設備安裝底座寬頻動力阻尼減振裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于工業(yè)設備減振降噪【技術領域】，主要涉及一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置。提出的一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，是在所要減振的多階主振系統(tǒng)中加入一個多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；多階振動模態(tài)的所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)由連續(xù)結構等效質(zhì)量元件（5）和彈性阻尼元件（6）組成，所述多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁（4）與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件（5）通過彈性阻尼單元（6）形成一體。本實用新型對主振系統(tǒng)能夠在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)低頻(0-1kHz)和高頻(1k-8kHz)寬頻率范圍的減振作用，從而有效地在寬頻(0-8kHz)范圍內(nèi)實現(xiàn)設備的振動控制。
【專利說明】設備安裝底座寬頻動力阻尼減振裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)設備減振降噪【技術領域】，主要涉及一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置。

【背景技術】
[0002]動力減振器的基本原理是在所要減振的主振系統(tǒng)中加入一個“質(zhì)量-彈簧”子系統(tǒng)。當附加的“質(zhì)量-彈簧”子系統(tǒng)的固有頻率與主振系統(tǒng)的共振頻率重合時，“質(zhì)量-彈簧”子系統(tǒng)與主振系統(tǒng)發(fā)生反相位諧振，子系統(tǒng)抵抗主系統(tǒng)振動，從而降低主振系統(tǒng)的振動幅值。
[0003]主振系統(tǒng)的原理圖如圖1:質(zhì)量為，剛度為JT，在一個頻率為，幅值為€的簡諧外力激勵下，系統(tǒng)做強迫振動，振動幅值Atl為:
X
[0004]A =, , ^(I)

I — -....
[0005]式中螂=#/財為振動系統(tǒng)的固有頻率表示質(zhì)量塊在非簡諧外力」匕作用下發(fā)生的靜位移。
[0006]結合圖2，在主系統(tǒng)上附加一個動力減振器:
[0007]動力減振器的質(zhì)量為W，剛度為Jt，則:
[0008]A 二-^-——^ ,--(2)
[0009]5 —p一一 (似一崎)^—jt/尤⑶
[0010]上式中，A為主振動系統(tǒng)強迫振幅，B為動力減振器附件質(zhì)量塊的強迫振動振幅。式中為動力減振器的固有頻率。如果激振力的頻率與減振器的頻率越接近，則主振動質(zhì)量塊的振幅越小。
[0011]阻尼減振是利用結構阻尼或材料阻尼的阻尼特性吸收和消耗振動能量，例如用高阻尼鋼代替普通鋼制作設備底座等結構；在結構上貼敷粘彈性阻尼材料；采用復合型高阻尼結構材料制造結構。阻尼材料有金屬型和非金屬型，非金屬阻尼材料在工程中被廣泛應用，粘彈性阻尼材料是非金屬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內(nèi)耗，當交變的振動力作用于粘彈性聚合物時，聚合物內(nèi)部產(chǎn)生拉壓變形、彎曲變形或剪切變形，因粘性特性其振動變形能量轉化成熱能而被耗散掉，降低系統(tǒng)的振動幅值。這種利用材料阻尼特性其振動變形能的消耗大小不僅取決結構阻尼大小，還取決于結構變形能的幅值及頻率，交變的頻率高，單位時間消耗的能量多，因而一般來說同樣阻尼條件下的阻尼作用對高頻振動效果更高。
[0012]在實際工程應用中，工業(yè)設備及安裝系統(tǒng)是由多個零部件組成的復雜系統(tǒng)，每個部件至少是一個多階振動模態(tài)連續(xù)構件，例如連續(xù)梁，其振動模態(tài)種類包括梁的拉壓模態(tài)、扭轉模態(tài)、彎曲模態(tài)等，對于每種振動形式可分一階、二階、。。。。。。等等，對于多階模態(tài)的復雜系統(tǒng)，結構的振動頻率響應范圍是寬頻多階模態(tài)的多峰值振動的疊加，主要振動能量包含多頻率響應分量。例如多缸壓縮機安裝底座，底座由不規(guī)則截面梁及安裝連接件和支撐等組成復雜多階模態(tài)系統(tǒng)，其結構在設備運行外力激勵下產(chǎn)生的振動是個復雜的寬頻多峰響應的疊加，如果采用單一的“質(zhì)量-彈簧”子系統(tǒng)方式對設備復雜的多峰振動控制則比較困難，尤其對于設備工作環(huán)境及安裝空間位置有限的情況下，這種缺點尤為突出，另一方面，對于阻尼減振處理，因其減振效果取決于材料的阻尼損耗因子及其變形能的大小，對于低頻振動模態(tài)相對高頻模態(tài)往往減振效果較差甚至無效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實用新型基于多自由度系統(tǒng)振動理論和阻尼減振機理以及應用技術，提出一種應用于設備安裝底座的寬頻動力阻尼減振裝置，對主振系統(tǒng)能夠在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)低頻(O-1kHz)和高頻(lk-8kHz)寬頻率范圍的減振作用，從而有效地在寬頻(0-8kHz)范圍內(nèi)實現(xiàn)設備的振動控制。
[0014]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的采取以下技術方案:
[0015]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述設備底座寬頻動力阻尼減振裝置是在所要減振的多階主振系統(tǒng)中加入一個多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；多階振動模態(tài)的所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)由連續(xù)結構等效質(zhì)量元件和彈性阻尼元件組成；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件具有多個振動模態(tài)，所述彈性阻尼元件具有多個振動模態(tài)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的質(zhì)量，由同時具備高阻尼及彈性的材料構成的彈性阻尼元件不僅提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的彈簧功能，同時提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的阻尼而形成多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件和彈性阻尼單元提供與主振系統(tǒng)對應的多階振動模態(tài)頻率；所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)設置在多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁內(nèi)；為保證振動疲勞效果，所述的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)與多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁通過彈性阻尼單元形成一體，所述多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件通過彈性阻尼單元形成一體。
[0016]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述的底座支承梁為:“ 口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管狀。
[0017]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件為“口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管狀；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件位于所述底座支承梁內(nèi)。
[0018]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述的連續(xù)結構等效質(zhì)量元件的材料與底座支承梁的材料相同，或是與底座支承梁的材質(zhì)不同的重金屬、合金或復合金屬材料。
[0019]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述的彈性阻尼單元由粘彈性阻尼材料制成，所述的彈性阻尼單元是板或帶。
[0020]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述彈性阻尼單元通過膠粘劑或硫化工藝與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件及底座支承梁復合成一體；或通過機械方式連接。
[0021]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述彈性阻尼單元為涂料形式，通過灌注固化方式與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件及底座支承梁復合成一體。
[0022]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述主振系統(tǒng)中的的底座支承梁或“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的連續(xù)結構等效質(zhì)量元件上附加阻尼結構，用以增加主振系統(tǒng)的阻尼效應，從而控制主振頻率外的因強迫激勵而引起的其它振動峰值，這種激勵包括設備地基傳播的激勵或設備運行的非穩(wěn)態(tài)激勵。
[0023]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述的阻尼結構為單層阻尼層構成的自由阻尼結構，所述的單層阻尼層的一面和主振系統(tǒng)中的底座支承梁或連續(xù)結構等效質(zhì)量元件粘接，而另一面無約束處于自由狀態(tài)。
[0024]一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，所述的阻尼結構為由阻尼層和約束層組成的約束阻尼結構，所述約束層位于所述阻尼層的外層；所述的約束阻尼結構為一層、兩層或多層。
[0025]本實用新型提出的設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，對主振系統(tǒng)能夠在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)低頻(O-1kHz)和高頻(lk-8kHz)寬頻率范圍的減振作用，從而有效地在寬頻(0-8kHz)范圍內(nèi)實現(xiàn)設備的振動控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為主振系統(tǒng)原理圖。
[0027]圖2為在主系統(tǒng)上附加一個動力減振器原理圖。
[0028]圖3為一設備安裝底座示意圖。
[0029]圖4為設備底座寬頻動力阻尼減振裝置示意圖。
[0030]圖5?圖13為設備底座寬頻動力阻尼減振裝置的截面示意圖。
[0031]圖14?圖17為附加阻尼結構的示意圖。
[0032]其中:1、設備；2、彈性支承；3、安裝臺座；4、底座支承梁；5、連續(xù)結構等效質(zhì)量元件；6、彈性阻尼單元；7、阻尼層；8、約束層。

【具體實施方式】
[0033]結合附圖與實施例對本實用新型加以說明:
[0034]圖3是一設備安裝底座示意圖，底座支承梁4下面由彈性支承2支承，上面設置有安裝臺座3和設備I。
[0035]圖4所示為設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，由底座支承梁4、連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5、彈性阻尼單元6組成；其中，底座支承梁4與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5由彈性阻尼單元6粘接或冷膠粘方式形成一體。
[0036]對底座支承梁4實施模態(tài)試驗及理論模態(tài)分析，找出前20階模態(tài)頻率及模態(tài)形狀，試驗及分析的邊界條件和實際運行工況相同或相近，系統(tǒng)包含設備I和彈性支承2及安裝臺座3等。分析的頻率范圍包含了主要的振動響應峰值范圍，主要模態(tài)包含垂直方向、橫向及縱向的彎曲模態(tài)、扭轉模態(tài)等，對每個方向每種振動模式有一階，二階，三階等等多階模態(tài)。表I給出一種載重約I噸的四缸壓縮機底座支承梁4，在兩端垂向剛度為3kN/mm的彈性支承2上的有限元模態(tài)頻率分析結果(前17階，覆蓋頻率范圍到2500Hz)。
[0037]表I模態(tài)頻率分析結果
[0038]
WiXI頻率
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]結合圖5?圖13，在所要減振的多階主振系統(tǒng)中加入一個多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；多階振動模態(tài)的所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)由連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5和彈性阻尼元件6組成；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5具有多個振動模態(tài)，所述彈性阻尼元件6具有多個振動模態(tài)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的質(zhì)量，由同時具備高阻尼及彈性的材料構成的彈性阻尼元件6提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的彈簧功能和阻尼；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5和彈性阻尼單元6提供與主振系統(tǒng)對應的多階振動模態(tài)頻率；所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)設置在多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁4內(nèi)；所述的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)與多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁4通過彈性阻尼單元6形成一體，所述多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁4與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5通過彈性阻尼單元6形成一體。底座支承梁4為:“口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管狀；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5為“ 口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管狀；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5位于所述底座支承梁4內(nèi)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5的材料與底座支承梁4的材料相同，或是與底座支承梁的材質(zhì)不同的重金屬、合金或復合金屬材料。彈性阻尼單元6由粘彈性阻尼材料制成，具體可采用洛陽船舶材料研究所研制的型號SA-3阻尼板(〈〈粘彈性阻尼材料 >>，國防工業(yè)出版社，2012年10月，165頁)，所述的彈性阻尼單元6是板或帶，通過膠粘劑或硫化工藝與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5及底座支承梁4復合成一體；或通過機械方式連接。彈性阻尼單元6也可為涂料形式，具體可采用洛陽船舶材料研究所研制的型號Η)-1灌注型阻尼材料(〈〈粘彈性阻尼材料》，國防工業(yè)出版社，2012年10月，139頁)，通過灌注固化方式與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5及底座支承梁4復合成一體。
[0040]所述主振系統(tǒng)中的的底座支承梁4或“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5上附加阻尼結構，用以增加主振系統(tǒng)的阻尼效應，從而控制主振頻率外的因強迫激勵而引起的其它振動峰值，這種激勵包括設備地基傳播的激勵或設備運行的非穩(wěn)態(tài)激勵。結合圖14、圖17，所述的阻尼結構為單層阻尼層7構成的自由阻尼結構，所述阻尼層7的一面和連續(xù)結構等效質(zhì)量元件5粘接，而另一面無約束處于自由狀態(tài)。所述的阻尼層7是固態(tài)高粘彈阻尼材料，例如洛陽船舶材料研究所研制的型號SA-3阻尼板，或灌注型阻尼材料固化形成，例如洛陽船舶材料研究所研制的型號ro-1灌注型阻尼材料；結合圖15、圖16，所述的阻尼結構為由阻尼層7和約束層8組成的約束阻尼結構，所述約束層8位于所述阻尼層7的外層；所述的約束阻尼結構為一層、兩層或多層；每層阻尼層7及約束層8的厚度根據(jù)需要分別設計。所述約束層8是由剛度高的材料制成，例如鋁合金板或鋼板等金屬材料或高剛度的復合材料。圖15、圖16分別給出約束阻尼結構為一層、兩層的結構示意。
【權利要求】
1.一種設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，設備底座的底座支承梁(4)下面由彈性支承(2)支承，上面設置有安裝臺座(3)和設備(I);其特征在于:所述設備底座寬頻動力阻尼減振裝置是在所要減振的多階主振系統(tǒng)中加入一個多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；所述阻尼減振裝置由底座支承梁(4)、連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)、彈性阻尼元件(6)組成；多階振動模態(tài)的所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)由連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)和彈性阻尼元件(6)組成；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)具有多個振動模態(tài)，所述彈性阻尼元件(6)具有多個振動模態(tài)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的質(zhì)量，由同時具備高阻尼及彈性的材料構成的彈性阻尼元件(6)不僅提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的彈簧功能，同時提供“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的阻尼而形成多階振動模態(tài)的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)；連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)和彈性阻尼元件(6)提供與主振系統(tǒng)對應的多階振動模態(tài)頻率；所述“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)設置在多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁(4)內(nèi)；所述的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)與多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁(4)通過彈性阻尼元件(6)形成一體，所述的底座支承梁(4)為:“ 口”型梁、“工”字梁，槽型梁、管狀；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)為“口”形截面梁、槽型梁、“L”形截面梁，管狀；所述連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)位于所述底座支承梁(4)內(nèi)，所述多階主振系統(tǒng)中的底座支承梁(4)與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)通過彈性阻尼元件(6)形成一體；所述的彈性阻尼元件(6)由粘彈性阻尼材料制成，所述的彈性阻尼元件(6)是板狀或帶狀，所述彈性阻尼元件(6)通過膠粘劑或硫化工藝與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)及底座支承梁(4)復合成一體或通過機械方式連接；或，所述彈性阻尼元件(6)為涂料形式，通過灌注固化方式與連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)及底座支承梁(4)復合成一體。
2.按照權利要求1所述的設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，其特征在于:所述的連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)的材料與底座支承梁(4)的材料相同，或是與底座支承梁(4)的材質(zhì)不同的重金屬、合金或復合金屬材料。
3.按照權利要求1所述的設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，其特征在于:所述主振系統(tǒng)中的的底座支承梁(4)或“質(zhì)量-彈簧-阻尼”子系統(tǒng)中的連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)上附加阻尼結構。
4.按照權利要求3所述的設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，其特征在于:所述的阻尼結構為單層阻尼層(7)構成的自由阻尼結構，所述的單層阻尼層(7)的一面和主振系統(tǒng)中的底座支承梁(4)或連續(xù)結構等效質(zhì)量元件(5)粘接，而另一面無約束處于自由狀態(tài)。
5.按照權利要求3所述的設備底座寬頻動力阻尼減振裝置，其特征在于:所述的阻尼結構為由阻尼層(7)和約束層(8)組成的約束阻尼結構，所述約束層(8)位于所述阻尼層(7)的外層；所述的約束阻尼結構(8)為一層、兩層或多層。
【文檔編號】F16F15/04GK203939918SQ201320822016
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】王安斌, 張用兵 申請人:洛陽雙瑞橡塑科技有限公司