[发明专利]一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法

摘要

本发明公开了一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法，该方法沿管路周向的不同位置的减振块采用不同的成型密度，利用金属橡胶成型密度越小，支撑刚度越小，减振性能越好的基本规律，以不同位置的金属橡胶减振块随自重影响下的压力分布变化采用不同密度金属橡胶减振块以提高减振性能，从而在保证整个减振器安全服役的情况下实现更为理想的减振效果。本发明采用多种不同密度的近长方体的减振块按一定原则镶嵌于管卡中的多个限位板之间。减振块内部相互勾联的空间网状结构使其具有良好的弹性和阻尼性能。不同位置的减振块随自重影响下的压力分布变化采用不同密度，以此获得更佳的减振效果。

主权项

1.一种管道支撑的金属橡胶减振器的设计方法，该方法沿管道（6）周向的不同位置的减振块（1）采用不同的成型密度，利用金属橡胶成型密度越小，支撑刚度越小，减振性能越好的基本规律，以不同位置的金属橡胶减振块随自重影响下的压力分布变化采用不同密度金属橡胶减振块以提高减振性能，从而在保证整个减振器安全服役的情况下实现更为理想的减振效果，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：在模拟软件中建立减振器—管道模型和金属橡胶材料模型，获得管道下表面与减振器下半部分金属橡胶材料接触面间的压力分布；提取压力接触面上节点的表面压强，结合该点所处角度，拟合出表面压强与角度关系式：，其中,式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；θ为接触点所处角度，θ的取值范围为±90°，为接触点所处角度绝对值;X₀、X₁、X₂和X₃为压强P与角度θ拟合系数；步骤二、计算：2.1）确定减振器中布置金属橡胶块数：以减振器下半部顶点处放置金属橡胶块，定义为第0块，其余金属橡胶块依次沿两侧排布，排布序号为±i，i的取值为1≤i≤(n‑1)/2，i为整数，n为金属橡胶块数，且n≥3，n为奇数；2.2）分别计算每一块金属橡胶块所占角度△θ，，式中n为金属橡胶块数, n≥4，n为偶数;2.3）根据步骤2.2）得到金属橡胶块所占角度△θ，计算每一块金属橡胶块与管道接触面积S,，式中，△θ为每一块金属橡胶块所占角度，r为金属管的半径，l为金属橡胶块沿管道轴向厚度；式中，f为管道振动频率，A为管道振动振幅；2.4）通过以下公式确定按照序号排布的每块金属橡胶块在管道中角度范围为：2.5）根据以下公式求出每一块金属橡胶块与管道接触面积S：；式中：△θ为每一块金属橡胶块所占角度，r为金属管的半径，l为金属橡胶块沿管道轴向厚度；2.6）第0块金属橡胶块与管道接触表面正压力为：其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；θ为接触点所处角度，S为金属橡胶块与管道接触面积，n为金属橡胶块数, n≥3，n为奇数，2.7）按照序号排布的每块金属橡胶块与管道接触表面正压力为：其中，式中P为金属橡胶与管道接触面间压强；θ为接触点所处角度，S为金属橡胶块与管道接触面积，n为金属橡胶块数, n≥3，n为奇数，2.8）计算管道的振动加速度a，，式中，f为管道振动频率，A为管道振动振幅；2.9）根据以下公式求出分别按照序号排布的每块金属橡胶块最大压力：1≤i≤(n‑1)/2,i为整数，其中，为按照序号排布的每块金属橡胶块与管道接触表面正压力，a为管道的振动加速度，g为重力加速度，为管道接触表面正压力中的的最大值；步骤三：计算金属橡胶块的密度：3.1）结合工况要求位移限制比例,式中，为工况下允许金属橡胶的最大变形；为金属橡胶块沿管道径向厚度；3.2）第i块金属橡胶块最大压强为：，1≤i≤n/2,i为整数，其中，式中为第i块金属橡胶块最大压力，S为金属橡胶块与管道接触面积；3.3） 确定该工况要求位移限制比例下的压强密度模型并求出第i块金属橡胶密度：其中，为在考虑位移限制时所选第i块金属橡胶密度；为工况要求位移限制比例，为第i块金属橡胶与管道接触面间最大压强；步骤四，布置金属橡胶：由于管道上半部对于金属橡胶减振器无管道自重影响，仅存在振动时的压力冲击，因此，与管道上表面接触的金属橡胶块密度取上述计算中金属橡胶块中最小密度ρmin的布置，管道下半部以金属管的中心线，靠近中心线的两侧的对称布置金属橡胶块中密度最大的金属橡胶块，然后两边布置的金属橡胶块的密度依次减小。