電磁顆粒阻尼隔振裝置的制作方法

本發明涉及隔振裝置技術領域，具體地涉及一種電磁顆粒阻尼隔振裝置。

背景技術：

機械裝置在工作過程中通常會產生振動，當振動過大時，振動力一方面會作用于機械裝置本身，影響機械裝置自身的平穩運轉；另一方面會作用于地面基礎，影響地基的使用壽命和周圍的工作環境。傳統的彈簧阻尼雙層隔振系統阻尼效果差，隔振效果低；橡膠阻尼雙層隔振系統固有頻率較高，隔振效果不明顯；而彈簧-液壓阻尼雙層隔振系統雖能起到較好的隔振效果，但制造復雜，液壓阻尼器需經常保養維護；現代化阻尼器如：氣壓阻尼器和滑軌阻尼器與雙層隔振系統的結合都存在造價過高、制造復雜和精度要求高等缺點。

中國新型專利(授權公告號：cn200949633y，授權公告日：2007-9-19)公布了可調質量比雙層隔振裝置，該裝置的優點是改變雙層隔振裝置在實際應用中的隔振特性參數固定不變、難以調整的問題，通過對中間質量塊的質量進行動態調整，來改變其振動的固有頻率，減少了工作的誤差，使隔振裝置的隔振特性調整到最佳工作狀態，從而提高裝置的適用范圍；缺點是存在顆粒與結構間的摩擦碰撞能量損耗過少的問題，減振效果不明顯。

中國發明專利申請(申請公布號：cn106286665a，申請公布日：2017-01-04)公開了可調式非線性雙層隔振裝置，該裝置的優點是能顯著提高減振效果，缺點是需要運用控制電路給線圈磁鐵供電，結構復雜，制造困難，成本較高。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明公開了一種電磁顆粒阻尼隔振裝置，該裝置既能產生顆粒阻尼效應，又能產生電磁阻尼效應，減振效果好，減振效果易控制，同時該裝置結構簡單，制造成本低。

為實現上述目的，本發明公開了一種電磁顆粒阻尼隔振裝置，包括平行設置的上層基板和下層基板，所述上層基板和下層基板之間設有隔振體，所述隔振體包括方形隔振塊，所述隔振塊與上層基板和下層基板在豎直方向保持平行，所述隔振塊與上層基板之間設有若干根第一減震彈簧，所述隔振塊與下層基板之間也設有若干根第二減震彈簧，所述隔振塊相對的兩個側面上均勻開有若干個孔徑相同的容納通孔，每個所述容納通孔內均填充有顆粒阻尼物，每個所述容納通孔的兩端均與螺塞通過螺紋連接；所述隔振塊的兩端側面上分別對稱連接有若干個導板，隔振塊的同一端側面上的每相鄰兩個導板之間設有一個磁體，每個所述磁體的一端豎直連接下層基板的一端，每相鄰的兩個磁體為異極磁體，沿隔振塊對稱的每兩個磁體也為異極磁體。

進一步地，每個所述螺塞的螺紋段長度為容納通孔總長度的5％、10％、15％或20％中的一種。

再進一步地，每個所述容納通孔內填充的顆粒阻尼物的總容積為每個容納通孔體積的30～85％，所有容納通孔的總容積為隔振塊體積的50～75％。

更進一步地，所述顆粒阻尼物均為體積相同的球體，球體的平均直徑為0.2～5mm，球體為剛性球體、鉛制球體、銅制球體或鋁制球體中的一種。

更進一步地，所述隔振塊相對的兩個側面上開有n排m列容納通孔，其中，n和m滿足如下數學關系式：n≤m，n和m均為1～10之間的自然數。

更進一步地，每個所述第一減震彈簧的一端連接上層基板的下端面，每個所述第一減震彈簧的另一端連接隔振塊的上端面；每個所述第二減震彈簧的一端連接隔振塊的下端面，每個所述第二減震彈簧的另一端連接下層基板的上端面，所述第一減震彈簧與第二減震彈簧沿隔振塊對稱分布，所述第一減震彈簧和第二減震彈簧均為4～16根，所述第一減震彈簧和第二減震彈簧在自然狀態下的長度為隔振塊高度的60～80％。

更進一步地，所述上層基板與隔振塊在水平面上的投影重合，所述下層基板在水平面上的投影面積大于上層基板在水平面上的投影面積。

更進一步地，所述導板的數量為a，磁體的個數為b，a和b滿足如下數學關系式：

b＝a+1，a為1～10之間的自然數。

更進一步地，所述導板的長度為隔振塊長度的50％～100％，所述導板的寬度為隔振塊寬度的5％～35％，所述導板的高度為隔振塊高度的100％，所述導板為銅制導板、鋁制導板或鋁合金導板中的一種。

更進一步地，所述磁體的長度為隔振塊長度的20％～65％，所述磁體的寬度為隔振塊寬度的5％～35％，所述磁體的高度為隔振塊高度的180％～300％。

有益效果：

1、本發明的隔振裝置包括顆粒阻尼隔振裝置和電磁阻尼隔振裝置，隔振效果好；

2、本發明隔振裝置的容納通孔內的顆粒阻尼物的粒徑及填充率可調，導板的數量，導板的大小，導板之間的間距也可調，因此本發明隔振裝置的隔振效果容易調控，可應用到各種不同的機械裝置中；

3、本發明的隔振裝置結構簡單，制造成本低，便于實現工業化。

附圖說明

圖1為本發明電磁顆粒阻尼隔振裝置的正視圖；

圖2為圖1的隔振塊的局部剖視圖；

圖3為圖1的俯視圖；

圖4、圖5均為實施例的效果測試圖；

上述圖中各部件的標號如下所示：

上層基板1、下層基板2、隔振體3(其中：隔振塊3.1、容納通孔3.2、螺塞3.21、顆粒阻尼物3.22、導板3.3、磁體3.4)、第一減震彈簧4.1、第二減震彈簧4.2。

具體實施方式

為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例及附圖進一步闡明本發明的主要內容，但本發明的內容不僅僅局限于以下實施例。

如圖1所示，本發明公開了一種電磁顆粒阻尼隔振裝置，該裝置包括平行設置的上層基板1和下層基板2，在所述上層基板1和下層基板2之間設有隔振體3，所述隔振體3優選電磁顆粒隔振體，所述電磁顆粒隔振體包括方形隔振塊3.1，且隔振塊3.1的材質由優選為金屬材質，所述隔振塊3.1與上層基板1和下層基板2在豎直方向保持平行，結合圖3可知，所述上層基板1與隔振塊3.1在水平面上的投影重合，所述下層基板2在水平面上的投影面積大于上層基板1在水平面上的投影面積，所述隔振塊3.1與上層基板1之間設有若干根第一減震彈簧4.1，所述隔振塊3.1與下層基板2之間設有若干根第二減震彈簧4.2，每個所述第一減震彈簧4.1的一端連接上層基板1的下端面，每個所述第一減震彈簧4.1的另一端連接隔振塊3.1的上端面；每個所述第二減震彈簧4.2的一端連接隔振塊3.1的下端面，每個所述第二減震彈簧4.2的另一端連接下層基板2的上端面，所述第一減震彈簧4.1與第二減震彈簧4.2沿隔振塊3.1對稱分布，所述第一減震彈簧4.1和第二減震彈簧4.2均為4～16根，所述第一減震彈簧4.1和第二減震彈簧4.2在自然狀態下的長度為隔振塊3.1高度的60～80％，且第一減震彈簧4.1和第二減震彈簧4.2均優選焊接的固定方式。

再次結合圖2可知，所述隔振塊3.1相對的兩個側面上均勻開有n排m列個孔徑相同的容納通孔3.2，其中，n和m滿足如下數學關系式：n≤m，n和m均為1～10之間的自然數；在每個所述容納通孔3.2內填充有顆粒阻尼物3.22，所述顆粒阻尼物3.22均為體積相同的球體，球體的平均直徑為0.2～5mm，球體為剛性球體、鉛制球體、銅制球體或鋁制球體中的一種，在每個所述容納通孔3.2的兩端均與螺塞3.21通過螺紋連接；每個所述螺塞3.21的螺紋段長度為容納通孔3.2總長度的5％、10％、15％或20％中的一種，其中，每個容納通孔3.2內部均開有螺紋段，螺紋段的長度為容納通孔3.2總長度的20％，同時每個所述容納通孔3.2內填充的顆粒阻尼物3.22的總容積為每個容納通孔3.2體積的30～85％，所有容納通孔3.2的總容積為隔振塊3.1體積的50～75％。

結合圖1可知，所述隔振塊3.1的兩端側面上分別對稱連接有若干個導板3.3，隔振塊3.1的同一端側面上的每相鄰兩個導板3.3之間設有一個磁體3.4，每個所述磁體3.4的一端豎直連接下層基板2的一端，隔振塊3.1的同一端側面上的每相鄰的兩個磁體3.4為異極磁體，保證了導板3.3在固定磁場中運動時，導板3.3內產生感應電流，此電流在導板3.3內閉合，發生電渦流效應將機械能轉化為電能和熱能，產生電磁阻尼效應；沿隔振塊3.1對稱分布的每兩個磁體3.4也為異極磁體，因此也保證了隔振塊3.1在固定磁場內運動時，隔振塊3.1內產生感應電流，該電流在隔振塊3.1內閉合，也發生電渦流效應將機械能轉化為電能和熱能，產生電磁阻尼效應。

所述導板3.3的數量為a，磁體3.4的個數為b，a和b滿足如下數學關系式：

b＝a+1，a為1～10之間的自然數。

所述導板3.3的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的50％～100％、5％～35％和100％，所述導板3.3的材質為銅制導板、鋁制導板或鋁合金導板中的一種；所述磁體3.4的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的20％～65％、5％～35％和180％～300％，所述磁體3.4優選為永磁磁鐵。

工作原理：

1、本發明的隔振塊中的容納通孔的兩端通過螺紋與螺塞固定連接，螺塞與容納通孔的深入程度決定了上層基板和電磁顆粒隔振體的質量比，而質量比又影響固有頻率，通過改變該裝置的固有頻率來達到提高減振效果的目的；

2、容納通孔中填充有顆粒阻尼物，當上層基板或下層基板受到外界振動力輸入時，振動力會通過減振彈簧傳遞到電磁顆粒隔振體，使電磁顆粒隔振體振動損耗機械振動的能量而且還會帶動顆粒阻尼物產生碰撞和摩擦，將機械能轉化為熱能和聲能，產生顆粒阻尼效應；

3、導板或隔振塊在固定磁場中運動時，根據法拉第電磁感應定律，導板內或隔振塊內產生感應電流，此電流在導板內閉合或在隔振塊內閉合，發生電渦流效應將機械能轉換為電能和熱能，產生電磁阻尼效應。

實施例1

本實施例優選第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2均為6根，所述第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2在自然狀態下的長度為隔振塊3.1高度的65～75％；

本實施例優選隔振塊3.1為長方體，在長方體的相對的兩個側面上均勻開有2排3列孔徑相同的容納通孔3.2，在每個容納通孔3.2內填充體積相同的顆粒阻尼物3.22，且顆粒阻尼物3.22的形狀優選為球體，球體的平均直徑為1～3mm，球體的材質優選為剛性體；同時，每個容納通孔3.2內填充的顆粒阻尼物3.22的總容積為每個容納通孔3.2容積的45～70％，所有容納通孔3.2的總容積為隔振塊3.1體積的55～70％；

本實施例優選螺塞4的螺紋段長度為容納孔長度的10％；

本實施例所述導板3.3的數量為a，磁體3.4的個數為b，a和b滿足如下數學關系式：b＝a+1，a為1～3的自然數，所述導板3.3的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的50％～65％、5％～15％和100％，所述導板3.3的材質為銅；所述磁體3.4的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的20％～35％、5％～15％和180％～220％，所述磁體3.4優選為永磁磁鐵。

實施例2

本實施例優選第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2均為4～5根，所述第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2在自然狀態下的長度為隔振塊3.1高度的60～70％；

本實施例優選隔振塊3.1為長方體，在長方體的相對的兩個側面上均勻開有1排2列孔徑相同的容納通孔3.2，在每個容納通孔3.2內填充體積相同的顆粒阻尼物3.22，且顆粒阻尼物3.22的形狀優選為球體，球體的平均直徑為0.2～1mm，球體的材質優選為鉛制體；同時，每個容納通孔3.2內填充的顆粒阻尼物3.22的總容積為每個容納通孔3.2容積的30～55％，所有容納通孔3.2的總容積為隔振塊3.1體積的50～65％；

本實施例優選螺塞4的螺紋段長度為容納孔長度的5％；

本實施例所述導板3.3的數量為a，磁體3.4的個數為b，a和b滿足如下數學關系式：b＝a+1，a為1～3的自然數，所述導板3.3的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的65％～80％、15％～25％和100％，所述導板3.3的材質為銅；所述磁體3.4的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的35％～50％、15％～25％和220％～260％，所述磁體3.4優選為永磁磁鐵。

實施例3

本實施例優選第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2均為7～16根，所述第一減振彈簧4.1和第二減振彈簧4.2在自然狀態下的長度為隔振塊3.1高度的70～80％；

本實施例優選隔振塊3.1為長方體，在長方體的相對的兩個側面上均勻開有3～10排4～10列孔徑相同的容納通孔3.2，在每個容納通孔3.2內填充體積相同的顆粒阻尼物3.22，且顆粒阻尼物3.22的形狀優選為球體，球體的平均直徑為3～5mm，球體的材質優選為銅制體；同時，每個容納通孔3.2內填充的顆粒阻尼物3.22的總容積為每個容納通孔3.2容積的60～85％，所有容納通孔3.2的總容積為隔振塊3.1體積的50～75％；

本實施例優選螺塞4的螺紋段長度為容納孔長度的15％或20％；

本實施例所述導板3.3的數量為a，磁體3.4的個數為b，a和b滿足如下數學關系式：b＝a+1，a為1～3的自然數，所述導板3.3的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的80％～100％、25％～35％和100％，所述導板3.3的材質為鋁合金；所述磁體3.4的長度、寬度和高度分別為隔振塊3.1的長度、寬度和高度的50％～65％、25％～35％和260～300％，所述磁體3.4優選為永磁磁鐵。

試驗測試：

采用比利時lms公司的振動分析測試系統對上述實施例1的電磁顆粒阻尼隔振裝置進行測試，其中電磁顆粒阻尼隔振裝置的相關結構件的具體尺寸數據如表1所示：

表1

本次測試中主要使用振動分析測試系統的mimofrftesting和mimosweep&steppedsinetesting兩個模塊，一個加速度傳感器，一個帶力傳感器的阻抗頭，放大器為南京佛能科技實業有限公司的hea-200c功率放大器，激振器為南京航空航天大學振動工程研究所研制的hev-200激振器,激勵信號通過功率放大器放大后輸入到激振器中，通過激振桿和激振頭施加于系統的下層基板。加速度傳感器測量系統上層基板的加速度響應。實驗過程中主要使用了兩個通道，分別輸入上層基板的加速度信號和下層基板的力信號。測試結果如圖4和圖5，及表2和表3所示；

表2普通隔振裝置阻尼比變化

表3電磁阻尼隔振裝置阻尼比變化

由圖1和圖2，表2和表3可知，當激勵電壓較小時，普通隔振裝置的阻尼比與電磁顆粒阻尼隔振裝置相差不大，但隨著激勵電壓的提高，前者的阻尼比增加較快，當激勵電壓達到2.9v時，兩個裝置的阻尼比均達到最大值，且阻尼比的差值也達到了最大值，說明此時電磁顆粒阻尼在裝置中已發揮出最大的效果。即2.9v時，裝置中的電磁顆粒阻尼已經充分發生作用。當電壓增加到3.3v時，兩個裝置的阻尼比均出現了下降的趨勢。觀察實驗裝置，發現裝置出現了一定的橫向擺動，由此可知電壓達到一定值時，裝置的橫向運動導致彈簧不能完全發揮隔振效能，進而導致阻尼比的下降。

觀察二階共振峰阻尼比，普通隔振裝置在激勵電壓從0.1v到1.3v增加的過程中，裝置的阻尼比變化不大，說明普通隔振裝置對微小激勵作用不明顯，起不到明顯的隔振效果。而電磁顆粒阻尼隔振裝置在0.5v電壓激勵下，阻尼比達到0.327％，已經具有明顯的隔振效果，故加入顆粒阻尼和電磁阻尼可顯著的增加隔振裝置的隔振頻帶，尤其對微小振動，具有良好的隔振效果。

因此，加入電磁顆粒阻尼后的隔振裝置的一階和二階共振峰阻尼比均較大幅度的增加，1、兩種裝置阻尼比的最大差值出現在激勵電壓2.9v時，一階共振峰阻尼比由1.9％增加到2.602％，差值達到了0.702％。2、兩種裝置阻尼比的最大增大率出現在激勵電壓0.1v時，一階共振峰阻尼比由0.154％增加到0.587％，增大率達到了381％。說明了加入電磁顆粒阻尼后的裝置大大提高了其減振效果。

以上實施例僅為最佳舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。除上述實施例外，本發明還有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。