一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，包括内部中空的外壳，所述外壳顶面安装有管夹，外壳中设置有导向杆，且导向杆的底部固定在外壳的空腔底面上，在导向杆的外壁上套合有质量块、挡板和叠簧，叠簧、质量块和挡板均能够沿着导向杆的中心线方向移动，挡板设置在叠簧的下方，且质量块设置在叠簧之间，在外壳下方安装有调节装置，调节装置的顶端穿过外壳的底面后与挡板的底面接触。该吸振器频率调节方便，试验中多次调整吸振器频率进行验证，能够抑制中高频的振动；体积较小，附加质量小，方便安装，与管道系统的传统减振方法相比，较便捷。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管道系统减振装置，具体涉及一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器。
技术介绍
管道系统是现代工业中广泛应用的重要工程结构之一，同时也是振动噪声的重要传播途径。随着现代人对于生活工作环境要求的提高以及军用舰艇对于隐身性能的进一步追求，管道的振动噪声问题显得越发突出。一般而言，管道振动噪声的来源有两个方面：设备的振动沿着管道传播以及管道内部流体流动导致的振动。振动噪声过大的问题很大程度上是由于机械结构阻尼不足而引起的。作为一种应对措施，动力吸振器在很多场合被广泛使用。从力学意义上讲，动力吸振器可以简化为单自由度的振动子系统。当其固有频率与主系统频率相近时，振动能量传到吸振器中，从而抑制主系统特定频率点的振动。现有的吸振器主要控制低频单一线谱，但是复杂管道系统不仅有低频线谱的振动，而且在中高频的频带内都有明显的振动。为解决管道系统在中高频剧烈振动的问题，需设计一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是复杂管道系统不仅有低频线谱的振动，而且在中高频的频带内都有明显的振动，而传统的吸振器主要控制的是低频单一线谱，不能有效控制复杂管道系统在运行状态之下的振动，目的在于提供一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，解决传统的吸振器控制的是低频单一线谱，不能有效控制复杂管道系统在运行状态之下的振动的问题。本技术通过下述技术方案实现：一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，包括内部中空的外壳，所述外壳顶面安装有管夹，外壳中设置有导向杆，且导向杆的底部固定在外壳的空腔底面上，在导向杆的外壁上套合有质量块、挡板和叠簧，叠簧、质量块和挡板均能够沿着导向杆的中心线方向移动，挡板设置在叠簧的下方，且质量块设置在叠簧之间，在外壳下方安装有调节装置，调节装置的顶端穿过外壳的底面后与挡板的底面接触；叠簧为两组，质量块设置在两组叠簧之间，其中一组叠簧与质量块的顶面和外壳的空腔顶面接触，另一组叠簧与质量块的底面和挡板的顶面接触。出于对基本工作生活的环境要求以及军用舰艇隐身性能的考虑，需要对其重要工程结构之一的管道系统进行振动噪声控制。动力吸振器作为一种重要的减振手段被广泛应用于管道系统中，其原理主要是改变系统本身振动能量的分布与传递特性，从而控制管道系统振动。传统的管道吸振器一般由弹簧和质量块构成，由于体积限制，吸振器控制的是低频单一线谱，不能有效控制复杂管道系统在运行状态之下的振动。因此需要设计一种针对管道中高频振动的动力吸振器。质量块和挡板中心开孔，便于导向杆穿过，管夹根据管道外径设计。吸振器的核心部件是叠簧-质量块系统，该系统按“叠簧-质量块-叠簧-底部挡板”的顺序套在导向杆上，导向杆下端焊接于吸振器外壳的底部。整个吸振器利用管夹安装在管道上。该吸振器的最优参数是基于管道系统的振动特性计算得到的，因此制作吸振器之前必须对管道系统进行仿真或试验分析。安装该吸振器之后，管道系统特定频率点附近的振动将明显得到抑制。特别地，使用吸振器之前应当对需要控制的复杂管道系统进行力学分析，优选安装位置与控制频率。通过计算确定质量块与叠簧参数。本技术结构简单，便于制作和拆分。通过调整叠簧的预紧位移，可以改变吸振器的频率。由于叠簧的刚度与一般弹簧相比较高，故该吸振器与传统弹簧吸振器相比，优势在于可以抑制中高频的振动。调节装置优选为调节螺钉，且调节螺钉的数量为四根，调节螺钉均穿过外壳的底面后与挡板的底面接触。通过旋转螺钉可以推动底部挡板，改变叠簧的刚度，进而调节吸振器的频率。壳体的外壁上设置有开口，开口设置在质量块的侧壁范围中。其目的在于手动调整吸振器频率的过程中，能够通过安装传感器的方式监控系统振动频率。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、频率调节方便，试验中多次调整吸振器频率进行验证，能够抑制中高频的振动；2、体积较小，附加质量小，方便安装，与管道系统的传统减振方法相比，较便捷。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为本技术的剖视图；图2为本技术的结构示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-管夹，2-质量块，3-外壳，4-挡板，5-调节螺钉，6-导向杆，7-叠簧。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。实施例：如图1、图2所示，一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器。吸振器主要由叠簧7、质量块2、挡板4、管夹1、导向杆6及吸振器的外壳3组成，本方案所述吸振器的功能是控制管道的径向振动，从而使得管道系统的振动较未加装之前有所减小。吸振器具备适当的质量且频率与需要控制的频率相同，是保证吸振器有效的必要前提。基于上述分析，从力学角度考虑，图示的吸振器可以近似为一个单自由度无阻尼系统。其频率表达式为：，因此可以通过调整叠簧的刚度K与质量块质量m来控制吸振器的频率。复杂管道系统是连续系统，参考传统吸振器参数主要针对单自由度系统的设计方法，利用振动模态理论将连续系统简化为单自由度振动结构。利用有限元软件，可以很容易获得管道系统需要控制的频率对应的第i阶模态对质量矩阵归一化的特征向量，进而可得该特征向量在j点的分量，管系的等效质量为。从经济性角度考虑，在等价质量最小时安装吸振器效果最好，吸振器最优安装位置在模态分析得到的最大振幅处。质量比优选范围为5%-20%。基于加速度的最优同调条件为，可以确定吸振器的频率f。此外，也可选择需要控制的频率，令吸振器频率。通过上述计算，可以确定叠簧的刚度k与质量块质量m。为节省成本，提高效率，选择刚度近似的叠簧标准件。再根据管道系统的外径设计管夹，并加工其他部件并拼装。安装吸振器之前，通过吸振器外壳上的窗口在质量块上布置加速度传感器。不断调整叠簧刚度，并测试吸振器的频率，待调试完成后，用橡胶圈固定底部螺钉并安装于管系。该装置已成功应用于回路净化系统振动验证试验。通过对净化系统进行模态分析与计算，得到吸振器的最优参数与安装位置，最终确定了安装三个吸振器的减振方案。并对整个管道系统进行了振动测量，获得了完整的试验数据，结果表明吸振器在控制中高频振动方面有明显作用。以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，其特征在于，包括内部中空的外壳（3），所述外壳（3）中设置有导向杆（6），且导向杆（6）的底部固定在外壳（3）的空腔底面上，在导向杆（6）的外壁上套合有质量块（2）、挡板（4）和叠簧（7），叠簧（7）、质量块（2）和挡板（4）均能够沿着导向杆（6）的中心线方向移动，挡板（4）设置在叠簧（7）的下方，且质量块（2）设置在叠簧（7）之间，在外壳（3）下方安装有调节装置，调节装置的顶端穿过外壳（3）的底面后与挡板（4）的底面接触。

【技术特征摘要】
1.一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，其特征在于，包括内部中空的外壳（3），所述外壳（3）中设置有导向杆（6），且导向杆（6）的底部固定在外壳（3）的空腔底面上，在导向杆（6）的外壁上套合有质量块（2）、挡板（4）和叠簧（7），叠簧（7）、质量块（2）和挡板（4）均能够沿着导向杆（6）的中心线方向移动，挡板（4）设置在叠簧（7）的下方，且质量块（2）设置在叠簧（7）之间，在外壳（3）下方安装有调节装置，调节装置的顶端穿过外壳（3）的底面后与挡板（4）的底面接触。2.根据权利要求1所述的一种针对管道中高频振动的频率可调式动力吸振器，其特征在于，所述叠簧（7）为两组，质量块（2）设置在两组叠簧（7）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，刘天彦，张鲲，林松，邵骁麟，席文兵，李锡华，孙磊，李朋洲，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：新型
国别省市：四川;51