一种宽禁带高效的隔振结构制造技术

本发明专利技术公开了一种宽禁带高效的隔振结构，属于隔振装置技术领域。本发明专利技术的一种宽禁带高效的隔振结构，包括呈周期性的隔振结构主体，所述隔振结构主体包括多套隔振套件，每套隔振套件包括多组隔振组元；其中，每组隔振组元包括基板以及设置于所述基板上的弹性基体和共振单元；在每套隔振套件中，各组隔振组元的基板与弹性基体交替相连形成所述隔振套件；且在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等；在隔振结构主体中，各套隔振套件的基板与弹性基体交替相连形成呈周期性的隔振结构主体。采用本发明专利技术具有宽禁带高效隔振的效果，对纵向振动与弯曲振动都有抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种宽禁带高效的隔振结构
本专利技术涉及一种宽禁带高效的隔振结构，属于隔振装置

技术介绍
隔振结构在抑制设备振动向周围环境传递以及周围环境振动对设备的影响等方面具有非常广泛的应用。常见的隔振结构包括橡胶隔振器、金属弹簧隔振器、钢丝绳隔振器等，受结构自身共振等影响，隔振量通常难以达到理论水平，且受系统总刚度等限制，一些情况下隔振结构难以工作在最佳隔振状态。在隔振减振的领域中：弹性波/振动在由单一材料构成的均匀弹簧、橡胶等隔振结构中传播时，如不计阻尼等的耗散，通常在各个频段均存在可以自由传播的模式，即弹性波/振动在传播过程中不会衰减或者说仅有很小的衰减；而弹性波/振动在周期结构中传播时，即使不计入阻尼等耗散，很多情况下也将出现在一定频段内没有可自由传播的模式的情况，从而在该频段内的振动传递将得到显著衰减，相应的，这个频段被称为弹性波禁带，简称禁带。通过采用周期层状隔振结构设计，利用此类隔振结构的弹性波禁带，一定程度上可以在保证较大支撑刚度的同时，实现一定频段的高效隔振。但常见的由软而轻的材料单元与硬而重的材料单元构成的周期层状隔振结构，主要受布拉格禁带机理调控，隔振频段受结构尺寸、质量的影响，中低频高效隔振的附加成本较大。此处所述的附加成本包括附加尺寸成本和附加质量成本；即，为了达到更高更理想的隔振效果，在保证隔振结构支撑刚度的情况下，需要增加隔振结构的尺寸和质量，这就造成了附加成本较大。而相对的，采用局域共振型机理设计的周期隔振结构，具有主要作用频率便于调节、作用频段隔振效果好等优势，但若要实现较宽频带的隔振(即获得较宽的禁带)，传统单共振单元型周期隔振结构，往往也需要较大的附加质量成本。因此，有必要进一步改善以上不足，发展小质量、宽频段、大衰减的高效的隔振结构。本专利技术提出了一种不同于目前公开的附加单共振单元结构的布拉格禁带-局域共振禁带耦合、附加多共振单元的共振频率失谐禁带展宽等典型方式的一种全新的拓展禁带的设计，能够实现宽禁带高效隔振的隔振结构。同时，考虑到对层状结构而言，除了传递常规周期隔振结构所抑制的纵向振动以外，一定情况下，软材料层内部的弯曲振动以及隔振结构整体的弯曲振动，会对结构隔振性能产生负面影响，而本专利技术还具有对隔振结构所传递的弯曲振动的抑制效果。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种宽禁带高效的隔振结构，本专利技术具有宽禁带高效隔振的效果，对纵向振动与弯曲振动都有抑制效果。本专利技术采用的技术方案如下：一种宽禁带高效的隔振结构，包括呈周期性的隔振结构主体，所述隔振结构主体包括多套隔振套件，每套隔振套件包括多组隔振组元；其中，每组隔振组元包括基板以及设置于所述基板上的弹性基体和共振单元；在每套隔振套件中，各组隔振组元的基板与弹性基体交替相连形成所述隔振套件；且在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等；在隔振结构主体中，各套隔振套件的基板与弹性基体交替相连形成呈周期性的隔振结构主体。采用本专利技术的隔振结构时，从总体的结构上看，在隔振结构主体中，所有的基板与弹性基体交替分布相连接的，并实现了隔振结构的支撑功能以及振动的传递抑制功能；而在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等；隔振结构主体又由多套隔振套件构成，使得隔振结构主体具有周期性的特征。在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等，相应的各组隔振组元的隔振频段不全相等，那么将使得隔振套件将具有较宽的隔振频段。在隔振结构主体中，共振单元仅与基板相连，使得共振单元形成了具有自由端的结构形式，有助于振动的消散，确保并提高了隔振效果。当振动在隔振结构主体中传递时，受各组隔振组元对振动的反射、相消叠加等的相互作用，在隔振组元自身的弹性基体和共振单元的相互作用下，以及在相邻的隔振组元之间、相邻的隔振套件之间的相互作用下，将产生一个频段宽、振动衰减强的弹性波联合禁带(隔振结构主体具有较宽的隔振频段)，这一宽频段内的振动传递将被显著抑制，实现了隔振结构主体的宽禁带高效隔振。对于共振单元而言，当传递纵向振动(沿隔振结构的轴向)时，共振单元在垂直于轴向的截面内，各位置的振动响应基本同步，此时，共振单元主要是起类似线自由度吸振的作用；当同时传递弯曲振动时，共振单元在垂直于周向的截面内，各位置的振动响应将是同步运动与反向运动的叠加，同时产生对纵向振动与弯曲振动的抑制作用，此时，共振单元同时起类似线自由度吸振和角自由度吸振的作用。即采用本专利技术隔振结构，可以以相对较小的附加成本，取得具有宽禁带高效隔振的效果，且对纵向振动与弯曲振动都有抑制效果。进一步的，在每套隔振套件中，通过选择合适的各组隔振组元的弹性基体的高度比、以及共振单元的共振频率比，获得所需隔振频段的联合禁带。在实际的生产制造过程中，可以通过选择多种的高度的弹性基体(对应于各组隔振组元的弹性基体的高度比)，以及多种的共振频率的共振单元的(对应于各组隔振组元的共振单元的共振频率比)，使之匹配形成多种的隔振频段的隔振组元；由之构成的隔振套件将获得较宽的隔振频段(所需的计划隔振频段)；即获得了所需隔振频段的联合禁带。同时，得益于通过选择合适的各组隔振组元的弹性基体的高度比，能够优化隔振套件中的各隔振组元之间的安装距离，对其隔振作用的相互耦合、相互叠加情况的优化调节，进而将使得隔振套件具有较宽的隔振频段。进一步的，在每套隔振套件中，各组隔振组元的弹性基体的高度不全相等。当然，也可以是，在每套隔振套件中，各组隔振组元的弹性基体的高度全相等；在每套隔振套件中，各组隔振组元的弹性基体是完全相同的结构材质也是可行的。进一步的，在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率全不相等，各组隔振组元的弹性基体的高度全不相等。可供选择的，所述弹性基体为中空结构或实心结构；当所述弹性基体为中空结构时，所述共振单元位于所述弹性基体的外侧或内侧；当所述弹性基体为实心结构时，所述共振单元位于所述弹性基体的外侧。采用本设计时，都能够形成所需的隔振组元。作为优选的，共振单元位于所述弹性基体的外侧，此时，共振单元距隔振结构的轴心相对较远，可以起到更加显著的类似于角自由度吸振作用，能够进一步的提高隔振效果。进一步的，所述共振单元包括弹性元件和质量元件，所述质量元件通过所述弹性元件装配于所述基板上。在本专利技术的隔振结构中，质量元件主要起到了提供质量属性和转动惯量属性的作用，弹性元件(以及弹性基体)主要起提供弹性属性的作用，二者构成的共振单元起到线自由度-角自由度的综合吸振作用(分别对应于纵向振动与弯曲振动)。进一步的，所述弹性基体为中空结构，所述质量元件包括环体、导杆和芯体；其中，所述环体位于弹性基体外侧并通过所述弹性元件连接于所述基板上，所述芯体位于所述弹性基体内侧，所述导杆不接触的穿过所述弹性基体、并分别与所述芯体、环体相连接。当需要采用较细长的隔振结构时，优选采用本设计。导杆不接触的穿过所述弹性基体，芯体仅与导杆连接(芯体不连接接触基板、弹性基体)。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：包括呈周期性的隔振结构主体，所述隔振结构主体包括多套隔振套件，每套隔振套件包括多组隔振组元；其中，/n每组隔振组元包括基板(2)以及设置于所述基板(2)上的弹性基体(3)和共振单元；/n在每套隔振套件中，各组隔振组元的基板(2)与弹性基体(3)交替相连形成所述隔振套件；且在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等；/n在隔振结构主体中，各套隔振套件的基板(2)与弹性基体(3)交替相连形成呈周期性的隔振结构主体。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：包括呈周期性的隔振结构主体，所述隔振结构主体包括多套隔振套件，每套隔振套件包括多组隔振组元；其中，
每组隔振组元包括基板(2)以及设置于所述基板(2)上的弹性基体(3)和共振单元；
在每套隔振套件中，各组隔振组元的基板(2)与弹性基体(3)交替相连形成所述隔振套件；且在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率不全相等；
在隔振结构主体中，各套隔振套件的基板(2)与弹性基体(3)交替相连形成呈周期性的隔振结构主体。


2.如权利要求1所述的一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：在每套隔振套件中，通过选择合适的各组隔振组元的弹性基体(3)的高度比、以及共振单元的共振频率比，获得所需隔振频段的联合禁带。


3.如权利要求1所述的一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：在每套隔振套件中，各组隔振组元的弹性基体(3)的高度不全相等。


4.如权利要求1所述的一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：在每套隔振套件中，各组隔振组元的共振单元的共振频率全不相等，各组隔振组元的弹性基体(3)的高度全不相等。


5.如权利要求1所述的一种宽禁带高效的隔振结构，其特征在于：所述弹性基体(3)为中空结构或实心结构；
当所述弹性基体(3)为中空结构时，所述共振单元位于所述弹性基体(3)的外侧或...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉宝，曹清媛，左孔成，王勇，李征初，杨本川，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51