[发明专利]一种用于轴系、管系的声学超材料减振结构

说明书

本发明涉及振动控制工程与材料工程交叉领域，具体涉及一种用于轴系、管系的声学超材料减振结构，用以解决现有技术中的轴系和管系的减振效果不好等问题，其包括基体轴和数个减振外套筒，所述减振器外套筒包括套筒壳，所述套筒壳为空心且其横截面为环形，所述套筒壳环形空间的内侧与外侧之间设有周期性排列的减振结构单元。本发明具有周期性排列的减振结构单元的超材料减振结构可以形成较宽的低频带隙，能降低扭转振动、径向振动、轴向振动能量，动平衡性好，结构简单轻便，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及振动控制工程与材料工程交叉领域的一种超材料减振结构，特别是一种具有周期性排列的减振结构单元用于轴系、管系的声学超材料减振结构。

背景技术

在汽车工程领域，汽车传动轴是传动系统的核心零部件，在车辆行使的过程中起传递扭矩和转速的重要作用，同时，传动轴的振动也是引起车内噪声与振动的重要激励源之一，传动轴的振动表现形式通常有弯曲振动、纵向振动以及扭转振动，并且还包括各个振动之间的耦合振动，因此研究传动轴的振动，并研制出对传动轴进行减振的声学超材料结构，对提高车辆的驾驶舒适性、平顺性和可靠性能有非常重要的意义。

汽车传动轴的减振一方面需要严格匹配设计离合器、变速箱等零部件的质量、刚度、阻尼等参数来对其固有频率进行调教；另一方面在不修改和更换零部件的条件下，用动力吸振器等方式进行减振降噪。在已发表的论文和专利中，华南理工大学程力在其学位论文“汽车传动轴扭转减振器设计及应用”中利用扭转减振器解决了由发动机激励引起的传动系共振问题，使车内噪声降低了8-12dB，但是这种扭转减振器的只能对扭转振动进行减振，无法解决径向、轴向振动问题，并且此种减振器同样面临成本高，制造工艺复杂，调试难度大的问题。在泛亚汽车技术有限公司发表的专利“传动轴减振圈及传动轴组件(CN204099471U)”中，提供了一种由多层橡胶及轴向支撑作用的橡胶条组成的传动轴减振圈，可对不同直径的传动轴进行减振。

在化工领域，管道作为运输气液的重要部件，常常因为管道上分布大量的阀门、弯头，压缩机的压力脉动等，非常容易产生气流激荡，使管道发生径向、轴向、扭转等振动，因此彻底解决管系振动问题，防止因管道振动引发的事故的发生具有重要意义。

压缩机管道减振方案通常有增加支撑对管道进行固定，调整管系的固有特性，使其固有频率避开激振频率；增设缓冲器、设置孔板、滤波器等。虽然这些方案对抑制管道的振动有一定的作用，但是成本较高，且很难彻底解决管线振动。在管系减振方向已发表的论文中，北京化工大学机电工程学院的唐沸涛在其论文“离心和往复压缩机管系振动及阻尼减振技术研究”中通过加装粘滞型阻尼器来降低管线振动，这种阻尼器将管系的振动能量转化为阻尼器的液态粘滞型阻尼热能耗散掉，虽然具有较好的减振效果，但是这种阻尼器需要以水泥地基作固定支撑作用，使得这种阻尼器的安装条件受到了较大的限制。

综上所述，对于管系、轴系的减振已有一些较好的研究基础，但是减振效果仍然不太理想，本发明中声学超材料的研究为管系、轴系的减振问题提供了一个新的思路，很好的弥补了现有技术中人工周期结构存在带隙特性，带隙的频率范围内弹性波的传播能被有效的限制，将人工周期性结构运用到工程结构上，实现特定频率、特定位置、特定方向上的振动控制。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种通过周期性排列的减振结构单元对轴系、管系进行有效减振的声学超材料减振结构

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于轴系、管系的声学超材料减振结构，包括基体轴1和数个减振外套筒2。

作为本发明的优选方案，所述减振外套筒2包括套筒壳5，所述套筒壳5为空心且其横截面为环形。

作为本发明的优选方案，为了更好的对轴系和关系进行减振，在所述套筒壳5环形空间的内侧与外侧之间设有周期性排列的减振结构单元。