承梁（4）与连续结构等效质量元件（5）通过弹性阻尼单元（6）形成一体。本实用新型对主振系统能够在有限的空间内实现低频(0-1kHz)和高频(1k-8kHz)宽频率范围的减振作用，从而有效地在宽频(0-8kHz)范围内实现设备的振动控制。
【专利说明】设备安装底座宽频动力阻尼减振装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业设备减振降噪【技术领域】，主要涉及一种设备底座宽频动力阻尼减振装置。
【背景技术】
[0002]动力减振器的基本原理是在所要减振的主振系统中加入一个“质量-弹簧”子系统。当附加的“质量-弹簧”子系统的固有频率与主振系统的共振频率重合时，“质量-弹簧”子系统与主振系统发生反相位谐振，子系统抵抗主系统振动，从而降低主振系统的振动幅值。
[0003]主振系统的原理图如图1:质量为，刚度为JT，在一个频率为，幅值为€的简谐外力激励下，系统做强迫振动，振动幅值Atl为:
X
[0004]A =, , ^(I)
I — -....
[0005]式中螂=#/财为振动系统的固有频率表示质量块在非简谐外力」匕作用下发生的静位移。
[0006]结合图2，在主系统上附加一个动力减振器:
[0007]动力减振器的质量为W，刚度为Jt，则:
[0008]A 二-^-——^ ,--(2)
[0009]5 —p一一 (似一崎)^—jt/尤⑶
[0010]上式中，A为主振动系统强迫振幅，B为动力减振器附件质量块的强迫振动振幅。式中为动力减振器的固有频率。如果激振力的频率与减振器的频率越接近，则主振动质量块的振幅越小。
[0011]阻尼减振是利用结构阻尼或材料阻尼的阻尼特性吸收和消耗振动能量，例如用高阻尼钢代替普通钢制作设备底座等结构；在结构上贴敷粘弹性阻尼材料；采用复合型高阻尼结构材料制造结构。阻尼材料有金属型和非金属型，非金属阻尼材料在工程中被广泛应用，粘弹性阻尼材料是非金属阻尼材料中最常用之一，其阻尼性能主要源于高分子聚合物得内耗，当交变的振动力作用于粘弹性聚合物时，聚合物内部产生拉压变形、弯曲变形或剪切变形，因粘性特性其振动变形能量转化成热能而被耗散掉，降低系统的振动幅值。这种利用材料阻尼特性其振动变形能的消耗大小不仅取决结构阻尼大小，还取决于结构变形能的幅值及频率，交变的频率高，单位时间消耗的能量多，因而一般来说同样阻尼条件下的阻尼作用对高频振动效果更高。
[0012]在实际工程应用中，工业设备及安装系统是由多个零部件组成的复杂系统，每个部件至少是一个多阶振动模态连续构件，例如连续梁，其振动模态种类包括梁的拉压模态、扭转模态、弯曲模态等，对于每种振动形式可分一阶、二阶、。。。。。。等等，对于多阶模态的复杂系统，结构的振动频率响应范围是宽频多阶模态的多峰值振动的叠加，主要振动能量包含多频率响应分量。例如多缸压缩机安装底座，底座由不规则截面梁及安装连接件和支撑等组成复杂多阶模态系统，其结构在设备运行外力激励下产生的振动是个复杂的宽频多峰响应的叠加，如果采用单一的“质量-弹簧”子系统方式对设备复杂的多峰振动控制则比较困难，尤其对于设备工作环境及安装空间位置有限的情况下，这种缺点尤为突出，另一方面，对于阻尼减振处理，因其减振效果取决于材料的阻尼损耗因子及其变形能的大小，对于低频振动模态相对高频模态往往减振效果较差甚至无效果。
【发明内容】
[0013]本实用新型基于多自由度系统振动理论和阻尼减振机理以及应用技术，提出一种应用于设备安装底座的宽频动力阻尼减振装置，对主振系统能够在有限的空间内实现低频(O-1kHz)和高频(lk-8kHz)宽频率范围的减振作用，从而有效地在宽频(0-8kHz)范围内实现设备的振动控制。
[0014]本发明实现其发明目的采取以下技术方案:
[0015]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述设备底座宽频动力阻尼减振装置是在所要减振的多阶主振系统中加入一个多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；多阶振动模态的所述“质量-弹簧-阻尼”子系统由连续结构等效质量元件和弹性阻尼元件组成；所述连续结构等效质量元件具有多个振动模态，所述弹性阻尼元件具有多个振动模态；连续结构等效质量元件提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的质量，由同时具备高阻尼及弹性的材料构成的弹性阻尼元件不仅提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的弹簧功能，同时提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的阻尼而形成多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；连续结构等效质量元件和弹性阻尼单元提供与主振系统对应的多阶振动模态频率；所述“质量-弹簧-阻尼”子系统设置在多阶主振系统中的底座支承梁内；为保证振动疲劳效果，所述的“质量-弹簧-阻尼”子系统与多阶主振系统中的底座支承梁通过弹性阻尼单元形成一体，所述多阶主振系统中的底座支承梁与连续结构等效质量元件通过弹性阻尼单元形成一体。
[0016]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述的底座支承梁为:“ 口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管状。
[0017]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述连续结构等效质量元件为“口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管状；所述连续结构等效质量元件位于所述底座支承梁内。
[0018]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述的连续结构等效质量元件的材料与底座支承梁的材料相同，或是与底座支承梁的材质不同的重金属、合金或复合金属材料。
[0019]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述的弹性阻尼单元由粘弹性阻尼材料制成，所述的弹性阻尼单元是板或带。
[0020]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述弹性阻尼单元通过胶粘剂或硫化工艺与连续结构等效质量元件及底座支承梁复合成一体；或通过机械方式连接。
[0021]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述弹性阻尼单元为涂料形式，通过灌注固化方式与连续结构等效质量元件及底座支承梁复合成一体。
[0022]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述主振系统中的的底座支承梁或“质量-弹簧-阻尼”子系统中的连续结构等效质量元件上附加阻尼结构，用以增加主振系统的阻尼效应，从而控制主振频率外的因强迫激励而引起的其它振动峰值，这种激励包括设备地基传播的激励或设备运行的非稳态激励。
[0023]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述的阻尼结构为单层阻尼层构成的自由阻尼结构，所述的单层阻尼层的一面和主振系统中的底座支承梁或连续结构等效质量元件粘接，而另一面无约束处于自由状态。
[0024]一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，所述的阻尼结构为由阻尼层和约束层组成的约束阻尼结构，所述约束层位于所述阻尼层的外层；所述的约束阻尼结构为一层、两层或多层。
[0025]本实用新型提出的设备底座宽频动力阻尼减振装置，对主振系统能够在有限的空间内实现低频(O-1kHz)和高频(lk-8kHz)宽频率范围的减振作用，从而有效地在宽频(0-8kHz)范围内实现设备的振动控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为主振系统原理图。
[0027]图2为在主系统上附加一个动力减振器原理图。
[0028]图3为一设备安装底座示意图。
[0029]图4为设备底座宽频动力阻尼减振装置示意图。
[0030]图5?图13为设备底座宽频动力阻尼减振装置的截面示意图。
[0031]图14?图17为附加阻尼结构的示意图。
[0032]其中:1、设备；2、弹性支承；3、安装台座；4、底座支承梁；5、连续结构等效质量元件；6、弹性阻尼单元；7、阻尼层；8、约束层。
【具体实施方式】
[0033]结合附图与实施例对本实用新型加以说明:
[0034]图3是一设备安装底座示意图，底座支承梁4下面由弹性支承2支承，上面设置有安装台座3和设备I。
[0035]图4所示为设备底座宽频动力阻尼减振装置，由底座支承梁4、连续结构等效质量元件5、弹性阻尼单元6组成；其中，底座支承梁4与连续结构等效质量元件5由弹性阻尼单元6粘接或冷胶粘方式形成一体。
[0036]对底座支承梁4实施模态试验及理论模态分析，找出前20阶模态频率及模态形状，试验及分析的边界条件和实际运行工况相同或相近，系统包含设备I和弹性支承2及安装台座3等。分析的频率范围包含了主要的振动响应峰值范围，主要模态包含垂直方向、横向及纵向的弯曲模态、扭转模态等，对每个方向每种振动模式有一阶，二阶，三阶等等多阶模态。表I给出一种载重约I吨的四缸压缩机底座支承梁4，在两端垂向刚度为3kN/mm的弹性支承2上的有限元模态频率分析结果(前17阶，覆盖频率范围到2500Hz)。
[0037]表I模态频率分析结果
[0038]
WiXI频率
18.8 ~
261.2 ~
397.8 ~
4899.8~
5928.6~
6953.3~
71048.8~
81254.T
91527.Γ
101576.8~
111581.3~
121680.Γ
131758.5"
141768.6~
151925.9~
161981.Γ
17丨2116.「
[0039]结合图5?图13，在所要减振的多阶主振系统中加入一个多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；多阶振动模态的所述“质量-弹簧-阻尼”子系统由连续结构等效质量元件5和弹性阻尼元件6组成；所述连续结构等效质量元件5具有多个振动模态，所述弹性阻尼元件6具有多个振动模态；连续结构等效质量元件5提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的质量，由同时具备高阻尼及弹性的材料构成的弹性阻尼元件6提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的弹簧功能和阻尼；连续结构等效质量元件5和弹性阻尼单元6提供与主振系统对应的多阶振动模态频率；所述“质量-弹簧-阻尼”子系统设置在多阶主振系统中的底座支承梁4内；所述的“质量-弹簧-阻尼”子系统与多阶主振系统中的底座支承梁4通过弹性阻尼单元6形成一体，所述多阶主振系统中的底座支承梁4与连续结构等效质量元件5通过弹性阻尼单元6形成一体。底座支承梁4为:“口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管状；连续结构等效质量元件5为“ 口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管状；连续结构等效质量元件5位于所述底座支承梁4内；连续结构等效质量元件5的材料与底座支承梁4的材料相同，或是与底座支承梁的材质不同的重金属、合金或复合金属材料。弹性阻尼单元6由粘弹性阻尼材料制成，具体可采用洛阳船舶材料研究所研制的型号SA-3阻尼板(〈〈粘弹性阻尼材料 >>，国防工业出版社，2012年10月，165页)，所述的弹性阻尼单元6是板或带，通过胶粘剂或硫化工艺与连续结构等效质量元件5及底座支承梁4复合成一体；或通过机械方式连接。弹性阻尼单元6也可为涂料形式，具体可采用洛阳船舶材料研究所研制的型号Η)-1灌注型阻尼材料(〈〈粘弹性阻尼材料》，国防工业出版社，2012年10月，139页)，通过灌注固化方式与连续结构等效质量元件5及底座支承梁4复合成一体。
[0040]所述主振系统中的的底座支承梁4或“质量-弹簧-阻尼”子系统中的连续结构等效质量元件5上附加阻尼结构，用以增加主振系统的阻尼效应，从而控制主振频率外的因强迫激励而引起的其它振动峰值，这种激励包括设备地基传播的激励或设备运行的非稳态激励。结合图14、图17，所述的阻尼结构为单层阻尼层7构成的自由阻尼结构，所述阻尼层7的一面和连续结构等效质量元件5粘接，而另一面无约束处于自由状态。所述的阻尼层7是固态高粘弹阻尼材料，例如洛阳船舶材料研究所研制的型号SA-3阻尼板，或灌注型阻尼材料固化形成，例如洛阳船舶材料研究所研制的型号ro-1灌注型阻尼材料；结合图15、图16，所述的阻尼结构为由阻尼层7和约束层8组成的约束阻尼结构，所述约束层8位于所述阻尼层7的外层；所述的约束阻尼结构为一层、两层或多层；每层阻尼层7及约束层8的厚度根据需要分别设计。所述约束层8是由刚度高的材料制成，例如铝合金板或钢板等金属材料或高刚度的复合材料。图15、图16分别给出约束阻尼结构为一层、两层的结构示意。
【权利要求】
1.一种设备底座宽频动力阻尼减振装置，设备底座的底座支承梁(4)下面由弹性支承(2)支承，上面设置有安装台座(3)和设备(I);其特征在于:所述设备底座宽频动力阻尼减振装置是在所要减振的多阶主振系统中加入一个多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；所述阻尼减振装置由底座支承梁(4)、连续结构等效质量元件(5)、弹性阻尼元件(6)组成；多阶振动模态的所述“质量-弹簧-阻尼”子系统由连续结构等效质量元件(5)和弹性阻尼元件(6)组成；所述连续结构等效质量元件(5)具有多个振动模态，所述弹性阻尼元件(6)具有多个振动模态；连续结构等效质量元件(5)提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的质量，由同时具备高阻尼及弹性的材料构成的弹性阻尼元件(6)不仅提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的弹簧功能，同时提供“质量-弹簧-阻尼”子系统中的阻尼而形成多阶振动模态的“质量-弹簧-阻尼”子系统；连续结构等效质量元件(5)和弹性阻尼元件(6)提供与主振系统对应的多阶振动模态频率；所述“质量-弹簧-阻尼”子系统设置在多阶主振系统中的底座支承梁(4)内；所述的“质量-弹簧-阻尼”子系统与多阶主振系统中的底座支承梁(4)通过弹性阻尼元件(6)形成一体，所述的底座支承梁(4)为:“ 口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管状；所述连续结构等效质量元件(5)为“口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管状；所述连续结构等效质量元件(5)位于所述底座支承梁(4)内，所述多阶主振系统中的底座支承梁(4)与连续结构等效质量元件(5)通过弹性阻尼元件(6)形成一体；所述的弹性阻尼元件(6)由粘弹性阻尼材料制成，所述的弹性阻尼元件(6)是板状或带状，所述弹性阻尼元件(6)通过胶粘剂或硫化工艺与连续结构等效质量元件(5)及底座支承梁(4)复合成一体或通过机械方式连接；或，所述弹性阻尼元件(6)为涂料形式，通过灌注固化方式与连续结构等效质量元件(5)及底座支承梁(4)复合成一体。
2.按照权利要求1所述的设备底座宽频动力阻尼减振装置，其特征在于:所述的连续结构等效质量元件(5)的材料与底座支承梁(4)的材料相同，或是与底座支承梁(4)的材质不同的重金属、合金或复合金属材料。
3.按照权利要求1所述的设备底座宽频动力阻尼减振装置，其特征在于:所述主振系统中的的底座支承梁(4)或“质量-弹簧-阻尼”子系统中的连续结构等效质量元件(5)上附加阻尼结构。
4.按照权利要求3所述的设备底座宽频动力阻尼减振装置，其特征在于:所述的阻尼结构为单层阻尼层(7)构成的自由阻尼结构，所述的单层阻尼层(7)的一面和主振系统中的底座支承梁(4)或连续结构等效质量元件(5)粘接，而另一面无约束处于自由状态。
5.按照权利要求3所述的设备底座宽频动力阻尼减振装置，其特征在于:所述的阻尼结构为由阻尼层(7)和约束层(8)组成的约束阻尼结构，所述约束层(8)位于所述阻尼层(7)的外层；所述的约束阻尼结构(8)为一层、两层或多层。
【文档编号】F16F15/04GK203939918SQ201320822016
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】王安斌, 张用兵 申请人:洛阳双瑞橡塑科技有限公司