多腔轴系颗粒阻尼器的制作方法

本发明涉及动力装置的轴系，具体是涉及一种多腔轴系颗粒阻尼器。

背景技术：

轴系是动力装置传递运动和动力的关键部件，正朝着高速、重载的方向发展，轴系振动过大将导致严重后果，如使发动机零部件磨损加快，并引起扭转—轴向耦合振动，使设备噪声加剧等。如何控制这些振动和噪声对机械装备的精度、性能、寿命和操作人员的劳动保护具有重要的影响。

颗粒阻尼具有减振效果显著、耐高温、对原结构改动小等优点，是振动控制领域最新出现的一种被动抑振技术。将颗粒阻尼被动抑振技术应用到轴系中能有效降低轴系运转过程中产生的振动和噪音，特别适用于轴系内部空心、传动系统高温且油润滑的恶劣环境。

处于实际工作状态下的轴系处于高速旋转状态，填充在轴系内部的颗粒介质要承受很强的离心载荷作用，离心载荷使得颗粒积压在远离转动中心的齿轮轴内壁上。在填充率较大时，下层颗粒受到其上层颗粒的挤压作用较大，使绝大多数的颗粒聚集在齿轮轴内壁的下方。因此系统的质心处于轴心下方，该偏心距导致系统发生动不平衡现象，从而引起额外功的产生。

中国专利CN101725656A公开一种空心轴系颗粒阻尼器，用于轴系振动的综合控制。它包括两个相同的半圆筒状阻尼单元和位于两个半圆筒状阻尼单元之间使它们固定在空心轴内的定位装置。该阻尼器对于轴系的扭转振动、横向振动及轴向振动都能够进行有效控制，是轴系三向振动的综合控制装置，并且该阻尼器安置于轴系内部，有效利用轴系的内部空间，既节约成本又节省空间。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种多腔轴系颗粒阻尼器。

本发明设有圆柱体，在圆柱体内设有至少2个轴向腔体，轴向腔体的开孔端设有固定盖板，在轴向腔体内填充颗粒。

所述固定盖板的前端设有端盖，固定盖板的后端设有与轴向腔体配接的轴，在端盖与轴之间设有连接部，连接部设有外螺纹。

所述轴向腔体可设有4个，所述轴也设有4个。

各轴向腔体内填充的颗粒的材质、粒径和数目相同。

所述轴向腔体在轴向可分为4～6段。

本发明使用时装入轴系内。

本发明将原有的单一轴孔分隔成多个腔，向每个腔中填充颗粒。由于改装后颗粒位置相对质心平衡，颗粒阻尼器的动不平衡现象将大大减少，因此不会引起额外功的产生或只有很少一部分额外功的产生，增强了颗粒阻尼器减振降噪的稳定性。

本发明可根据给定轴系的尺寸以及需要填充的颗粒数目进行相应的端面圆半径、孔径、长度等尺寸的设计，其结构简单，制造成本很低，但能起到很好的稳定动平衡效果。

本发明的外径尺寸能与轴系孔径尺寸形成过渡配合，多个腔孔径相等且均匀对称分布。

本发明通过固定盖板与轴系配合。固定盖板的尺寸由颗粒阻尼器和轴系的尺寸共同决定。固定盖板分成三部分：4个突出短轴和阻尼器的通腔形成过渡配合；中间部分圆柱外螺纹与轴系内螺纹配合；最外圈为端盖。

本发明可以根据设计稳定性和颗粒填充体积等需要进行结构上的调整，如可选用四腔、六腔、八腔、十腔等偶数腔体。当转速小于500r/min时，腔体的个数最好为4～6个；当转速大于500r/min小于1000r/min时，腔体的个数最好为8～10个；当转速大于1000r/min时，腔体的个数最好大于10个。固定盖板尺寸也可以据颗粒阻尼器结构的改变进行相应的调整。

当轴系以扭转振动为主时，本发明的轴向腔体在轴向分为4～6段；当轴系以轴向振动为主时，本发明的轴向腔体在轴向分为2～3段；当轴系以回转振动为主时，本发明的轴向腔体在轴向不分段。

本发明的作用为降低轴系运转时产生的振动和噪声，同时减小动不平衡产生的额外功，提高颗粒阻尼器减振降噪的稳定性。

附图说明

图1是本发明与轴系、固定盖板相配合的立体图；

图2是经过配合体端面圆圆心且垂直于端面圆的剖面图；

图3是本发明的立体图；

图4是本发明的侧视图；

图5是经过本发明端面圆圆心且垂直于端面圆的剖面图；

图6固定盖板的立体图；

图7是固定盖板的侧/俯视图；

图8是固定盖板的正视图；

图9是颗粒在本发明中随轴旋转时颗粒的运动状态图；

图10是颗粒在单腔中随轴旋转时颗粒的运动状态图；

图11是轴系在500rpm转速下的振动加速度在轴系分别不添加颗粒、添加单孔颗粒阻尼器以及添加本发明中的多腔轴系颗粒阻尼器后的频率响应曲线；

图12是本发明在扭转振动为主运动的条件下轴系的分段示意图；

图13是本发明在轴向振动为主运动的条件下轴系的分段示意图；

图14是本发明在回转振动为主运动的条件下轴系的分段示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

图1～8为装配体示意图。本发明实施例设有圆柱体21，在圆柱体21内设有4个轴向腔体22，轴向腔体22的开孔端设有固定盖板4，在轴向腔体22内填充颗粒3。

所述固定盖板4的前端设有端盖43，固定盖板4的后端设有与轴向腔体22配接的轴41，在端盖43与轴41之间设有连接部42，连接部42设有外螺纹。

各轴向腔体内填充的颗粒的材质、粒径和数目相同。

所述轴向腔体在轴向可分为4～6段。

本发明使用时装入轴系1内。

本发明与轴系内孔过渡配合，只需将本发明由轴系的开口端插入即可完成二者的配合。

将本发明插入轴系内部之后，向本发明的四个腔中装入相同数目的相同颗粒，根据填充率计算颗粒数目。颗粒的材料、粒径、恢复系数、摩擦系数、填充率等参数根据振动传递路径、转速、载荷、轴系的轴向、径向、周向振动加速度的幅值和频率经分析计算后确定。

将颗粒填入本发明之后，用固定盖板将本发明的开口封闭；固定盖板的四个突出短轴与本发明的四个内孔形成过渡配合，用于固定本发明；固定盖板与轴系以螺纹连接固定；通过固定盖板使本发明和轴系形成可靠的固定，在轴系旋转过程中，本发明随之做同样的旋转运动。

在本发明随齿轮轴旋转运动过程中，颗粒在本发明的四个轴向腔体内通过非弹性碰撞和摩擦作用损耗能量，达到减振降噪的作用。如图9和10所示，四个轴向腔体内的颗粒在转动过程中受离心力作用均紧贴远离转动中心的孔内壁上，不存在上层颗粒对下层颗粒的挤压作用。并且对称孔内颗粒的运动对称，因此几乎不存在动不平衡现象。

参见图11～14，为轴系在500rpm转速下的振动加速度在轴系分别不添加颗粒、添加单孔颗粒阻尼器以及添加本发明中后的频率响应曲线显示，添加单孔颗粒阻尼器后的振动加速度较不添加有所减小，而添加本发明后的振动加速度又比单孔颗粒阻尼器有所减小。因此，本发明对轴系减振效果确有明显提升。

本发明与轴系配合使用，与轴孔过渡配合，再将颗粒装入颗粒阻尼器的四个腔中，最后用固定盖板将轴孔与颗粒阻尼器连接固定。颗粒阻尼器随轴转动，颗粒在四个轴腔中相互碰撞、摩擦，将轴系工作过程中产生的振动以热能的形式耗散掉，起到减振降噪的效果。该本发明较直接将颗粒装入轴系轴孔中有着明显的优点：颗粒在单个轴孔中由于重力相互挤压作用导致多数颗粒处于孔的下半部分，因此动不平衡效应明显；动不平衡作用将引入额外功，削弱颗粒阻尼器的减振效果。将轴系原有的单孔改装成多腔，利用四个(或者更多)腔内颗粒的运动互相平衡从而起到抵消动不平衡的效果。该装置简单、方便、可靠、效果明显且制造成本低廉。