一种抑振结构

文档序号:582903 发布日期:2021-05-25 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种抑振结构 (Vibration suppression structure ) 是由 汤又衡 王晓乐 罗旭东 赵春宇 黄震宇 于 2021-02-23 设计创作,主要内容包括:本发明涉及振动控制技术领域内的一种抑振结构,包括壳体与振板;所述壳体包括顶板、侧板以及底板,所述顶板与所述底板通过所述侧板连接成腔体结构,所述底板设有夹持口;所述振板包括第一振子板和第二振子板,所述第一振子板与所述第二振子板一体成型为折板结构;所述第一振子板连接于所述夹持口的侧边,所述第二振子板位于所述顶板和所述底板之间,所述夹持口相对的两侧边分别连接有所述振板。本发明通过壳体包裹参数敏感性较高的振板形成封闭或半封闭的抑振结构,能有效避免谐振结构受外力影响而导致设计频率偏移,提高低频抑振效果。(The invention relates to a vibration suppression structure in the technical field of vibration control, which comprises a shell and a vibration plate; the shell comprises a top plate, side plates and a bottom plate, the top plate and the bottom plate are connected into a cavity structure through the side plates, and the bottom plate is provided with a clamping opening; the vibrating plate comprises a first vibrating plate and a second vibrating plate, and the first vibrating plate and the second vibrating plate are integrally formed into a folded plate structure; the first vibrator plate is connected to the side edge of the clamping opening, the second vibrator plate is located between the top plate and the bottom plate, and the two opposite side edges of the clamping opening are respectively connected with the vibration plates. According to the invention, the vibration plate with higher shell wrapping parameter sensitivity forms a closed or semi-closed vibration suppression structure, so that the design frequency deviation caused by the influence of external force on the resonance structure can be effectively avoided, and the low-frequency vibration suppression effect is improved.)

一种抑振结构

技术领域

本发明涉及振动控制技术领域,具体地,涉及一种抑振结构。

背景技术

机电设备、家用电器、交通工具、工业管道、建筑门窗等对象,在动力装置或外施载荷激励下产生的高量级的结构振动和辐射出的噪声会损伤人们的听力,造成结构的疲劳损坏,危害生命财产安全。其中,低频的结构振动波长较长,传播能力更强,对其进行有效抑制需要付出极大的空间和重量代价。

现有的结构振动抑制技术主要是基于动力吸振原理,在原有待抑振件上附加“弹簧-质量”谐振系统,利用该谐振系统共振时产生的惯性力显著降低原有结构的振动幅度。针对低频结构振动问题,为了降低谐振系统的共振频率,要求谐振系统应具备较小的“弹簧”刚度,或者足够大的“质量”。因此,大部分的低频抑振结构需要较大的尺寸或较大的重量代价,不适用于结构紧凑、空间狭小或应用场景复杂的场合。而且,现有振动抑制结构具有明显的抑振方向性和窄带特性,同时由于这些抑振结构包含受外力影响较大的敏感性薄片,很难满足多方向抑振、宽频段抑振和服役性能稳定的需求。

经现有技术检索发现,中国发明专利公开号为CN106678271A,公开了一种基于局域共振带隙特性、具有低频抑振性能的周期结构,包括周期分布的质量元件、弹性元件和基体。周期单元包括金属结构即质量元件,质量元件侧面包围一圈橡胶或硅胶材料环状结构即弹性元件,质量元件周向侧面为带有一定形状的曲面,并且弹性元件与质量元件之间相互贴合,然后将弹性元件包围质量元件作为整体周期排列在弹性结构基体中,其中弹性元件与基体之间也是相互贴合的。该发明即存在上述相关问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种抑振结构。

根据本发明提供的一种抑振结构,包括壳体与振板;

所述壳体包括顶板、侧板以及底板,所述顶板与所述底板通过所述侧板连接成腔体结构,所述底板设有夹持口;

所述振板包括第一振子板和第二振子板,所述第一振子板与所述第二振子板一体成型为折板结构;

所述第一振子板连接于所述夹持口的侧边,所述第二振子板位于所述顶板和所述底板之间,所述夹持口相对的两侧边分别连接有所述振板。

一些实施方式中,多个所述第一振子板和\或多个所述第二振子板连接成一个所述振板。

一些实施方式中,所述第二振子板通过开缝形成多个相邻的振翅。

一些实施方式中,所述夹持口同一侧的所述振板为多个且间隔设置,位于所述夹持口相对两侧边的所述振板的数量相同或不同。

一些实施方式中,所述第二振子板上开有第一微孔,所述第一微孔为多个。

一些实施方式中,还包括质量块,所述质量块连接于所述第二振子板表面。

一些实施方式中,还包括封板,所述封板用于和位于所述夹持口两侧的所述第一振子板连接形成凸块或凹槽,所述第二振子板封闭于所述壳体内。

一些实施方式中,所述顶板开设有第二微孔,所述第二微孔为多个。

一些实施方式中,所述壳体内填充有阻尼材料。

一些实施方式中,所述壳体与所述振板一体成型。

与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

1、本发明通过壳体包裹参数敏感性较高的振板形成封闭或半封闭的抑振结构,能有效避免谐振结构受外力影响而导致设计频率偏移,提高低频抑振效果。

2、本发明通过对连接于壳体上振板整体结构的优化设计,提高抑振结构的抑振性能。

3、本发明通过对振板中涉及第二振子板整体结构的优化设计,降低振板的整体工作频率,提高低频振动抑制效果。

4、本发明通过对连接于壳体内的振板形成封闭的抑振结构,且对封闭的抑振结构采取进一步的填充等措施,拓宽了抑振结构的工作频段。

5、本发明通过将壳体与振板一体成型工艺,避免各组件连接不牢而造成的脱落问题,确保抑振结构的抑振效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1为本发明提供的一种弧形结构壳体的抑振结构整体示意图;

图2为本发明提供的一种矩形结构壳体的抑振结构整体示意图;

图3为本发明提供的一种多级振板结构示意图;

图4为本发明提供的一种渐变振板结构示意图,其中:

4a表示自一端向另一端成规律变化的振板结构示意图;

4b表示自两端向中间逐渐变窄的振板结构示意图;

4c表示自中间向两端逐渐变窄的振板结构示意图;

图5为本发明提供的壳体和振板一体成型后的多种实施方式结构示意图,其中:

5a表示垂直结构振板与矩形壳结构示意图;

5b表示垂直结构振板与底板为内凹弧形结构示意图;

5c表示垂直结构振板与底板为外凸弧形结构示意图;

5d表示弧形结构振板与矩形壳体结构示意图;

5e表示夹角结构振板与矩形壳体示意图;

5f表示不同弯折结构振板与矩形壳体示意图;

5g表示第二振子板上下平行设置的振板与矩形壳体结构示意图;

图6为本发明提供的抑振结构应用于管道结构的技术效果图。

图7为本发明提供的抑振结构应用于管道结构前后的振动传递特性实验结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种谐振体置于壳体内的抑制结构,如图1-7所示,包括壳体1和振板2,振板2作为抑制低频振动的主要构件,其振板2的部分或全部置于壳体1内,壳体1可有效保护振板2的主要谐振结构,避免谐振结构受外力影响而导致设计频率偏移,提高低频抑振效果。具体地:

壳体1主要由顶板11、侧板12和底板13围成的腔体结构,侧板12位于顶板11和底板13之间。围成腔体结构的壳体1的形状可为方形、筒形、锥台形、弧形、不规则形状等等,主要根据需要低频振动抑制的结构、安装空间以及振板2的整体结构而定。在底板13上开设有夹持口131,夹持口131用于振板2的安装,同时还可用于夹持待振动抑制的结构件。夹持口131可沿底板13的轴向开设的纵向或横向贯通的开口,亦可为局部的开口。

振板2由第一振子板21和第二振子板22构成,第一振子板21为竖向板,第二振子板22为横向板,两者一体成型为折板结构的振板2。此处,所谓的折板结构是指第一振子板21和第二振子板22连接处存在夹角,其夹角的大小在0°至180°之间,同时,夹角亦可指弧度数,即第一振子板21与第二振子板22两者为圆弧过渡形成圆弧状的折板结构。通过调整第一振子板21和第二振子板22两者的弯折角度和高度,实现薄片的弯折,不仅可以在有限空间内降低薄片的弯曲刚度,从而限制降低振板2的工作频率,而且通过改变两者的弯折方向和角度,可以调节工作频率和作用方向,进而整体上实现低谐振频率且多谐振方向的抑振功能。振板2中的第一振子板21和第二振子板22的数量均可为多个,如图3所示,可由两个第一振子板21和两个第二振子板22形成的台阶状的多级弯折的折板结构的振板2,还可通过多个第一振子板21形成曲线的弯折型后再与第二振子板22连接,当然,还可为第二振子板22亦可为多个连接成曲线的弯折型或其他构型后再与一个或多个第一振子板21形成相应形状进行连接。另外,第二振子板22可为渐变的构型,如图4a-4c所示,可由一端至另一端的逐渐变宽或变窄,或者由两端向中间成规律的变宽或变窄等等,可有效拓宽工作频带。

多个振板2以对称的方式连接于夹持口131处,具体为第一振子板21连接于夹持口131的侧边,其连接方式可为第一振子板21背离第二振子板22的自由端的端面与夹持口131的侧边端面相连接,第二振子板22进入夹持口131侧边以内的壳体1内,即第二振子板22位于顶板11内表面和底板13内表面之间,此种连接方式下振板2基本全部位于壳体1内。第一振子板21连接于夹持口131的侧边的连接方式还可为第一振子板21背离第二振子板22的自由端的端面位于夹持口131之外,夹持口131的侧边与第一振子板21的板面连接,第一振子板21的部分位于夹持口131之外,而第二振子板22依然置于顶板11内表面和底板13内表面之间,即振板2的部分位于壳体1内,部分位于壳体1外。两种连接情况下,第一振子板21连接于夹持口131处,主要为与待振动抑制的构件直接接触,便于直接传递振动力,同时无论是振板2基本全部位于壳体1内,还是部分位于壳体1内,作为低频抑制效果的主要谐振结构的第二振子板22均全部位于壳体1内,以确保对壳体1对谐振结构的保护,降低外力的影响。由于振板参数敏感性较高,暴露在外容易受外力影响变形,导致设计频率偏移,通过壳体包裹形成封闭或半封闭的抑振结构,则可有效确保谐振结构的设计频率精准性。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上形成,通过对连接于壳体上振板整体结构的优化设计,提高抑振结构的抑振性能。具体地:

如图1-7所示,连接于夹持口131每一侧上的振板2的数量为多个且间隔设置,优选的为并排间隔设置,即第二振子板22相互之间存在一定的间隙。位于夹持口131相对的两侧上的振板2的数量与结构优选为对称设置。当位于夹持口131每一侧边上均可设置有多个并排的振板2。

作为一种变形结构,第二振子板22上通过开缝的形式形成多个并列的振翅221,多个并列的振翅221即可相当于多个并排设置的第二振子板22,此种情况下通过模压等工艺一体成型为振板2,即夹持口131相对的两侧仅可各连接一个振板2即可,可大幅降低振板2的数量。此种设计有振翅221结构的振板2亦可多个并列为一排设置于夹持口131的侧边上,同样可降低连接于壳体2上的振板2的数量,通过提高结构的稳定性而整体上提高抑振性能。

实施例3

本实施例3是在实施例1或实施例2的基础上形成,通过对振板中涉及第二振子板整体结构的优化设计,降低振板的整体工作频率,提高低频振动抑制效果。具体地:

如图1-7所示,于第二振子板22上开设有第一微孔222,第一微孔222为多个,优选的,多个第一微孔222均匀分布于第二振子板22,当第二振子板22上开设有多个振翅221结构时,第一微孔222则分布于振翅221上。第二振子板22上设置有第一微孔221,可进一步调节第二振子板22的弯曲刚度,进而壳降低振板的整体工作频率。

进一步优选的,第二振子板22上设置有质量块3,质量块3与第二振子板22组成振板2的主要谐振结构,可有效限制并降低振板2的整体工作频率。其质量块3的大小与形状主要根据振板2需要达到的抑振频率而定。质量块3连接于第二振子板22上的位置,可为上表面,亦可位下表面,可通过胶接、铆接、焊接等方式连接于第二振子板22上,亦可与第二振子板22整体成型。

实施例4

本实施例4是在实施例1-3任一实施例的基础上形成,通过对连接于壳体内的振板形成封闭的抑振结构,且对封闭的抑振结构采取进一步的填充等措施,拓宽了抑振结构的工作频段。具体地:

如图1-7所示,振板2连接于底板13上开设的夹持口131的侧边后,通过封板4和多个第一振子板21连接形成封闭的腔体结构,使得第二振子板22封闭与壳体1内。具体的,封板4与多个第一振子板21的连接方式主要包括两种:一种方式是当第一振子板21的端部延伸至壳体1的底板13之外是,通过封板4与各第一振子板21的端部密封连接形成突出于壳体1外部的凸块结构,其凸块结构可用于插入待振动抑制的构件中进行振动抑制;另一种方式是封板4自夹持口131进入一定距离,与位于夹持口131上方的第一振子板21密封连接,形成凹槽结构,此时第一振子板21的端部是否位于壳体1的外部均可采取此种连接方式形成凹槽结构,凹槽结构可用于夹持待振动抑制的构件上进行振动抑制。两种密封连接的方式下,不仅可使得振动直接传递至振板2,而且将第二振子板22封闭与壳体1内。

当第二振子板22封闭于壳体1内后,可在壳体1的顶板11上开设第二微孔111,第二微孔111的数量为多个,且优选的均匀分布顶板11上。于壳体的顶板上开设孔洞,再通过设计顶板11与第二振子板22的间距,如第二振子板22上设置有质量块3时,即考虑顶板与质量块的间距,进而可借助振动时空气的挤压摩擦而引入辐射阻尼,进而拓宽抑振结构的工作频段。

当第二振子板22封闭于壳体1内后,还可优化的一种拓宽抑振结构工作频段的方式是,在密封的壳体1内填充阻尼材料,在第二振子板22振动时通过阻尼材料产生的粘性阻尼效应而提高整个抑振结构的阻尼,进而拓宽抑振结构的工作频段。优选的,填充的阻尼材料为泡沫、棉、纤维、液体如矿物油等等。当阻尼材料为泡沫、矿物油等时,顶板11上不开设第二微孔111,以防液体的泄露。当填充有阻尼材料,特别是液体时,优选第二振子板22上开设有第一微孔222,通过多孔效应进一步提高粘性阻尼效应。

实施例5

本实施例5是在实施例1-4任一实施例的基础上形成,通过将壳体与振板一体成型工艺,避免各组件连接不牢而造成的脱落问题,确保抑振结构的抑振效果。具体地:

如图1-7所示,抑振结构在制备时,可采用一体成型工艺整体制备,如可通过相应的模具模压成型,亦可通过专用的切割与钣金设备将板状材料于数控机床上进行多次切割和折弯,形成包括质量块的振板、封板以及壳体的完整一体结构,如图5所示。

测试结果

以抑振结构设置在管道上为例进行振动实验,如图6所示,管道上设置有一个抑振结构,管道由两个支架支撑并固定于地面。图示的A点为激励点,由激振器提供0Hz-1600Hz的白噪声信号作为振源输入,激振器输出端与管道连接处放置力传感器,用以拾取激振器输入到管道的激励力信号;B点为响应点,位于管道远端位置,由加速度传感器拾取加速度响应信号。

图7是针对图6所示的管道结构安装抑振结构前后的振动传递函数FRF(FrequencyResponse Function)的幅值结果,采用以加速度量表示的FRF对抑振结构的抑振效果进行评价,其计算方法为:

式中,a代表响应点B的垂向加速度,F代表激励点A的输入力。

图7中,虚线代表1mm厚铝制管道在未安装抑振结构时的FRF实验结果,实线代表贴附实施例一所述的抑振结构后的情况。可以明显看出,安装抑振结构后,传递至响应点的振动幅度在低频设计频率(190Hz-265 Hz,带宽为75Hz)得到了降低。使用实施例一所述的抑振结构可在该频段平均降低管道的振动传递函数幅值约20dB,体现了抑振结构的抑振效果。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

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