專利名稱：動力吸振裝置的制作方法
在以往的機械、電器中，由于缺少有效的吸振系統(tǒng)，致使機械、電器過早損壞及造成對環(huán)境的噪聲污染。
該發(fā)明的目的在于克服了上述缺陷，提出一種實用性強、造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單的動力吸振裝置。
該裝置主要由彈性物質(zhì)、重物，根據(jù)力學原理進行有機的科學結(jié)合，從而產(chǎn)生一種新的動力吸振裝置。
一、動力吸振裝置的原理現(xiàn)實生產(chǎn)中，雙質(zhì)量振動輸送機，圖(1-1)是典型的兩個自由度系統(tǒng)的受拍振動。圖(1-2)和圖(1-3)是其力學模型。根據(jù)振動學原理，兩個自由度系統(tǒng)的振動有兩個共振頻率，對于第一個共振頻率可以找到兩振幅比＝+1，意味著兩個質(zhì)量在相同方向以相同的振幅進行振動。這類條件下，圖(1-3)a中耦合彈簧(即k3)保持不變形。對于第二個固有頻率，有振幅比＝-1，意味著兩個質(zhì)量對稱地進行振動。圖(1-3)就是一個例子。物體的振幅按其方向和大小以一定比例繪制在和0p垂直的線上。在最低固有頻率時，物體在同一方向振動，因而得到b所示的振型，在較高固有頻率時，振幅如c所示，而相位是相反的，這時耦合彈簧k3中的某一點是靜止不動點，這一點稱為節(jié)點。這也是我們所利用的最重要的一點。
二、動力吸振裝置的實際形式在日常生產(chǎn)、生活所用的機械、電器中，由于不平衡產(chǎn)生的慣性力和家用電器(例如單缺壓縮機最為典型)的不平衡造成機械和家用電器產(chǎn)生強迫振動，并且在經(jīng)過振區(qū)時，出現(xiàn)很大的振幅(通常以加隔振橡膠彈簧來避免共振或隔振，關(guān)于這點在后面簡述)。以上這種情況是因機械或電器的自身制造工藝所決定而又不可避免，致使機械、電器過早損壞?，F(xiàn)在用兩個自由度振動系統(tǒng)中存有一靜止不動點這一特殊情況，先看一個例子(也是該申請的實施例)，圖(1-4)a中所示，是一根兩端固定的粱，在其中點固定一臺電機，首先假設(shè)垂直于梁的大振幅振動的出現(xiàn)是由于不平衡力P＝men2作用的結(jié)果，這樣可以看成如圖(1-4)所示的單自由度振動系統(tǒng)，其上有作用力P(t)＝Pcoswt。并然假如能夠在最大振幅處振動的那一點通過一彈性元件和空間的一個靜止點連在一起，則振動可得到抑制，可是這往往是不可能的，然而，通過利用兩個自由度振動系統(tǒng)中存有一靜止點這特殊情況，在梁的中點作用一個和擾動力(即不平衡力men2)大小相等而方向相反的彈性力，使梁上的作用力互相抵消(即作用點的合力等于零)，就能使梁保持靜止。方法是如圖(1-4)c在梁上中點連接一個與擾動頻率周期相同的吸振裝置，該吸振裝置圖(1-4)d所示無需任何動力，它由一個彈簧和一個參振質(zhì)量組成單自由度振動系統(tǒng)。當該系統(tǒng)的固有頻率與梁上主系統(tǒng)激振頻率周期相同，并使該系統(tǒng)周期內(nèi)產(chǎn)生的力與主系統(tǒng)Pcoswt周期內(nèi)做的功的合力相等，激振力只能激起吸振裝置振動，而主系統(tǒng)(梁)則不動。
動力吸振裝置的實際構(gòu)成如圖(1-5)所示。
三、適用范圍和效果由于吸振裝置的固有頻率必須和主系統(tǒng)激振頻率大小相等方向相反，才有能量輸入到吸振裝置中，而無阻尼吸振器因其固有頻率是定值，所以吸振裝置只能用于機械的激振頻率(即轉(zhuǎn)速等于常數(shù)或擾動頻率在小范圍內(nèi)變化)。例如電動機或壓縮機產(chǎn)生的不平衡慣性力的典型情況。將無阻尼吸振裝置設(shè)計為有阻尼吸振裝置或變頻吸振裝置，吸振裝置中的彈性系統(tǒng)采用橡膠彈簧，其形狀和橡膠硬度的參數(shù)選擇恰當，就有很好的阻尼作用。圖(1-5)彈性系統(tǒng)若采用金屬彈簧其剛度若設(shè)計成非線性的，使吸振裝置的固有頻率在一定范圍內(nèi)隨主系統(tǒng)擾動頻率的改變而改變，即為變頻吸振裝置。圖(1-5)變頻式。
無阻尼動力吸振裝置可廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)速是定值的由工藝制造決定產(chǎn)生的不平衡慣性力的任何振源或機械。在電器產(chǎn)品中，凡是由壓縮機作為動力源的最為適合。阻尼和變頻吸振裝置用于主系統(tǒng)的質(zhì)量是定值而激振頻率變化較大或激振頻率一定而主系統(tǒng)中的質(zhì)量變化較大的機械、電器。有些機械或電器(如洗衣機)產(chǎn)生的振動方式不是直線往復(fù)振動方向，而是以扭轉(zhuǎn)振動為主，此時，吸振裝置則采用單自由度扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)。
吸振裝置和隔振器的目的一樣，都是消除和減少振動，但工作原理有根本不同，隔振器把需要隔振的對象看作無彈性的剛體，它可以在激振頻率變化較大范圍工作，但它僅是減少振幅，激振力幅通過隔振器中的阻尼再傳遞到支承基礎(chǔ)上，同時必須遵照
(即激振頻率與主系統(tǒng)的固有頻率之比必須大于
)。否則適得其反。這就不可避免有這種現(xiàn)象，即機械、電器從起動至穩(wěn)定工作狀態(tài)和機械、電器關(guān)機至靜止狀態(tài)，不可避免地兩次經(jīng)過W/wn＝1(即共振)。為避免共振，只好增大阻尼，通過阻尼傳遞力幅，如飛機的起落阻尼裝置就是典型的例子。由于使用隔振裝置不可避免出現(xiàn)共振，而吸振裝置又能在出現(xiàn)共振時最大限度地吸收激振力幅。做為現(xiàn)實中，潛艇導(dǎo)彈發(fā)射架等底部是采用彈性隔振裝置，假如配置吸振器系統(tǒng)能明顯的保證其穩(wěn)定性。自然界的物體中有很多不能加裝隔振裝置(如橋粱)，負載本身就是彈性體，假如在出現(xiàn)振幅最大的那一點加裝吸振裝置能大大的提高橋梁的安全系數(shù)。
四、吸振裝置的所用材料無阻尼和變頻動力吸振裝置的彈性結(jié)構(gòu)可選用金屬(碳素、錳、硅錳、50鉻釩彈簧鋼及不銹鋼、青銅等)彈簧(拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、環(huán)型、碟型、盤、鈑、彎曲等8種形式的彈簧)制成，參振質(zhì)量可用金屬材料A3鋼或比重較大的其它物質(zhì)，任何振動系統(tǒng)不存在阻尼是不可能的，所謂無阻尼，是指振動系統(tǒng)中彈性結(jié)構(gòu)中的實際阻尼值與該系統(tǒng)中臨界阻尼值之比很小，當比值＜0.2時對系統(tǒng)的固有頻率影響極小。阻尼吸振裝置的彈簧需加阻尼裝置。無論無阻尼還是有阻尼吸振裝置，參振質(zhì)量除可用A3鋼外，視主系統(tǒng)情況可選用比重大，較經(jīng)濟，便于加工，無污染的其它物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.無阻尼下置式，由彈簧(拉簧)k2、重物m2及外殼組成。重物m2置于彈簧下方，彈簧的上方連接主系統(tǒng)振動最大振幅處。
2.無阻尼上置式，由彈簧k2、重物m2及外殼組成。重物m2置彈簧上方，彈簧的下方連接主系統(tǒng)振動最大振幅處。
3.變頻式，由一錐形彈簧k2(細頭安裝重物)、重物及外殼組成。重物m2置于彈簧的上方，彈簧的下方連接主系統(tǒng)振動最大振幅處。
4.阻尼式，由重物、阻尼塊橡膠、塑料等具有彈性的物質(zhì)及外殼組成。重物置于阻尼塊的上方，阻尼塊的下方連接主系統(tǒng)振動最大振幅處。
全文摘要
在日常生產(chǎn)生活所使用的機械和電器中,由于不平衡產(chǎn)生的慣性力的不平衡造成機械和電器產(chǎn)生強迫振動,并且在經(jīng)過共振區(qū)時出現(xiàn)很大的振幅,以上這種情況是因機械、電器的自有缺陷所決定而不可避免導(dǎo)致設(shè)備過早損壞而報費。由于產(chǎn)生的過早損壞給用戶造成不應(yīng)有的經(jīng)濟損失,所產(chǎn)生的多余噪音給操作人員和周圍群眾及環(huán)境造成極大的損害,這也是“國家環(huán)境保護法”所不允許的。該發(fā)明的目的在于克服了上述的不足,是一種結(jié)構(gòu)簡單、實用性強而廣,造價低廉的動力吸振裝置。可廣泛用于各種需減小或消除振動的地方。
文檔編號F16F15/00GK1170836SQ9610706
公開日1998年1月21日 申請日期1996年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月15日
發(fā)明者袁文征, 薛振坤 申請人:袁文征, 薛振坤