申请/专利权人：厦门大学;厦门振为科技有限公司

申请日：2019-07-19

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN110242818B

主分类号：F16L55/035

分类号：F16L55/035;F16F7/01;F16F15/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.17#公开

摘要：本发明公开一种用于细长构件的阻尼支撑装置，其容纳腔室罩装于细长构件减振段的外周，其配置为：沿所述细长构件的长度方向，所述容纳腔室两侧本体与所述细长构件的连接位置处封固连接，并在所述容纳腔室内设置有阻尼介质；所述扰动部件固定设置在所述容纳腔室内部的所述细长构件上。本发明基于粒子阻尼的减振机理创新性地提出了解决方案，阻尼支撑在满足管路支撑的同时降低了管路的振动，细长构件产生振动时，容纳腔室内的阻尼介质相互碰撞摩擦，可耗散管路的振动能量；与此同时，细长构件带动扰动部件同步颤振，由此进一步扰动容纳腔室内部的阻尼介质，并相互摩擦碰撞，提高阻尼介质运动速率，从而耗散管路振动产生的能量。

主权项：1.一种用于细长构件的阻尼支撑装置，其特征在于，包括：容纳腔室，罩装于细长构件的外周，配置为：沿所述细长构件的长度方向，所述容纳腔室两侧本体与所述细长构件的连接位置处封固连接，所述容纳腔室两侧本体上设置与所述细长构件配合的穿装孔，所述容纳腔室内沿所述细长构件长度方向上设置有多个分隔板，所述分隔板具有套装于所述细长构件的穿装孔；每个所述分隔板的穿装孔与所述细长构件之间及所述容纳腔室两侧本体的穿装孔与所述细长构件之间分别设置有密封减振圈，所述穿装孔的截面尺寸为所述细长构件截面尺寸的1.05~3.15倍；阻尼介质，置于所述容纳腔室内；扰动部件，设置在所述容纳腔室内部的所述细长构件上；支撑部件，设置在所述容纳腔室和固定基础物之间，以形成对所述容纳腔室的支撑。

全文数据：一种用于细长构件的阻尼支撑装置技术领域本发明涉及减振处理技术领域，具体涉及一种用于细长构件的阻尼支撑装置。背景技术振动问题一直是工程领域经常遇到的典型问题，例如但不限于，管路运输及实验仪器管路需要连接相应仪器仪表的路径中，若管路振动过大导致位移明显等现象，将直接影响仪器仪表的工作性能。类似细长构件的振动解决方案同样未得以有效解决。对管路及杆件类细长构件的振动，目前最常用方法是采用橡胶、弹簧隔振器等隔振原件进行隔振；另一种方式是提高支撑刚度，具体通过添加支撑数量，加大支撑座体积；由此，刚性支撑对管路形成强制约束的限制，以减少位移。若采用常见的弹簧、橡胶等隔振元件只是向外传递的振动减小，结构自身放大，纯刚性系统由于引力波的突然释放，会导致局部应力增大，支撑点外其他位置振动放大。有鉴于此，亟待针对细长构件提供一种减振方案，有效克服振动问题的影响。发明内容为解决上述技术问题，本发明提供一种用于细长构件的阻尼支撑装置，基于粒子阻尼的减振机理实现细长构件振动能量的有效耗散，为有效克服振动产生的不良影响提供了技术保障。本发明提供一种用于细长构件的阻尼支撑装置，包括容纳腔室、扰动部件和支撑部件；其中，所述容纳腔室罩装于细长构件减振段的外周，并配置为：沿所述细长构件的长度方向，所述容纳腔室两侧本体与所述细长构件的连接位置处封固连接，并在所述容纳腔室内设置有阻尼介质；所述扰动部件固定设置在所述容纳腔室内部的所述细长构件上。优选地，所述容纳腔室的壁厚为1mm～10mm，其截面面积为所述细长构件的截面面积的1.5倍以上；且所述容纳腔室两侧本体上设置与所述细长构件配合的穿装孔，所述容纳腔室可以为金属或非金属。优选地，所述容纳腔室内沿所述细长构件长度方向上设置有多个分隔板，所述分隔板具有套装于所述细长构件的穿装孔；每个所述分隔板的穿装孔与所述细长构件之间及所述容纳腔室两侧本体的穿装孔与所述细长构件之间分别设置有密封减振圈，所述穿装孔的截面尺寸为所述细长构件截面尺寸的1.05～3.15倍。优选地，所述容纳腔室的由所述分隔板分隔形成的子腔室中，一者或多者内设置有所述扰动部件。优选地，所述扰动部件包括多个径向延伸的叶片，多个所述叶片沿所述细长构件的外周均布。优选地，所述叶片采用金属合金材料制成，且厚度为0.5mm～2mm；每个所述叶片设置为与所述细长构件的长度方向具有45°～90°夹角。优选地，所述容纳腔室内填充的阻尼介质为直径1mm～10mm的球体、长短轴长度均为1mm～10mm的椭球体、边长为1mm～10mm规则的多面体和或边长为1mm～10mm的不规则多面体；所述阻尼介质表面配置为：表面摩擦因子为0.01～0.99，表面恢复系数为0.01～1，所述粒子的密度为0.1cm3～30gcm3。优选地，所述阻尼介质在容纳空间中填充率为50％～100％。优选地，所述容纳腔室的外表面覆有弹性层。优选地，所述支撑部件为高度可调整的刚性支撑，或者为弹性隔振支撑。针对细长构件工作产生的振动，本发明基于粒子阻尼的减振机理创新性地提出了解决方案，在细长构件减振段设置阻尼吸振模块。具体地，容纳腔室罩装在该细长构件减振段的外周，且其两侧本体与细长构件的连接位置处封固连接，由此形成容纳有阻尼介质的内部密闭空间，同时，在该内部密封空间内的细长构件上固定设置有扰动部件。工作中，细长构件产生振动时，容纳腔室内的阻尼介质相互碰撞摩擦，可耗散管路的振动能量；与此同时，细长构件带动扰动部件同步颤振，由此进一步扰动容纳腔室内部的阻尼介质，并相互摩擦碰撞，提高阻尼介质运动速率，从而耗散管路振动产生的能量。如此设置，本方案提供的阻尼支撑装置设置在固定基础与管路杆件细长构件之间，形成支撑的同时，对管路减振，有效降低细长构件的振动传递，提高其工作稳定性。而现有采用常规弹簧、橡胶等隔振元件只是向外传递的振动减小，引力波的突然释放会导致局部应力增大，支撑点外其他位置振动放大。与现有技术相比，本方案具有结构简单、可靠的优点，且振动衰减快，构件减振效果明显。可广泛适用于所有细长构件类产品的振动抑制，例如但不限于运输管路、细长支撑杆等。附图说明图1为具体实施方式所述阻尼支撑装置的使用状态示意图；图2为实施例一所述用于细长构件的阻尼支撑装置的俯视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为实施例一所述用于细长构件的阻尼支撑装置的透视图；图5为图3的B部放大示意图；图6示出了图2中所示扰动部件的装配关系；图7为实施例二所述用于细长构件的阻尼支撑装置的俯视图；图8为减振试验中有无阻尼支撑的减振效果对比例示意图；图9为实施例三所述用于细长构件的阻尼支撑装置的俯视图。图中：容纳腔室1、子腔室11、穿装孔12、阻尼介质2、扰动部件3、叶片31、支脚部311、组连接件32、分隔板4、穿装孔41、板沿42、密封减振圈5、内环面51、外环面52、插装槽53、支撑部件6、弹性层7、管路10。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。不失一般性，本实施例以图1所示管路10作为典型细长构件折描述主体，详细说明本方案的振动能量耗散机理，例如但不限于，应用于压缩燃烧实验台的管路，管路振动过大导致分析燃烧成分的仪器仪表无法正确工作。应当理解，该管路的截面形状及尺寸等结构参数，包括阻力支撑装置的设置数量及具体位置等技术细节，对于本申请请求保护的技术方案并未构成实质性限制。实施例一：请参见图2，该图为本实施例所述用于细长构件的阻尼支撑装置的俯视图。如图所示，该阻尼支撑装置的容纳腔室1罩装于管路细长构件减振段的外周，该容纳腔室1可以为单腔结构或多腔结构。这里，“管路减振段”是指管路振源与仪器仪表的接收端之间的管段，本方案选择该管路减振段作为处理部位设置阻尼吸振模块。实际上，阻尼支撑装置的安装位置为杆件管路振动最大点，或者选择根据结构设计所确定的支撑位置，兼顾支撑与减振功能需求。请一并参见图3和图4，其中，图3为图2的A-A剖视图，图4为该阻尼支撑装置的透视图。其中，该容纳腔室1两侧本体上设置有与细长构件配合的穿装孔12，配置为：沿管路10的长度方向，容纳腔室1的两侧本体与管路10的连接位置处封固连接，以形成容纳设置阻尼介质2的内部密闭空间。工作过程中，管路10产生振动时，容纳腔室1内的阻尼介质2相互碰撞摩擦，可耗散管路的振动能量。其中，扰动部件3固定设置在容纳腔室1内部的管路10上；工作过程中，该扰动部件3可随管路10同步颤振，由此对内置于容纳腔室1中的阻尼介质2形成扰动，进而伴随阻尼介质2之间相互摩擦碰撞。如此设置，管路10外壁所固定设置的扰动部件3，可随管路振动同步做动，形成对阻尼介质2扰动，进一步提高阻尼介质运动速率，提升减振效果，以此减小管路的振动及位移。为了适配管路减振段不同位置处振动属性，作为优选，可以在容纳腔室1内设置分隔板4，以将容纳腔室1的内腔沿管路10的长度方向分隔为子腔室11，结合图3和图4所示，分隔板4具有套装于管路10的穿装孔41，且其外周板沿42与容纳腔室1的内壁固定连接。如此设置，沿长度方向，可根据具体情形进行内部阻尼介质2及拢动部件3的布置，以在最经济的条件下获得最佳的减振效果。应当理解，分隔板4的设置数量不局限于图中所示的三个，也可以采用其他复数个分隔板，沿所述管路10的长度方向依次间隔设置形成相应的子腔室。进一步地，每个分隔板4的穿装孔41与管路10之间及容纳腔室1两侧本体12与管路10之间分别设置有密封减振圈5，优选地，穿装孔41的截面尺寸为管路10截面尺寸的1.05～3.15倍，以可靠安装密封减振圈5。具体地，该密封减振圈5采用橡胶材料制成，请一并参见图5，该图为图3的B部放大示意图。结合图6所示，该密封减振圈5的截面配置为：其内环面51与管路10的外表面贴合适配，其外环面52具有与分隔板4的穿装孔缘相应适配的插装槽53，径向相抵形成可靠密封。同样地，与容纳腔室1两侧本体相应设置的密封减振圈5，同样具有上述功能适配结构。需要说明的是，在分隔形成的各子腔室11中，可均设置前述扰动部件3，也可如本实施例所示在左侧第二个子腔室11中设置扰动部件3。另外，用于形成对阻尼介质2进一步扰动的扰动部件3，可以采用不同的结构形式，只要能够对置于容纳腔室1内的阻尼介质2作进一步扰动，均在本申请请求保护的范围内。本方案中，扰动部件3优选采用多个径向延伸的叶片31，执行前述扰动功能，请一并参见图6，该图示出了图2中所示扰动部件3的装配关系。如图所示，多个叶片31沿管路10的外周均布，以便周向减振性能一致。为了提高其组装及检修维护效率，优选上述叶片31与管路10的固定关系为可拆卸固定连接。进一步如图所示，多个叶片31配置为两组，每个叶片31的两端具有支脚部311，每组的叶片31通过两端的支脚部311固定于组连接件32上，该组连接件32具有与管路10外表面贴合适配的内表面，两组的组连接件32优选采用螺纹紧固件固定连接，相当于两个半圆弧C型组连接件32对接后夹持在管路10外周表面。当然，上述叶片31也可配置为其他复数组，分别固定于相应的组连接件上，相邻组连接件分别组装固定，即可实现叶片31与管路10之间的可靠固定，相当于多个小于半圈孤的C型组连接件32对接后夹持在管路10外周表面。这里，叶片31采用金属合金材料制成，且厚度为0.5mm～2mm；作为优选，每个叶片31设置为与管路10的长度方向具有45°～90°夹角，以进一步提升扰动效果。具体地，容纳腔室1的壁厚可以为1mm～10mm；并且沿垂直于管路10长度的方向，该容纳腔室1的截面形状可以为圆形或多边形，且截面面积为管路10的截面面积的1.5倍以上，容纳腔室1的长度为管路直径的20～100倍。当然，用于非圆形截面的细长构件时，容纳腔室1的长度为细长构件的截面最大尺寸20～100倍。容纳腔室1可以为金属，也可以为非金属材料制成。进一步地，每个子腔室11的长度为管路10直径细长构件截面最大尺寸的1～2.5倍；容纳腔室1、扰动部件3和分隔板4的材料优选为镁合金、铝合金、钛合金、铁合金、铜合金、镍合金、铅合金、锰合金、钴合金或钨合金，或者上述合金中的多元合金制成。此外，阻尼介质4在容纳空间中填充率为50％～100％。该阻尼介质4可选择为直径1mm～10mm的球体、长短轴长度均为1mm～10mm的椭球体、边长为1mm～10mm规则的多面体或边长为1mm～10mm的不规则多面体；该阻尼介质表面配置为：表面摩擦因子为0.01～0.99，表面恢复系数为0.01～1，所述粒子的密度为0.1cm3～30gcm3；该阻尼介质的材料为金属、非金属或高分子复合材料。对于大直径或者振动载荷过大的管路来说，可以增设支撑部件6。如图所地不，该支撑部件6设置在容纳腔室1的底部，并支撑在地面上，以形成对容纳腔室1的支撑。可以理解的是，该支撑基础不局限于地面，也可以为图1中所示的侧墙体等固定基础物，只要能够形成对阻尼吸振模块的良好支撑均可。该支撑部件6优选可调节支撑高度的刚性支撑，可根据管路10位置调整容纳腔室1的高度，具有较好的可适应性。当然，支撑部件6也可以为弹簧隔振支撑或者橡胶隔振支撑，以进一步提升减振效果。实施例二：与实施例一的区别在于，本方案的每个子腔室中均设置有扰动部件。参见图7，该图示出了本实施例所述用于细长构件的阻尼支撑装置的俯视图。为了清晰示出本方案与实施例一的区别和联系，相同功能构件或结构采用同一标记在附图中进行示明。如图7所示，各子腔室11中均设置有扰动部件3，每个空间内均有扰动部件3进一步提高阻尼介质4的运动速率，由此，在相同空间内可获得最大限度的提升减振效果。其他功能原理与实施例一相同，在此不再赘述。请进一步参见图8，该图为减振试验中有无阻尼支撑的减振效果对比例示意图。实施例三：与实施例一和实施例二的区别在于，本方案的容纳腔室1的外表面覆有弹性层7。请参见图9，该图示出了本实施例所述用于细长构件的阻尼支撑装置的截面视图，该图基于细长构件的横截面形成。如图9所示，在容纳腔室1的外表面覆有弹性层7，并通过弹性层7与支撑部件6相连，实现与固定基础的支撑连接，以进一步提升减振效果。其他功能原理与实施例一、二相同，在此不再赘述。需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例，管路的其他连接构成非本申请的核心发明点所在，故本文不再赘述。应当理解，只要采用与本方案核心构思一致的技术手段均在本申请请求保护的范围内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种用于细长构件的阻尼支撑装置，其特征在于，包括：容纳腔室，罩装于细长构件的外周，配置为：沿所述细长构件的长度方向，所述容纳腔室两侧本体与所述细长构件的连接位置处封固连接；阻尼介质，置于所述容纳腔室内；扰动部件，设置在所述容纳腔室内部的所述细长构件上；支撑部件，设置在所述容纳腔室和固定基础物之间，以形成对所述容纳腔室的支撑。2.根据权利要求1所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述容纳腔室的壁厚为1mm～10mm，其截面面积为所述细长构件的截面面积的1.5倍以上；且所述容纳腔室两侧本体上设置与所述细长构件配合的穿装孔，所述容纳腔室可以为金属或非金属。3.根据权利要求2所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述容纳腔室内沿所述细长构件长度方向上设置有多个分隔板，所述分隔板具有套装于所述细长构件的穿装孔；每个所述分隔板的穿装孔与所述细长构件之间及所述容纳腔室两侧本体的穿装孔与所述细长构件之间分别设置有密封减振圈，所述穿装孔的截面尺寸为所述细长构件截面尺寸的1.05～3.15倍。4.根据权利要求3所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述容纳腔室的由所述分隔板分隔形成的子腔室中，一者或多者内设置有所述扰动部件。5.根据权利要求4所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述扰动部件包括多个径向延伸的叶片，多个所述叶片沿所述细长构件的外周均布。6.根据权利要求5所述的用于细长构件的阻尼支撑装置，其特征在于，所述叶片采用金属合金材料制成，且厚度为0.5mm～2mm；每个所述叶片设置为与所述细长构件的长度方向具有45°～90°夹角。7.根据权利要求1至6中任一项所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述容纳腔室内填充的阻尼介质为直径1mm～10mm的球体、长短轴长度均为1mm～10mm的椭球体、边长为1mm～10mm规则的多面体和或边长为1mm～10mm的不规则多面体；所述阻尼介质表面配置为：表面摩擦因子为0.01～0.99，表面恢复系数为0.01～1，所述粒子的密度为0.1cm3～30gcm3。8.根据权利要求7所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述阻尼介质在容纳空间中填充率为50％～100％。9.根据权利要求1所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述容纳腔室的外表面覆有弹性层。10.根据权利要求9所述的阻尼支撑装置，其特征在于，所述支撑部件为高度可调整的刚性支撑，或者为弹性隔振支撑。

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