[發明專利]降低管路振動的動力吸振器及設計方法

有效

• 申請號: 201310392465.1
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103470902A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 陳果;程小勇;趙斌;羅云;鄭其輝;劉明華;侯民利
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16L55/02
• 分類號: F16L55/02;F16L3/205
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種降低管路振動水平的動力吸振器及設計方法，屬于吸振技術領域。

背景技術

振動控制分為主動和被動控制，作為被動控制技術之一的動力吸振器是一種工程機械研究領域的熱點之一。相比較主動動力質量阻尼器的高投資和維修費、大的功率需要及需要修改結構設計，被動控制只需要一些簡單的硬件設備，具有較低的投資和維修費以及較小的功率需要等優點，因此,動力吸振器（Dynamic?Vibration?Absorber,簡稱DVA）是一種有很好應用前景的控制裝置。

管路減振的應用研究主要致力于管路的消振，采用的方法主要有增加卡箍和修改管道結構等。這些方法的不足在于，需要對現有管路或周邊結構進行修改，然而，在許多情況下，由于安裝條件的限制，無法在管路現場得以實施，由于動力吸振方法不需要對管道周圍環境的依賴，只需安裝于管道即可實現減振。因此，基于動力吸振的管路減振方法為有針對性的降低工作頻率下的管路振動提供了重要思路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡易的、易于安裝的、可靠性高的、能夠很好降低各種管路系統振動的動力吸振結構及設計方法。

一種降低管路振動的動力吸振器，其特征在于：該動力吸振器包括通過第一螺栓、第一螺母連接在一起的一對管道夾持件；所述一對管道夾持件外部均布安裝N個彈簧片；彈簧片末端安裝有附加質量塊；其中N為3-6。

所述的降低管路振動的動力吸振器的設計方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1、確定需要減振的管路及位置；根據管道的結構參數計算出該管路中兩個剛性支承間管子及管接頭的總質量；步驟2、對管路進行模態測試，得出管路各階固有頻率，在各階固有頻率中與振源工作頻率接近的固有頻率即為需要減振的頻率；步驟3、確定附加質量塊的質量,其中使整個動力吸振器的質量大小為管路總質量的1%-8%；步驟4、根據附加質量塊的質量和每個質量-彈簧片的固有頻率，確定彈簧片的剛度，其中質量-彈簧片的固有頻率等于步驟2中確定的需要減振的頻率；步驟5、步驟4確定了彈簧片的剛度，在三維軟件中修改彈簧片尺寸、形狀參數，并代入有限元軟件中計算，使剛度達到使用要求，以此確定彈簧片尺寸、形狀；步驟6、根據上述要求加工附加質量塊、彈簧片，通過改變質量塊在彈簧片上安裝角度，使每個質量-彈簧片的固有頻率不同。

本發明夾持結構外部通過螺釘對稱的安裝的多個彈簧片及附加質量塊，使周向的支承剛度和阻尼各向同性。動力吸振器是一種離散型裝置，是由彈簧、阻尼和質量塊組成的振動系統，它可以夾持在需要減振的管道上。它的工作原理是當結構工作時，在激勵的作用下振動，同時帶動動力吸振器振動，動力吸振器系統產生的慣性力反作用到結構上，調諧這個慣性力，使其對主結構的振動反作用，從而達到減少結構振動水平的目的。

與現有的降低管路振動的裝置相比，本發明優點在于：

1)本發明采用了剖分結構，構造簡易，易于安裝；

2)在對管路進行動力吸振時，根據實際管路模態參數通過計算得到彈簧片的剛度要求及附加質量的大小，然后將加工好的動力吸振器夾持到管路就可以達到需要的減振效果。

3)適用性廣。對于各種需要減振的結構，可采用有限元系統優化計算后，在振幅較大點安裝動力吸振器即可。

4)維護方便，經濟實用。

附圖說明

圖1——動力吸振原理圖之減振系統；

圖2——動力吸振原理圖之子系統；

圖3——動力吸振器的示意圖；

圖4——彈簧片形狀；

圖5——示例管系；

圖6——無動力吸振器的管道的加速度響應；

圖7——有動力吸振器的管道的加速度響應；

圖8——DVA頻域減振效果圖；

圖中標號名稱：1夾持結構，2第一螺栓，3第一螺母，4彈簧片，5螺釘，6附加質量塊，7第二螺栓，8動力吸振器，9振動臺。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明：

如圖1和圖2所示，本發明包括夾持結構1、多個彈簧片4、與彈簧片數量相同的附加質量塊7：夾持結構1為可剖分結構，通過兩個螺栓2螺母3連接在一起；所述夾持結構外部通過螺釘5對稱的安裝的多個彈簧片4，使周向的支承剛度和阻尼各向同性、與所述彈簧片通過螺栓8螺母3安裝的附加質量塊7。

所述的夾持結構1的內環弧面要略小于半圓的弧面。保證夾持結構1能夠很穩定的裝夾到管路中。

原理詳細介紹