降低管路振动的动力吸振器及设计方法技术

本发明专利技术涉及一种降低管路振动水平的动力吸振器及设计方法，属于吸振技术领域。该动力吸振器包括通过第一螺栓（2）、第一螺母（3）连接在一起的一对管道夹持件（1）；所述一对管道夹持件（1）外部均布安装N个弹簧片（4）；弹簧片（4）末端安装有附加质量块（7）；其中N为3-6。本发明专利技术结构简易、易于安装的、可靠性高的、能够很好降低各种管路系统振动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种降低管路振动水平的动力吸振器及设计方法，属于吸振
。该动力吸振器包括通过第一螺栓（2）、第一螺母（3）连接在一起的一对管道夹持件（1）；所述一对管道夹持件（1）外部均布安装N个弹簧片（4）；弹簧片（4）末端安装有附加质量块（7）；其中N为3-6。本专利技术结构简易、易于安装的、可靠性高的、能够很好降低各种管路系统振动。【专利说明】
本专利技术涉及一种降低管路振动水平的动力吸振器及设计方法，属于吸振
。
技术介绍
振动控制分为主动和被动控制,作为被动控制技术之一的动力吸振器是一种工程机械研究领域的热点之一。相比较主动动力质量阻尼器的高投资和维修费、大的功率需要及需要修改结构设计，被动控制只需要一些简单的硬件设备，具有较低的投资和维修费以及较小的功率需要等优点，因此，动力吸振器(Dynamic Vibration Absorber,简称DVA)是一种有很好应用前景的控制装置。管路减振的应用研究主要致力于管路的消振，采用的方法主要有增加卡箍和修改管道结构等。这些方法的不足在于，需要对现有管路或周边结构进行修改，然而，在许多情况下，由于安装条件的限制，无法在管路现场得以实施，由于动力吸振方法不需要对管道周围环境的依赖，只需安装于管道即可实现减振。因此，基于动力吸振的管路减振方法为有针对性的降低工作频率下的管路振动提供了重要思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简易的、易于安装的、可靠性高的、能够很好降低各种管路系统振动的动力吸振结构及设计方法。一种降低管路振动的动力吸振器，其特征在于:该动力吸振器包括通过第一螺栓、第一螺母连接在一起的一对管道夹持件；所述一对管道夹持件外部均布安装N个弹簧片；弹簧片末端安装有附加质量块；其中N为3-6。所述的降低管路振动的动力吸振器的设计方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1、确定需要减振的管路及位置；根据管道的结构参数计算出该管路中两个刚性支承间管子及管接头的总质量；步骤2、对管路进行模态测试，得出管路各阶固有频率，在各阶固有频率中与振源工作频率接近的固有频率即为需要减振的频率；步骤3、确定附加质量块的质量，其中使整个动力吸振器的质量大小为管路总质量的1%_8%;步骤4、根据附加质量块的质量和每个质量-弹簧片的固有频率，确定弹簧片的刚度，其中质量-弹簧片的固有频率等于步骤2中确定的需要减振的频率；步骤5、步骤4确定了弹簧片的刚度，在三维软件中修改弹簧片尺寸、形状参数，并代入有限元软件中计算，使刚度达到使用要求，以此确定弹簧片尺寸、形状；步骤6、根据上述要求加工附加质量块、弹簧片，通过改变质量块在弹簧片上安装角度，使每个质量-弹簧片的固有频率不同。本专利技术夹持结构外部通过螺钉对称的安装的多个弹簧片及附加质量块，使周向的支承刚度和阻尼各向同性。动力吸振器是一种离散型装置，是由弹簧、阻尼和质量块组成的振动系统，它可以夹持在需要减振的管道上。它的工作原理是当结构工作时，在激励的作用下振动，同时带动动力吸振器振动，动力吸振器系统产生的惯性力反作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对主结构的振动反作用，从而达到减少结构振动水平的目的。与现有的降低管路振动的装置相比，本专利技术优点在于:I)本专利技术采用了剖分结构，构造简易，易于安装；2)在对管路进行动力吸振时，根据实际管路模态参数通过计算得到弹簧片的刚度要求及附加质量的大小，然后将加工好的动力吸振器夹持到管路就可以达到需要的减振效果O3)适用性广。对于各种需要减振的结构，可采用有限元系统优化计算后，在振幅较大点安装动力吸振器即可。4)维护方便，经济实用。【专利附图】【附图说明】图1——动力吸振原理图之减振系统；图2-动力吸振原理图之子系统；图3——动力吸振器的示意图；图4—弹簧片形状；图5——示例管系；图6——无动力吸振器的管道的加速度响应；图7——有动力吸振器的管道的加速度响应；图8——DVA频域减振效果图；图中标号名称:1夹持结构，2第一螺栓，3第一螺母，4弹簧片，5螺钉，6附加质量块，7第二螺栓，8动力吸振器，9振动台。【具体实施方式】以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明:如图1和图2所示，本专利技术包括夹持结构1、多个弹簧片4、与弹簧片数量相同的附加质量块7:夹持结构I为可剖分结构，通过两个螺栓2螺母3连接在一起；所述夹持结构外部通过螺钉5对称的安装的多个弹簧片4，使周向的支承刚度和阻尼各向同性、与所述弹簧片通过螺栓8螺母3安装的附加质量块7。所述的夹持结构I的内环弧面要略小于半圆的弧面。保证夹持结构I能够很稳定的装夹到管路中。原理详细介绍动力吸振器是由质量块，弹簧，阻尼器组成的振动系统，它一般是悬挂安装在需要减振的系统上，不需要额外支承。由于管道直径与夹持结构内圆直径相等，为了夹紧管道，可以将夹持件沿对接平面分别切除1_，从而使夹持结构的内环弧面略小于管道外圆弧面，从而保证夹紧管道，如图1所示。它的工作机理是，当结构振动时，同时带动动力吸振器振动，DVA的运动产生的惯性力又反作用到结构上，从而有效地抑制主结构的振动。我们把原系统称为主系统，动力吸振器称为子系统，由于动力阻尼器是单自由度系统，所以它与主结构组合后构成一个二自由度系统，如附图1和图2所示。其中Hi1, C1, Ic1分别为主结构的质量、阻尼和弹簧刚度；m2，c2, k2S吸振器的质量、阻尼和弹簧刚度。将子系统和主系统分离，设子系统与主系统的对接力P (t)的Fourier变换为其中U1 (ω)和U2 (ω)分别是主系统位移U1⑴和子系统位移U2⑴的Fourier变换由动力学原理，可以得到Hl1处的原点频响函数为其中ω为激振频率，它的一个重要特征是:若激励频率满足ω =则Izz11(W)I = O。即当外激励频率与子系统的固有频率相等时，质量ffll将不振动，动力吸振器即利用此原理对主系统进行吸振。动力吸振器的结构参数选择I管路系统的参数获取设计的动力吸振器结构中需要根据减振对象的结构来选择其结构参数，首先根据管道的结构参数计算得到管路两个刚性支承间的管路总重量mi。对管路进行模态测试，得出管路各阶固有频率，从而确定在工作频率范围内需要减振的频率ω I O2结构参数选择本文设计的动力吸振器由于包含4个弹簧-质量系统，所以结构类似于单自由度系统安装多个动力吸振器。当4个子系统的频率完全一致时，通过对系统的位移频响函数幅值进行模拟，可以看出，质量比太小时，这两个固有频率很接近反共振频率,动力吸振器质量越大，可避免上述问题，但实际结构希望质量尽可能少，所以动力吸振器的质量比通常取值为管路系统的的1%或稍大一些。根据已定的质量块大小及子系统的频率，根据公式K = IiiiCOjii = 2，3，4,5)可确定弹簧的刚度在三维建模软件Catia中完成三维建模，设计质量为:将简化模型导入到Ansysworkbench中进行模态仿真,通过改变弹簧片形状改变结构固有频率，最终将吸振器的I阶固有频率调整到目标频率处。因为4个质量-弹簧片的固有频率略微错开减振效果更好，所以根据设计的尺寸加工动力吸振器实物，加工完成后通过改变质量块在弹簧片上的位置，使4个质量-弹簧片的固有频率不同。本文设计的动力吸振器的阻尼由空气阻尼产生，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低管路振动的动力吸振器，其特征在于：该动力吸振器包括通过第一螺栓（2）、第一螺母（3）连接在一起的一对管道夹持件（1）；所述一对管道夹持件（1）外部均布安装N个弹簧片（4）；弹簧片（4）末端安装有附加质量块（7）；其中N为3?6。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈果，程小勇，赵斌，罗云，郑其辉，刘明华，侯民利，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：