高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動力協(xié)調(diào)減振器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種高阻尼鎂合金材料支撐結(jié)構(gòu)的減振器設(shè)計(jì)方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)今社會現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展日新月異，在航空航天、武器裝備和軌道交通等領(lǐng)域日趨輕量化、高速化和大功率化的過程中，減振減重已成為現(xiàn)代社會實(shí)現(xiàn)可靠性、穩(wěn)定性和精密化的關(guān)鍵。而儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化和應(yīng)用環(huán)境的多樣化，傳統(tǒng)的鈦、鋁合金材料已經(jīng)難以滿足目前對穩(wěn)定性和減振性的更高要求。當(dāng)前，在樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)中已嘗試采用高阻尼合金，并起到良好的阻尼抑振效果，因此可以進(jìn)一步考慮在系統(tǒng)振源傳遞路徑及設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)部件中也加入高阻尼合金結(jié)構(gòu)，對振源進(jìn)行積極減振。
[0004]鎂及其鎂合金正具備著低密度高阻尼特性、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、高比強(qiáng)度、高比剛度夕卜，還具有導(dǎo)電性能優(yōu)異、電磁輻射屏蔽能力強(qiáng)(可防止短波輻射)、抗動態(tài)沖擊載荷能力強(qiáng)(可抵御高能粒子和流星體的轟擊)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，并被譽(yù)為最有前途的金屬材料之一。目前，常用的Mg-Zr商業(yè)合金阻尼性能優(yōu)異，并且還具有良好的力學(xué)性能，可用于導(dǎo)彈制導(dǎo)部位的外殼、儀表底板、陀螺羅盤等航天產(chǎn)品中，減小導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)振動效果，達(dá)到減振的作用。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，鎂合金的高阻尼特性需要達(dá)到一定應(yīng)變值時(shí)才能起到良好的阻尼減振效果。因此，如何設(shè)計(jì)一種特殊的結(jié)構(gòu)把高阻尼鎂合金運(yùn)用到日常工業(yè)中已成為當(dāng)前亟待解決的重要問題。綜上，阻尼鎂合金在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用中有著極大的潛力，但該方面的應(yīng)用研究較為匱乏，缺乏系統(tǒng)、有針對性的研究。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:怎樣設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，特別適用于在高振動且需要承受一定力的復(fù)雜工況環(huán)境下使用的高阻尼鎂合金結(jié)構(gòu)，克服阻尼鎂合金需要一定應(yīng)變值才能起到良好減振效果的弊端，能夠有效提高儀器設(shè)備的穩(wěn)定性與精密性。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括高阻尼鎂合金支撐和配重塊;高阻尼鎂合金支撐為中部坡度為I °?2 °的楔形變截面矩形條，兩端為平面;高阻尼鎂合金支撐較厚端與減振平臺連接，另一端固定連接配重塊；
所述高阻尼鎂合金支撐整體為長200?400mm，寬40?60mm，厚度米用從3?15mm變截面;其中，兩端平面長度均為40?50mm;
配重塊采用長X厚X寬為60 X 60 X 40?60 mm(寬度應(yīng)與鎂合金支撐的寬度一致)的普通鋼塊(如45鋼)。
[0008]進(jìn)一步，所述高阻尼鎂合金支撐采用商業(yè)鎂合金(特別采用Mg-0.6Zr乳制板材)，其比阻尼系數(shù)SDC > 40%，屈服強(qiáng)度? 80MPa。
[0009]本發(fā)明還提供一種阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，采用所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，在減振平臺長度方向外側(cè)對稱均勻安裝所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，采用彎曲變形的減振方式通過高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減振動載荷的目的；
其中，高阻尼鎂合金支撐為4、6、8或12塊，對稱均勻安裝在減振平臺長度方向的外側(cè)；高阻尼鎂合金支撐較厚端與減振平臺連接，另一端固定連接配重塊；
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、鎂合金的高阻尼特性需要達(dá)到一定應(yīng)變值時(shí)才能起到良好的阻尼減振效果。本發(fā)明采用彎曲變形的減振方式將振動傳遞到鎂合金支撐結(jié)構(gòu)上達(dá)到應(yīng)變值利用材料的內(nèi)耗使能量耗散，從而有效的實(shí)現(xiàn)減振。在設(shè)計(jì)方法上，高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)采用楔形變截面形狀，有效利用了鎂合金在一定動載荷下的優(yōu)異減振特性，夠有效提高儀器設(shè)備的穩(wěn)定性與精密性。特別適用于光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)備的減振使用。
[0010]2、本發(fā)明可針對不同使用需求增減鎂合金支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量和/或配重塊的數(shù)量和質(zhì)量，起到良好的減振效果，應(yīng)用范圍廣，可靠性高。
[0011]3、在實(shí)際使用過程中，各種裝置使用時(shí)會產(chǎn)生較大的振動，而高阻尼鎂合金的設(shè)計(jì)使用可以有效降低振動。本發(fā)明的減振器使用時(shí)，在試驗(yàn)平臺上振動大幅度降低，避免了裝置在長久的振動過程中失效。同時(shí)本發(fā)明減振結(jié)構(gòu)還具備結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的特點(diǎn)，特別適用于在高振動且需要承受一定力的復(fù)雜工況環(huán)境下使用。
[0012]
【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)安裝示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)應(yīng)用示意圖。
[0014]圖3為高阻尼鎂合金支撐的主視圖。
[0015]圖4為圖3高阻尼鎂合金支撐的俯視圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]具體實(shí)施時(shí)，參見圖1和圖2，一種阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，在安裝電機(jī)6和重物塊5的平臺I上設(shè)計(jì)高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，包括高阻尼鎂合金支撐2和配重塊3;所述電機(jī)6和重物塊5固定在平臺I的兩側(cè)，高阻尼鎂合金支撐結(jié)構(gòu)2通過一端利用螺釘固定在平臺I上而另一端采用螺釘固定配重塊3(60X60X50 mm的45鋼)；支架4上套設(shè)彈簧，所述高阻尼鎂合金支撐2為楔形變截面形狀6塊，且對稱均勻安裝(其中較厚部分與平臺連接)；采用彎曲變形的減振方式通過高阻尼鎂合金支撐2實(shí)現(xiàn)減振(動載荷)的目的。
[0018]其中，高阻尼鎂合金支撐2為商用Mg-0.6Zr乳制板材，其比阻尼系數(shù)SDC=41%，屈服強(qiáng)度os=172MPa。且支架4上的彈簧剛度遠(yuǎn)小于高阻尼鎂合金支撐結(jié)構(gòu)2的剛度(相差12以上數(shù)量級)。高阻尼鎂合金支撐2采用機(jī)加工的方式加工為楔形變截面形狀6塊，每塊具體尺寸為長300mm，寬50mm，厚度米用從4mm至1mm變截面且坡面長度約為220.08mm，其中，兩端平臺長度都為40mm，具體如圖3所示。另外，高阻尼Mg-0.6Zr合金已屬于商業(yè)鎂合金，可以直接購買得到，且可根據(jù)實(shí)際需求制定特殊的工藝優(yōu)化合金的阻尼與力學(xué)性能。
[0019]實(shí)際操作過程中，試驗(yàn)用伺服電機(jī)驅(qū)動偏心質(zhì)量塊產(chǎn)生振動，試驗(yàn)裝置用彈簧整體懸浮，確保激勵能量不傳播到地面。電機(jī)轉(zhuǎn)速逐步增速到1450轉(zhuǎn)以模擬本減振器在實(shí)際運(yùn)用環(huán)境中的減振效果，電機(jī)逐步加速過程相當(dāng)于掃頻測試。振動測量用的是三軸加速度傳感器，測試部位分別為試驗(yàn)平臺中部、邊緣與鎂合金減振器末端。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)在吸振器模態(tài)頻率處發(fā)生了明顯的吸振現(xiàn)象，裝置中間振動明顯減小。其中，電機(jī)工作在990RPM下時(shí)，振幅較不安裝鎂合金減振器減少了約40%(加速度)，按能量計(jì)算減少了約60%?？捎行岣邇x器設(shè)備在使用中的穩(wěn)定性與精密性，避免了裝置在長久的振動過程中失效。
[0020]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管申請人參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括高阻尼鎂合金支撐(2)和配重塊(4);高阻尼鎂合金支撐(2)為中部坡度為1°?2°的楔形變截面矩形條，兩端為平面;高阻尼鎂合金支撐(2)較厚端與減振平臺連接，另一端固定連接配重塊(4); 所述高阻尼鎂合金支撐整體為長200?400mm，寬40?60mm，厚度米用從3?15mm變截面;其中，兩端平面長度均為40?50mm; 配重塊(4)采用長X厚X寬為60 X 60 X 40?60 mm，寬度應(yīng)與鎂合金支撐的寬度一致的普通鋼塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，高阻尼鎂合金支撐(2)為商業(yè)鎂合金，其比阻尼系數(shù)SDC 2 40%，屈服強(qiáng)度2 80MPa。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，其特征在于，高阻尼鎂合金支撐(2)SMg-0.6Zr乳制板材制成。4.一種阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其特征在于，采用權(quán)利要求1、2或3所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，在減振平臺(I)長度方向外側(cè)對稱均勻安裝所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，采用彎曲變形的減振方式通過高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減振動載荷的目的； 其中，高阻尼鎂合金支撐(2)為4、6、8或12塊，對稱均勻安裝在減振平臺(I)長度方向的外側(cè);高阻尼鎂合金支撐(2)較厚端與減振平臺(I)連接，另一端固定連接配重塊(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其特征在于，減振平臺(I)的底部均勻設(shè)有支架(3)，支架(3)上套設(shè)彈簧卸掉靜載荷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，包括高阻尼鎂合金支撐和配重塊；高阻尼鎂合金支撐為中部坡度為1o～2o的楔形變截面矩形條，兩端為平面；高阻尼鎂合金支撐較厚端與減振平臺連接，另一端固定連接配重塊。本發(fā)明還提供該阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，采用所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，在減振平臺長度方向外側(cè)對稱均勻安裝所述阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)，采用彎曲變形的減振方式將振動傳遞到鎂合金支撐結(jié)構(gòu)上達(dá)到應(yīng)變值利用材料的內(nèi)耗使能量耗散，從而有效的實(shí)現(xiàn)減振。在設(shè)計(jì)方法上，高阻尼鎂合金減振結(jié)構(gòu)采用楔形變截面形狀，有效利用了鎂合金在一定動載荷下的優(yōu)異減振特性，能夠有效提高儀器設(shè)備的穩(wěn)定性與精密性。
【IPC分類】F16F15/02, F16F15/073, F16F15/28
【公開號】CN105443649
【申請?zhí)枴緾N201610027606
【發(fā)明人】王敬豐, 吳忠山, 李順, 潘復(fù)生
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月15日