[發(fā)明專利]一種用于軸系、管系的聲學超材料減振結構

有效

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• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110219935B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃海波;丁渭平;趙丹丹;官鋅強;毛楠杰;楊明亮;吳昱東;王守建
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: F16F15/124
• 分類號: F16F15/124
• 代理公司: 成都智言知識產(chǎn)權代理有限公司 51282
• 代理人: 濮云杉

本發(fā)明涉及振動控制工程與材料工程交叉領域，具體涉及一種用于軸系、管系的聲學超材料減振結構，用以解決現(xiàn)有技術中的軸系和管系的減振效果不好等問題，其包括基體軸和數(shù)個減振外套筒，所述減振器外套筒包括套筒殼，所述套筒殼為空心且其橫截面為環(huán)形，所述套筒殼環(huán)形空間的內側與外側之間設有周期性排列的減振結構單元。本發(fā)明具有周期性排列的減振結構單元的超材料減振結構可以形成較寬的低頻帶隙，能降低扭轉振動、徑向振動、軸向振動能量，動平衡性好，結構簡單輕便，應用范圍廣泛。

技術領域

本發(fā)明涉及振動控制工程與材料工程交叉領域的一種超材料減振結構，特別是一種具有周期性排列的減振結構單元用于軸系、管系的聲學超材料減振結構。

背景技術

在汽車工程領域，汽車傳動軸是傳動系統(tǒng)的核心零部件，在車輛行使的過程中起傳遞扭矩和轉速的重要作用，同時，傳動軸的振動也是引起車內噪聲與振動的重要激勵源之一，傳動軸的振動表現(xiàn)形式通常有彎曲振動、縱向振動以及扭轉振動，并且還包括各個振動之間的耦合振動，因此研究傳動軸的振動，并研制出對傳動軸進行減振的聲學超材料結構，對提高車輛的駕駛舒適性、平順性和可靠性能有非常重要的意義。

汽車傳動軸的減振一方面需要嚴格匹配設計離合器、變速箱等零部件的質量、剛度、阻尼等參數(shù)來對其固有頻率進行調教；另一方面在不修改和更換零部件的條件下，用動力吸振器等方式進行減振降噪。在已發(fā)表的論文和專利中，華南理工大學程力在其學位論文“汽車傳動軸扭轉減振器設計及應用”中利用扭轉減振器解決了由發(fā)動機激勵引起的傳動系共振問題，使車內噪聲降低了8-12dB，但是這種扭轉減振器的只能對扭轉振動進行減振，無法解決徑向、軸向振動問題，并且此種減振器同樣面臨成本高，制造工藝復雜，調試難度大的問題。在泛亞汽車技術有限公司發(fā)表的專利“傳動軸減振圈及傳動軸組件(CN204099471U)”中，提供了一種由多層橡膠及軸向支撐作用的橡膠條組成的傳動軸減振圈，可對不同直徑的傳動軸進行減振。

在化工領域，管道作為運輸氣液的重要部件，常常因為管道上分布大量的閥門、彎頭，壓縮機的壓力脈動等，非常容易產(chǎn)生氣流激蕩，使管道發(fā)生徑向、軸向、扭轉等振動，因此徹底解決管系振動問題，防止因管道振動引發(fā)的事故的發(fā)生具有重要意義。

壓縮機管道減振方案通常有增加支撐對管道進行固定，調整管系的固有特性，使其固有頻率避開激振頻率；增設緩沖器、設置孔板、濾波器等。雖然這些方案對抑制管道的振動有一定的作用，但是成本較高，且很難徹底解決管線振動。在管系減振方向已發(fā)表的論文中，北京化工大學機電工程學院的唐沸濤在其論文“離心和往復壓縮機管系振動及阻尼減振技術研究”中通過加裝粘滯型阻尼器來降低管線振動，這種阻尼器將管系的振動能量轉化為阻尼器的液態(tài)粘滯型阻尼熱能耗散掉，雖然具有較好的減振效果，但是這種阻尼器需要以水泥地基作固定支撐作用，使得這種阻尼器的安裝條件受到了較大的限制。

綜上所述，對于管系、軸系的減振已有一些較好的研究基礎，但是減振效果仍然不太理想，本發(fā)明中聲學超材料的研究為管系、軸系的減振問題提供了一個新的思路，很好的彌補了現(xiàn)有技術中人工周期結構存在帶隙特性，帶隙的頻率范圍內彈性波的傳播能被有效的限制，將人工周期性結構運用到工程結構上，實現(xiàn)特定頻率、特定位置、特定方向上的振動控制。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種通過周期性排列的減振結構單元對軸系、管系進行有效減振的聲學超材料減振結構

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種用于軸系、管系的聲學超材料減振結構，包括基體軸1和數(shù)個減振外套筒2。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述減振外套筒2包括套筒殼5，所述套筒殼5為空心且其橫截面為環(huán)形。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，為了更好的對軸系和關系進行減振，在所述套筒殼5環(huán)形空間的內側與外側之間設有周期性排列的減振結構單元。