一种圆筒型管路隔振器及其刚度计算的方法技术

本发明专利技术公开了一种圆筒型管路隔振器及其刚度计算的方法，涉及隔振器技术领域，为了解决现有技术中作战舰船、海洋结构物的系统管路系统复杂、空间紧张、振动噪声和抗冲击控制要求高的问题。该管路隔振器包括三个部分：固定结构、支撑结构和弹性元件；所述固定结构采用能够打开的圆形构件通过拧紧螺栓将管路夹紧；所述支撑结构与基础连接用于支撑管路；所述弹性元件用于连接所述固定结构和所述支撑结构；所述弹性元件在所述管路静、动载荷的作用下产生弹性变形发挥减隔振作用；另外，在所述固定结构内侧、接触所述管路的位置设置有弹性衬垫，所述弹性衬垫用于增大所述固定结构和所述管路之间的接触面积和摩擦力以提高固定效果。

【技术实现步骤摘要】
一种圆筒型管路隔振器及其刚度计算的方法
本专利技术涉及隔振器
，尤其涉及一种圆筒型管路隔振器及其刚度计算的方法。
技术介绍
随着人们对环境振动噪声要求的不断提高，以及潜艇、作战舰艇对振动噪声控制的更加严格，针对建筑、舰艇等结构物内部的管路振动噪声控制要求也越来越严格，作为主要控制技术的管路隔振技术以及相关产品需求越来越迫切。针对管路的隔振，大致可分为两类方式，第一类是主要用于民用建筑领域的管路弹性吊架。第二类是潜艇和水面舰船系统管路的弹性隔振支撑。第二类管路系统有很高的抗冲击要求和减隔振要求，且空间有限，无法使用第一类方式的管路弹性吊架，其隔振形式主要有硫化橡胶管卡、缠绕橡胶带管卡、刚性管卡加装橡胶隔振器等。硫化橡胶管卡是在刚性管卡的卡箍外硫化一层橡胶作为弹性体，对管路固定的可靠性高但隔振效果差，且隔振效果受安装施工影响大；缠绕橡胶带管卡是在管路与刚性管卡卡箍之间缠绕穿孔橡胶带作为弹性体，由于管卡与橡胶带之间是分层的，固定管路的可靠性差，隔振效果同样受安装施工影响大；刚性管卡加装橡胶隔振器是固定和隔振功能分离的设计，刚性管卡固定管路，管卡与管路支撑结构之间用减振器隔振，相比上两种隔振设计，具有隔振效果好、管路固定可靠等优点。但是其缺点是空间要求高、结构复杂、安装困难。上述两类管路隔振器件还存在缺少减振元器件应有的静刚度、动刚度、阻抗等关键技术参数等问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种圆筒型管路隔振器及其刚度计算的方法，为了解决现有技术中作战舰船、海洋结构物的系统管路系统复杂、空间紧张、振动噪声和抗冲击控制要求高的问题.为了达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种圆筒型管路隔振器，包括三个部分：固定结构、支撑结构和弹性元件；所述固定结构采用能够打开的圆形构件通过拧紧螺栓将管路夹紧；所述支撑结构与基础连接用于支撑管路；所述弹性元件用于连接所述固定结构和所述支撑结构；所述弹性元件在所述管路静、动载荷的作用下产生弹性变形发挥减隔振作用；另外，在所述固定结构内侧、接触所述管路的位置设置有弹性衬垫，所述弹性衬垫用于增大所述固定结构和所述管路之间的接触面积和摩擦力以提高固定效果。其中，所述弹性元件包括圆筒型结构，所述圆筒型结构从外到内分别为包覆结构、弹性材料和芯柱，所述包覆结构与所述固定结构相连，所述芯柱与所述支撑结构相连，所述弹性材料采用硫化或粘结方式连接所述包覆材料和芯柱。优选地，制作所述弹性元件的材料包括：聚氨酯和橡胶；制作所述固定结构和所述支撑结构材料包括：钢材和碳纤维。其中，所述固定结构包括两个上铰链和一个下铰链；所述的两个上铰链与所述下铰链通过销钉连接，所述上铰链能够绕所述销钉自由转动，以便将管路安装于上下铰链中，两个所述上铰链通过螺栓拧紧以固定管路；所述上铰链或所述下铰链的内侧、接触管路的位置设置有弹性衬垫，用于增大所述固定结构和所述管路之间的接触面积和摩擦力，以提高固定效果，同时起到保护管路的作用。本专利技术还一种圆筒型管路隔振器刚度计算的方法，所述圆筒型管路隔振器包括上述的圆筒型管路隔振器，该方法用于在给定的管路特性条件、要求下，确定满足隔振效果要求的弹性元件尺寸，所述特性条件包括通径、管壁厚度、管内介质特性和支撑间距；外径为R、内径为r、长度为L的圆筒型隔振元件，在力F的作用下，产生X的变形；有如下关系：dxσ＝dx·sinθ，dxτ＝dx·cosθ(1)式中，Δθ为任意微元的夹角，Δr为微元的一边长，dx为微元受力后的位移，dxσ为微元位移的压力分量，dxτ为微元位移的剪切力分量；根据胡克定律有：式中dFσ为微元所受力的拉压分量，dFτ为微元所受力的剪切分量；Em为弹性材料的表征拉压弹性模量，Gm为弹性材料的表征剪切弹性模量；对2式积分，得到力F的表达式：进而得到圆筒型弹性元件的径向静刚度表达式：式中，mδ和mτ分别是拉压弹性模量和剪切弹性模量的形状系数：Em＝mδE，Gm＝mτG(5)同样得到圆筒型弹性元件的轴向静刚度表达式：本专利技术的有益效果为：本专利技术是与目前应用的管路弹性支撑元件相比，隔振效果大幅提高，安装空间小、安装工艺简单、隔振效果不受安装工艺影响，并且由于圆筒形弹性元件的轴对称特点，无论是垂直安装，还是侧向、吊挂安装，静变形大小相同，使得管路支撑点的选择更方便；通过研究提出的半经验半解析的设计计算方法，可以很容易进行系列化产品设计；本专利技术可广泛应用于潜艇和水面舰船等有较高声隐身性能要求的舰船和海洋结构物管路固定、隔振和抗冲击，也可用于其它有较高隔振、抗冲击要求的管路固定，具有很大的军事价值和经济价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器中的上铰链的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器中的下铰链的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器中的弹性元件的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器中的支撑结构的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器的安装示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器元件径向变形应变关系图；图8为本专利技术实施例提供的一种圆筒型管路隔振器元件径向变形微元应变关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供的圆筒型管路隔振器包括三个部分构成，如图1所示，一是固定结构，采用可打开的圆形强力构件通过拧紧螺栓将管路夹紧；二是支撑结构，与基础连接，支撑管路；三是弹性元件，用于连接固定结构与支撑结构，在管路静、动载荷的作用下产生弹性变形发挥减隔振作用；另外，在固定结构内侧、接触管路的位置设置弹性衬垫，增大固定结构和管路之间的接触面积和摩擦力，提高固定效果。弹性元件可应用弹性材料的拉压、剪切和两者混合的变形模式产生必须的弹性，形式上可以选择的样式更为丰富，前提是保证稳定可靠。本专利技术选择圆筒型作为弹性元件结构方案，如图4示，从外到内分别为包覆结构、弹性材料和芯柱，包覆结构与管路隔振器的固定结构相连，芯柱与支撑结构相连，弹性材料采用硫化或粘结方式连接包覆材料和芯柱。圆筒型结构弹性元件具有外形规则易成型、外部有包覆结构稳定性好等优点。管路隔振器材料包括弹性元件材料和固定、支撑结构材料两种。理论上，凡是具有弹性的材料均能用来制作弹性元件，实际上还要考虑材料稳定性、成本等因素，潜艇用材料还要考虑阻燃性、毒性、耐腐蚀性等艇用环境要求。符合要求的材料可选聚氨酯和橡胶。固定和支撑结构材料需要具有较高的强度和刚度，兼顾与弹性材料的高结合性，同时考虑使用环境要求，可选钢材或碳纤维等材料。管路隔振器静刚度计算方法是本专利技术的核心，是管路隔振器隔振效果设计的基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆筒型管路隔振器，其特征在于：包括三个部分：固定结构、支撑结构和弹性元件；所述固定结构采用能够打开的圆形构件通过拧紧螺栓将管路夹紧；所述支撑结构与基础连接用于支撑管路；所述弹性元件用于连接所述固定结构和所述支撑结构；所述弹性元件在所述管路静、动载荷的作用下产生弹性变形发挥减隔振作用；另外，在所述固定结构内侧、接触所述管路的位置设置有弹性衬垫，所述弹性衬垫用于增大所述固定结构和所述管路之间的接触面积和摩擦力以提高固定效果。

【技术特征摘要】
1.一种圆筒型管路隔振器，其特征在于：包括三个部分：固定结构、支撑结构和弹性元件；所述固定结构采用能够打开的圆形构件通过拧紧螺栓将管路夹紧；所述支撑结构与基础连接用于支撑管路；所述弹性元件用于连接所述固定结构和所述支撑结构；所述弹性元件在所述管路静、动载荷的作用下产生弹性变形发挥减隔振作用；另外，在所述固定结构内侧、接触所述管路的位置设置有弹性衬垫，所述弹性衬垫用于增大所述固定结构和所述管路之间的接触面积和摩擦力以提高固定效果。2.根据权利要求1所述的圆筒型管路隔振器，其特征在于：所述弹性元件包括圆筒型结构，所述圆筒型结构从外到内分别为包覆结构、弹性材料和芯柱，所述包覆结构与所述固定结构相连，所述芯柱与所述支撑结构相连，所述弹性材料采用硫化或粘结方式连接所述包覆材料和芯柱。3.根据权利要求1所述的圆筒型管路隔振器，其特征在于：制作所述弹性元件的材料包括：聚氨酯和橡胶；制作所述固定结构和所述支撑结构材料包括：钢材和碳纤维。4.根据权利要求1所述的圆筒型管路隔振器，其特征在于：所述固定结构包括两个上铰链和一个下铰链；所述的两个上铰链与所述下铰链通过销钉连接，所述上铰链能够绕所述销钉自由转动，以便将管路安装于上下铰链中，两个所述上铰链通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，郭昕，吴铭，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11