[發明專利]一種熱水器內膽沖孔自適應減振降噪結構及加工裝置

在審

• 申請號: 202010598194.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111702072A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 劉志紅;趙玉貴;柳江;儀垂杰;馬鳴
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B21D28/28
• 分類號: B21D28/28;B21D51/18;F16F15/06;G10K11/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種熱水器內膽沖孔自適應減振降噪結構及加工裝置，解決了現有燃氣熱水器內膽沖孔加工中的振動和噪聲問題，從沖孔沖擊力的時變性特征出發，高效降低沖孔機床的沖擊振動和噪聲；其技術方案為：包括從外至內依次設置的粘彈性層、約束層和吸聲層，約束層與粘彈性層形成約束阻尼結構；所述約束層開設有用于與內腔支撐體配合的凹槽，且在凹槽位置固定有能夠進行變阻尼減振的減振碟簧；所述吸聲層開設有用于內腔支撐體配合的通孔。

技術領域

本發明涉及沖孔加工技術領域，尤其涉及一種熱水器內膽沖孔自適應減振降噪結構及加工裝置。

背景技術

燃氣熱水器內膽作為一種重要的熱水器貯水結構，其動力學性能好壞直接關乎熱水器使用壽命。為提高其動力學穩健性和魯棒性，內膽沖孔是其關鍵一個加工環節，沖孔過程的高頻振動和刺耳噪聲嚴重影響了操作工人的身心健康，污染了工況聲環境，極易造成職業傷害。此外，振動及噪聲的相互作用對薄壁內膽的力學性能也將產生很大影響，易導致可靠性及穩定性下降，減少內膽使用壽命。

內膽沖孔是在沖床上對固定在支撐體上的薄壁圓柱內膽墻體的連接部位沖孔，通常安裝位置孔由單孔和單排雙孔兩類，單孔沖擊力小，聲壓級相對低，輻射頻段寬；單排雙孔是一次沖兩孔，孔位置上下布置，間隔6-8cm，沖擊力大，聲壓級大，輻射頻段寬。沖孔力是由沖頭提供，沖頭安裝在獨立支撐結構上，該支撐結構與安裝圓柱內膽的支撐體不連接，但兩支撐體均安裝在一個支撐基座上。內膽倒扣在一個四點支撐的支撐件上。因圓柱內膽為薄壁腔體結構且倒置為封閉腔體，沖擊力不僅激勵筒壁產生振動，誘發結構聲輻射，而且激勵內部封閉空腔，形成聲腔共振，提高噪聲輻射聲壓級。與此同時，這些噪聲會在周圍空氣中快速傳播，造成環境聲污染。此類噪聲因不連續、聲壓級高、輻射頻段寬、聲振耦合顯著特點成為亟待解決的工程技術難題。

目前，國內外研究資料表明關于沖擊噪聲的控制主要包括兩方面。一是，對沖擊噪聲產生的關鍵振動部件，附加減振結構或安裝減振器，利用被動的隔離，而非激勵源的主動消除原理，實現振動隔離和阻斷振動傳播；二是，噪聲傳播路徑阻斷，即安裝被動的隔聲吸聲裝置，如安裝聲屏障或局部隔聲吸聲罩等。發明人發現，這兩種方法均能起到部分降噪作用，但是它們都不是從振動和噪聲的形成源頭出發，而是針對事后現象被動的阻斷和隔離，因此不能從根本上解決該問題。此外，沖孔的沖擊力與一般的沖擊過程不同，因為，沖孔過程依據孔深大小，沖擊力是變化的，即沖擊力具有一定的時變性，這種隨著深度變化的沖擊力會誘發時變性的振動和噪聲，因此，單純的采用減振性能恒定的減振結構或隔聲結構，將不能有效實現此類沖擊噪聲的控制。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的第一目的是提供一種熱水器內膽沖孔自適應減振降噪結構，能夠有效吸收和耗散時變性沖擊力，大幅減少沖擊對內膽筒壁及內腔激勵，削弱筒壁及內腔的振動、共振和耦合發聲。

本發明的第二目的是提供一種熱水器內膽沖孔加工裝置，根據沖孔數量、沖孔深度及沖孔力時變性特征，自適應地調節阻尼系數，隨著工況的變化自適應調整整個裝置的剛度、阻尼及質量關鍵動力學特征參數，高效實現時變沖擊振動和噪聲控制。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種熱水器內膽沖孔自適應減振降噪結構，包括從外至內依次設置的粘彈性層、約束層和吸聲層，約束層與粘彈性層形成約束阻尼結構；所述約束層開設有用于與內腔支撐體配合的凹槽，且在凹槽位置固定有能夠進行變阻尼減振的減振碟簧；所述吸聲層開設有用于內腔支撐體配合的通孔。

作為進一步的實現方式，所述粘彈性層采用錳基合金粘彈材料；所述約束層采用阻尼橡膠材料；所述吸聲層采用玻璃棉材料。

作為進一步的實現方式，所述減振碟簧呈變截面結構。

第二方面，本發明實施例還提供了一種熱水器內膽沖孔加工裝置，包括所述的自適應減振降噪結構、內腔支撐體，所述適應減振降噪結構嵌套于內腔支撐體外側。