CN109185379A - 可调谐多层阻尼动力吸振器及其制作安装方法、减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调谐多层阻尼动力吸振器及其制作安装方法、减振方法。可调谐多层阻尼动力吸振器包括内圈适配环、基础橡胶层、内圈环形质量层、外圈环形质量层、外圈环形阻尼层和外圈固定环。将二个半圆箍组件对接安装在管路或轴系上，组成一个整体圆环，再将外圈固定环固定在整体圆环外圆周面上，采用上述的可调谐多层阻尼动力吸振器对管路或轴系进行减振。本发明解决了现有多层阻尼式动力吸振器技术面对轴系高强度振动工作环境、低硬度橡胶材料容易弯曲变形开裂、高硬度橡胶硫化成型后频率难以改变的难题，解决了现有橡胶硫化后固有频率不能实现宽频带及小范围微调的问题，能够在较小空间内实现低频和高频两种甚至多个频率的减振。

Description

可调谐多层阻尼动力吸振器及其制作安装方法、减振方法

技术领域

本发明涉及轴系及管路减振技术领域。

背景技术

在船舶、重型机械及石油化工等行业中，大型复杂的管路***因***内外部激励，时常诱发目标管路结构及管内流体的耦合振动。如何有效抑制主机设备及介质的振动通过目标管路传递，是一个重要的技术课题，其涉及减振降噪诸多领域，目前已有的技术多以与动力吸振器相关的理论作为支撑。其中，管路设备因结构特殊（安装吸振器前后管路或轴系设备不允许破坏），所以，现有吸振器多以两个或多个拼接件组成，内周部分利用外圆卡箍或者工装支撑件与管路外径锁紧，其外周有效质量做为主要吸振元件。

管路或轴系吸振器现有技术主要有以下三种：钢弹簧（弹簧片）质量块组合、橡胶质量块组合、主动式控制组合。其中，钢弹簧（弹簧片）质量块组合结构需要设计专用工装沿管路外圆对称分布，吸振频率通过调节弹簧预紧力及质量块重量微调，对空间要求大，调频范围小，难以兼顾沿轴系传播的弯曲、扭转控制；主动控制组合需要额外的能源，如液压或电磁等，结构复杂费用高，不适合工程化推广。

现有典型的三向轴系动力吸振器存在的问题及缺点如下：

1）现有技术所述的环形质量与橡胶元件硫化后，频率基本保持不变，仅外圆卡箍微调。由此将存在的问题或缺点为：对于橡胶硫化过程中，模态分析仿真较精确地只能通过改变橡胶材料本构模型C10、C01、D1数值来改变固有频率，利用橡胶材料常数与邵氏硬度HS经验关系确定橡胶材料硫化硬度。而这些数值是需要经过大量实验确定，不能轻易获得。

2）现有技术所述的卡槽安装轴套固定面为单向卡箍，卡箍对中性不好。在轴系安装上没有对称分布，容易出现平衡失稳，橡胶元件在振动过程中压缩变形容易开裂，尤其是在橡胶材料偏软的的情况下。

3）现有技术所述外圈环形质量设计为单层，没有考虑多层复合阻尼，最大限度的发挥橡胶材料的阻尼减振作用。而且外圈环形质量通过改变卡箍的质量微调，过于笼统，安装上实施起来困难。

申请号为CN201610850664.6的发明专利申请公开了一种三向轴系动力吸振器及设计方法，三向轴系动力吸振器结构为安装轴套紧固在轴系表面，安装轴套外侧和环形质量内侧通过橡胶元件硫化连接；将环形质量、橡胶元件以及安装轴套都设计成两个半圆环，且环形质量和安装轴套上均设有卡槽，外卡箍卡在两个半圆环的环形质量的卡槽上，将两个半圆环的环形质量对接为一个圆环，内卡箍卡在两个半圆环的安装轴套的卡槽上，将两个半圆环的安装轴套对接为一个圆环。申请号为CN201220304558.5的实用新型公开了一种船舶***管路的可调谐管路吸振装置，包括金属夹圈，在金属夹圈内设置中空吸振环，所述的中空吸振环由沿周向紧贴金属夹圈内壁的扇形吸振块拼接而成，所述的扇形吸振块包括有外弹性元件和内弹性元件，在内、外弹性元件之间安设有中间质量块，且外弹性元件、中间质量块和内弹性元件三者相联成一体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可调谐多层阻尼动力吸振器及其制作安装方法、减振方法，解决现有橡胶硫化后固有频率不能实现宽频带及小范围微调的问题，能够在较小空间内实现低频和高频两种甚至多个频率的减振，高效地在宽频范围内对目标轴系进行减振处理。

本发明的技术方案是：一种可调谐多层阻尼动力吸振器，包括内圈适配环、基础橡胶层、内圈环形质量层、外圈环形质量层、外圈环形阻尼层和外圈固定环，基础橡胶层连接在内圈适配环外表面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层连接在基础橡胶层的外表面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层相间设置，且最外层为外圈环形质量层；基础橡胶层的前端面和后端面上均连接有内圈环形质量层；外圈固定环连接在最外层的外圈环形质量层外表面上。

所述内圈适配环、基础橡胶层、内圈环形质量层、外圈环形质量层、外圈环形阻尼层和外圈固定环均为圆箍状或二端开口中间为空的圆柱状；基础橡胶层连接在内圈适配环的外圆周面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层连接在基础橡胶层的外圆周面上；外圈固定环连接在最外层的外圈环形质量层的外圆周面上。

可调谐多层阻尼动力吸振器由二个半圆箍组件对接成一个整体圆环后通过外圈固定环箍紧固定而成；

内圈适配环包括二个对接在一起的半圆箍内圈适配环，基础橡胶层包括二个对接在一起的半圆环基础橡胶层，内圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环内圈质量层，外圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环外圈质量层，外圈环形阻尼层包括二个对接在一起的半圆环外圈阻尼层；

半圆箍组件包括半圆箍内圈适配环、半圆环基础橡胶层、半圆环内圈质量层、半圆环外圈质量层、半圆环外圈阻尼层；半圆环基础橡胶层连接在半圆箍内圈适配环外表面上，半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层连接在半圆环基础橡胶层的外表面上，半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层相间设置，且最内层和最外层均为半圆环外圈质量层；半圆环基础橡胶层的前端面和后端面上均连接有半圆环内圈质量层；外圈固定环连接在最外层的半圆环外圈质量层外表面上。

内圈适配环与基础橡胶层分段硫化在一起；半圆箍内圈适配环上设有四个吊耳：吊耳一、吊耳二、吊耳三、吊耳四；吊耳上设有可供螺栓二穿过的腰孔，二个半圆箍内圈适配环对接后通过螺栓二和螺母二固定连接。

基础橡胶层前端面和后端面均设有多个用于安放内圈环形质量层的环状橡胶层凹槽；基础橡胶层前端面的橡胶层凹槽和后端面的橡胶层凹槽对称分布；内圈环形质量层安装在橡胶层凹槽内；橡胶层凹槽底部设有轴向贯通的凹槽内安装孔；穿过凹槽内安装孔的螺栓一将对称安装在前端面和后端面橡胶层凹槽内的一对内圈环形质量层连接在基础橡胶层上。

所有凹槽内安装孔分为多个凹槽安装孔单元，每个凹槽安装孔单元均包括位于同一半径上的多个凹槽内安装孔，该位于同一半径上的多个凹槽内安装孔分别一一对应位于同一端面的多个橡胶层凹槽底部；同一个橡胶层凹槽中的凹槽内安装孔沿圆周方向均匀分布，多个凹槽内安装孔单元沿圆周方向均匀排列；凹槽内安装孔表面硫化有金属环；

内圈环形质量层有三对，从内至外依次包括：一对内圈环形质量层一、一对内圈环形质量层二、一对内圈环形质量层三；在外的内圈环形质量层的半径大于在内的内圈环形质量层的半径。

外圈环形质量层有三层，从内至外依次包括外圈环形质量层一、外圈环形质量层二、外圈环形质量层三；外圈环形阻尼层有二层，从内至外依次包括外圈环形阻尼层一、外圈环形阻尼层二；最外层的外圈环形质量层的***表面上设有安装凹槽；外圈固定环连接在安装凹槽内。

可调谐多层阻尼动力吸振器安装在管路或者轴系上；外圈环形质量层、内圈适配环、内圈环形质量层、外圈固定环为金属材料，基础橡胶层、外圈环形阻尼层为橡胶材料，基础橡胶层的硬度大于外圈环形阻尼层；

内圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环内圈质量层；半圆环内圈质量层可分成二段或者四段；内圈环形质量层的层数可以为一层或二层或三层以上，外圈环形质量层的层数可以为一层或二层或三层以上。

一种可调谐多层阻尼动力吸振器的制作安装方法，包括如下步骤：

第一步，分析没有安装吸振器时轴系的模态、振动频响特性；

第二步，根据轴系的各阶模态频率、模态质量、参与因子、振型，以及振动频响和辐射噪声的能量分布频段，确定需要予以减振控制的阶次、频率及轴系减振安装部位，从而确定所需吸振器的固有频率、阻尼、质量、个数、安装位置和方向；

第三步，在三维软件中建模分析，确定用于制作基础橡胶层和外圈环形阻尼层的橡胶材料的硬度和尺寸形状大小；

第四步，确定吸振器的结构及所需材料；

第五步，加工制作基础橡胶层及外圈环形质量层，通过扫频激励，确定频率段共振点，通过增减内圈环形质量层实现宽频调整，通过改变在外圈环形质量层的外圈固定环个数来实现对固有频率的微调；

第六步，根据上述扫频结果，与轴系固有频率及振型一一对应，找到减振降噪效果薄弱点和需改进参数，进行局部内圈环形质量结构尺寸、橡胶材料模量和阻尼层层数的二次优化改进；

第七步，进行样件试制与安装：采用橡胶与金属硫化成型工艺，制作成型半圆箍组件；将二个半圆箍组件进行对接安装；具体包括以下分步：

A、将半圆箍内圈适配环与半圆环基础橡胶层分段硫化在一起；

B、将半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层连接在半圆环基础橡胶层的外圆周面上；

C：在半圆环基础橡胶层的前端面和后端面上连接好半圆环内圈质量层，制作成型半圆箍组件；

D：安装可调谐多层阻尼动力吸振器：将二个半圆箍组件对接安装在管路或轴系上，组成一个整体圆环，再将外圈固定环固定在整体圆环外圆周面上，完成可调谐多层阻尼动力吸振器的安装。

一种减振方法，采用上述的可调谐多层阻尼动力吸振器对轴系进行减振，采用多层阻尼结构对轴系多个目标频率一一对应，通过调整橡胶层凹槽内内圈环形质量层安装个数和位置，实现对轴系多个目标频率宽频调谐；内圈适配环与基础橡胶层硫化成型，通过吊耳固定安装在轴系上，从而提高约束层的可动质调量和振动变形自由度，增强约束阻尼和动力吸振效果；通过采取外圈环形质量层和外圈环形阻尼层的组合，满足轴系对多个频率的吸振要求。

本发明的有益效果：通过设计新型结构和新工艺方法，解决了现有多层阻尼式动力吸振器技术面对轴系高强度振动工作环境、低硬度橡胶材料容易弯曲变形开裂、高硬度橡胶硫化成型后频率难以改变的难题。本发明能进一步提高了轴系动力吸振器的减振降噪效果，解决了现有橡胶硫化后固有频率不能实现宽频带及小范围微调的问题，能够在较小空间内实现低频和高频两种甚至多个频率的减振，高效地在宽频范围内对目标轴系进行减振处理；提出了抑制橡胶件压缩变形及多层阻尼安装方法，提出了多频吸振策略，在工程化应用中值得推广。

附图说明

图1是本发明中的半圆箍组件的结构示意图；

图2是本发明中的半圆箍组件的剖视（主视）结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的截面示意图；

图4是本发明中的可调谐多层阻尼动力吸振器的主视结构示意图；

图5是沿图4中B-B线的截面示意图；

图6是内圈环形质量层与基础橡胶层连接结构（局部）示意图；

图7是本发明中的可调谐多层阻尼动力吸振器的俯视结构示意图；

图8是本发明中的可调谐多层阻尼动力吸振器的立体结构示意图；

图9是本发明中的半圆箍内圈适配环（局部）示意图；

图10是本发明中的半圆环内圈质量层示意图；

图11是本发明中的半圆环内圈质量层(分成2个小段)的主视结构示意图；

图12是本发明中的半圆环内圈质量层(分成4个小段)的主视结构示意图；

图13是本发明中的半圆环内圈质量层（双层结构）的剖视（主视）结构示意图；

图14是沿图13中C-C线的截面示意图；

图15是本发明中的半圆环内圈质量层（单层结构）的剖视（主视）结构示意图；

图16是沿图15中D-D线的截面示意图；

附图标记说明：内圈适配环1、吊耳一1a、吊耳二1b、吊耳三1c、吊耳四1d、基础橡胶层2、橡胶层凹槽2a、内圈环形质量层3、外圈环形质量层4、安装凹槽4a、外圈环形阻尼层5、凹槽内安装孔6、螺栓一7a、螺母一8a、螺栓二7b、螺母二8b、外圈固定环9、管路10；内圈环形质量层一3a、内圈环形质量层二3b、内圈环形质量层三3c、外圈环形质量层一4a、外圈环形质量层二4b、外圈环形质量层三4c、外圈环形阻尼层一5a、外圈环形阻尼层二5b；二分段一3.1、二分段二3.2、四分段一3.3、四分段二3.4、四分段三3.5、四分段四3.6。

具体实施方式

请参考图1至图10，一种可调谐多层阻尼动力吸振器，包括能安装在管路或轴系上的内圈适配环1、基础橡胶层2、内圈环形质量层3、外圈环形质量层4、外圈环形阻尼层5、凹槽内安装孔6、螺栓一7a、螺栓二7b、螺母一8a、螺母二8b、外圈固定环9。所述内圈适配环1、基础橡胶层2、内圈环形质量层3、外圈环形质量层4、外圈环形阻尼层5、外圈固定环9均为圆环状或圆箍状或两端开口中间为空的圆柱状。基础橡胶层连接在内圈适配环外圆周面上，内圈适配环与基础橡胶层分段硫化在一起，基础橡胶层的正面和反面（即：前端面和后端面）均连接有多个内圈环形质量层。外圈环形质量层和外圈环形阻尼层相间分布连接在基础橡胶层的外圆周面上；外圈固定环连接在最外层的外圈环形质量层的外圆周面上。半圆箍内圈适配环上设有四个吊耳：吊耳一1a、吊耳二1b、吊耳三1c、吊耳四1d。位于最外层的外圈环形质量层4的外圆周面上设有安装凹槽4a。内圈环形质量层有三对：从内至外（其半径从小到大）依次包括一对内圈环形质量层一3a、一对内圈环形质量层二3b、一对内圈环形质量层三3c。外圈环形质量层有三层：从内至外（其半径从小到大）依次包括外圈环形质量层一4a、外圈环形质量层二4b、外圈环形质量层三4c。外圈环形阻尼层有二层：从内至外（其半径从小到大）依次包括外圈环形阻尼层一5a、外圈环形阻尼层二5b。

可调谐多层阻尼动力吸振器安装在管路10或者轴系上。内圈适配环1由二个半圆箍内圈适配环对接组成，基础橡胶层2由二个半圆环基础橡胶层对接组成，内圈环形质量层3由二个半圆环内圈质量层对接组成，外圈环形质量层4由二个半圆环外圈质量层对接组成，外圈环形阻尼层5由二个半圆环外圈阻尼层对接组成。可调谐多层阻尼动力吸振器由二个半圆箍组件（或称为半圆环组件）围合在管路10或者轴系***表面上后对接组成一个整体圆环，再通过外圈固定环9箍紧固定。半圆箍组件包括半圆箍内圈适配环（或称为半圆环内圈适配环）、半圆环基础橡胶层、半圆环内圈质量层、半圆环外圈质量层、半圆环外圈阻尼层。

基础橡胶层正面和反面均设有多个橡胶层凹槽2a，每个橡胶层凹槽均沿圆周方向呈环状分布在基础橡胶层端面，基础橡胶层正反两面的橡胶层凹槽对称分布，同一端面的多个橡胶层凹槽从内至外依次呈层状排列且其半径逐渐增大。橡胶层凹槽底部均预留有轴向贯通的橡胶层凹槽内安装孔（即正反对称分布的二个橡胶层凹槽底部之间加工有轴向贯通的凹槽内安装孔）。所有凹槽内安装孔分为多个凹槽安装孔单元，每个凹槽安装孔单元均包括位于同一半径上的多个凹槽内安装孔，该位于同一半径上的多个凹槽内安装孔分别一一对应位于同一端面的多个橡胶层凹槽底部（同一半径上每个橡胶层凹槽中均加工有一个凹槽内安装孔）。同一个橡胶层凹槽中的凹槽内安装孔沿圆周方向均匀分布，多个凹槽内安装孔单元沿圆周方向均匀排列。凹槽内安装孔可以待基础橡胶层硫化完成后再打孔，也可通过模具事先在凹槽内安装孔表面硫化一个薄金属环，起到加强作用。

内圈适配环包括二个对接在一起的半圆箍内圈适配环，半圆箍内圈适配环可以由二个半边箍前后并排组合而成，二个半边箍之间可以挨紧相接，也可以保持有适当的距离，通过与基础橡胶层硫化时连接成一体。每个半圆箍内圈适配环两侧各固定连接有四个吊耳，每侧的两个吊耳分别连接在该侧的两端，吊耳中心位置各布置一腰孔，二个对接的吊耳上的腰孔对中，在四组对中的腰孔中分别***四个螺栓二7b，再在螺栓二上拧入二个螺母二8b，以螺栓双螺母连接方式将二个半圆箍内圈适配环对接为一个圆环（即内圈适配环）。

每个内圈环形质量层3均沿圆周方向呈圆环状分布。位于基础橡胶层同一端面的多个内圈环形质量层3从内向外（即从圆心向外圆周面方向）沿径向多层布置，对称分布在基础橡胶层正、反两面上的二个内圈环形质量层通过螺栓一和螺母一成对连接。改变内圈环形质量层的层数及其安装布置的位置，可实现对减振频率大小的调节。

外圈环形阻尼层5为多层结构，其与外圈环形质量层相间交替叠加。外圈环形阻尼层5层数与降噪频率相关，若所需降噪的频率个数越多，一般要求外圈环形阻尼层5的层数越多。

外圈环形质量层4、内圈适配环1、内圈环形质量层3、外圈固定环9通常为金属材料，要求具有足够的抗弯曲刚度和强度。基础橡胶层2、外圈环形阻尼层5为橡胶材料，两者的胶料硬度可以不同，为了提高橡胶产品可靠性，一般要求要求基础橡胶层2橡胶材料硬度大于外圈环形阻尼层5。橡胶材料具有高阻尼、合适模量、宽温域、良好耐候和耐久性能，且要求橡胶与金属粘接牢固，以保证可调谐多层阻尼动力吸振器在不同地域及温度环境下均能使用，具有高可靠性并起到良好减振降噪效果。

内圈适配环1一方面起到定位的作用，另一方面防止轴向平动和绕芯轴旋转运动（通过外圈环形阻尼层橡胶剪切作用耗能），因此能充分发挥约束阻尼和动力吸振作用，对轴系、扭转弯曲也能起到更好的抑制作用。

为了保证轴系动平衡要求和减振降噪效果，基础橡胶层2设置橡胶层凹槽，在橡胶层凹槽中安装内圈环形质量层，安装内圈环形质量层可以分段布置,其中半圆（半圆箍内圈适配环）分接处的凹槽内安装孔6处共用1个螺栓组件（包括螺栓一7a和螺母一8a）。

安装多层阻尼后，外圈环形质量层4的最外层设置多个安装凹槽, 依据需要通过外圈固定环9将对接后的外圈环形质量层固定连接为一个整体圆环（大致为圆柱状）。

该可调谐多层阻尼动力吸振器的减振降噪原理是基于动力吸振理论和约束阻尼理论，根据动力吸振原理，将吸振器固有频率设计在轴系工作模态频率附近，轴系运行过程中，吸振器质量层在橡胶弹性作用下产生共振，再利用橡胶材料阻尼特性，达到转移、吸收和消耗轴系振动能量的目的。根据约束阻尼原理，将粘弹性阻尼材料粘附在质量约束层之间，当结构振动弯曲变形时，轴系本体和吸振器约束层之间将产生相对滑移运动，粘弹性阻尼材料产生剪切应变、阻尼力并消耗振动能量，达到减振目的。

根据上述减振降噪原理，设计制作的可调谐多层阻尼动力吸振器，安装在轴系外圆周表面上。首先，根据轴系模态特性，确定所需吸振器的模态频率、阻尼和安装位置，并分析材料参数、结构设计变量对吸振器固有频率和阻尼的影响规律，经过优化得到合适的层数、厚度、长度、质量、材料模量和阻尼等参数，从而确定吸振器结构尺寸和材料类型。一般要求吸振器材料具有较高阻尼和合适模量，同时要求约束层具有合适的质量和刚度。再根据吸振器模态振型，确定吸振器的安装个数和安装位置。在设计时，只有将吸振器与具体型号轴系进行针对性匹配设计，并考虑实际工程约束条件，才能实现相对最优的减振效果。

可调谐多层阻尼动力吸振器的具体设计制作安装步骤包括：

第一步，分析没有安装吸振器时轴系的模态、振动频响特性；

第二步，根据轴系的各阶模态频率、模态质量、参与因子、振型，以及振动频响和辐射噪声的能量分布频段，确定需要重点予以减振控制的阶次、频率及轴系减振安装部位，从而确定所需吸振器的固有频率、阻尼、质量、个数、安装位置和方向；

第三步，在三维软件中建模分析，确定橡胶材料的硬度参数和尺寸形状大小，考虑工程化应用，基础橡胶层优选硬度值较高的橡胶，最高频率的吸振质量块与基础橡胶层连接，外圈环形阻尼层硬度值可以根据固有频率依次高到低调整；

第四步，根据参数优化设计结果，同时考虑实际硫化成型条件，设计可满足该性能要求的吸振器详细结构及材料属性；

第五步，按上述要求加工出来的基础橡胶件（基础橡胶层）及外圈环形质量层，通过扫频激励，确定哪些频率段共振点，通过增减内圈环形质量层实现宽频调整，通过改变在外圈环形质量层的外圈固定环个数来实现对固有频率的微调；

第六步，根据上述扫频验证结果，与轴系固有频率及振型一一对应，找到减振降噪效果薄弱点和需改进参数，进行局部内圈环形质量结构尺寸、橡胶材料模量和阻尼层层数的二次优化改进；

第七步，进行样件试制与安装试验验证：采用橡胶与金属硫化成型工艺，首先根据目标管路或者轴系外形尺寸设计并加工硫化模具；硫化成型基础件（硫化在一起的半圆箍内圈适配环与半圆环基础橡胶层）后，在此基础件上将多层阻尼吸振单元采用热硫化粘结或冷胶粘结的方式形成一体；制作成型半圆箍组件；将二个半圆箍组件通过环形对接组成一个整体；具体包括以下分步：

A、将半圆箍内圈适配环与半圆环基础橡胶层分段硫化在一起；

B、将半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层采用热硫化粘结或冷胶粘结的方式连接在半圆环基础橡胶层的外圆周面上；

C：在半圆环基础橡胶层的正面和反面连接好半圆环内圈质量层，制作成型半圆箍组件；

D：安装可调谐多层阻尼动力吸振器：将二个半圆箍组件安装在管路或轴系上，将二个半圆箍组件通过环形对接组成一个整体圆环，再将外圈固定环固定在整体圆环外圆周面上，完成可调谐多层阻尼动力吸振器的样件试制与安装试验验证。

本发明提出了一种多层阻尼式动力吸振器及减振方法，可在现有技术基础上进一步提高轴系动力吸振器的减振效果，本发明中的多层阻尼式动力吸振器是一种可调谐多层阻尼橡胶动力吸振器。本发明为了解决橡胶硫化成型后调频难题，设计了多股环形橡胶层凹槽用于改变***整体刚度和质量比，在不改变硫化橡胶基础件的同时，实现宽频带调整。

本发明的技术创新点主要包括：

1、采用多层阻尼结构可对轴系多个目标频率一一对应，能实现现有技术有限空间内，不改变初始基础橡胶层的前提下，通过调整其橡胶层凹槽内内圈环形质量层安装个数和位置，对轴系多个目标频率宽频调谐；

2、内圈适配环与基础橡胶层硫化成型，通过4个吊耳固定安装在轴系上，与轴系外径（外圆周表面）之间有橡胶隔离，能提高约束层的可动质调量和振动变形自由度（尤其是增加了轴向振动模态），增强约束阻尼和动力吸振效果，因而能达到更好的减振降噪技术效果；

3、通过采取外圈环形质量层和外圈环形阻尼层的组合，能解决轴系对多个频率的吸振要求；

4、本发明还提出了确切、可行、可实施的多层阻尼橡胶吸振器及其设计制作安装方法步骤、减振方法。

动力吸振是指利用共振***吸收物体的振动能量以减小物体振动。约束阻尼是将粘弹性阻尼材料粘合在本体金属板和刚度较大的约束层(通常是金属板)之间，当结构弯曲变形时，本体金属板与约束层产生相对滑移运动，粘弹性阻尼材料产生剪切应变使一部分机械能损耗。

上述结构附图均为示例，其它替代方案包括：

1）内圈环形质量层除了图7所示外，还可以有以下多种设计方案进行替代，与图10相比，这两种替代方案只是将内圈环形质量层分成若干小段，如：将内圈环形质量层（半环）分成二段，包括二分段一3.1、二分段二3.2，如图11所示；将内圈环形质量层（半环）分成四段，包括四分段一3.3、四分段二3.4、四分段三3.5、四分段四3.6，如图12所示。无外乎调频的幅度更加精细，结构形式和尺寸不同，但所起的功能和减振降噪技术效果完全相同。

2）在安装空间紧凑的情况下，内圈环形质量层及外圈环形质量层的层数可以增减，如图13-图16所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调谐多层阻尼动力吸振器，包括内圈适配环，其特征是，还包括基础橡胶层、内圈环形质量层、外圈环形质量层、外圈环形阻尼层和外圈固定环，基础橡胶层连接在内圈适配环外表面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层连接在基础橡胶层的外表面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层相间设置，且最外层为外圈环形质量层；基础橡胶层的前端面和后端面上均连接有内圈环形质量层；外圈固定环连接在最外层的外圈环形质量层外表面上。

2.根据权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，所述内圈适配环、基础橡胶层、内圈环形质量层、外圈环形质量层、外圈环形阻尼层和外圈固定环均为圆箍状或二端开口中间为空的圆柱状；基础橡胶层连接在内圈适配环的外圆周面上，外圈环形质量层和外圈环形阻尼层连接在基础橡胶层的外圆周面上；外圈固定环连接在最外层的外圈环形质量层的外圆周面上。

3.根据权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，可调谐多层阻尼动力吸振器由二个半圆箍组件对接成一个整体圆环后通过外圈固定环箍紧固定而成；

内圈适配环包括二个对接在一起的半圆箍内圈适配环，基础橡胶层包括二个对接在一起的半圆环基础橡胶层，内圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环内圈质量层，外圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环外圈质量层，外圈环形阻尼层包括二个对接在一起的半圆环外圈阻尼层；

半圆箍组件包括半圆箍内圈适配环、半圆环基础橡胶层、半圆环内圈质量层、半圆环外圈质量层、半圆环外圈阻尼层；半圆环基础橡胶层连接在半圆箍内圈适配环外表面上，半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层连接在半圆环基础橡胶层的外表面上，半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层相间设置，且最内层和最外层均为半圆环外圈质量层；半圆环基础橡胶层的前端面和后端面上均连接有半圆环内圈质量层；外圈固定环连接在最外层的半圆环外圈质量层外表面上。

4.根据权利要求3所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，内圈适配环与基础橡胶层分段硫化在一起；半圆箍内圈适配环上设有四个吊耳：吊耳一、吊耳二、吊耳三、吊耳四；吊耳上设有可供螺栓二穿过的腰孔，二个半圆箍内圈适配环对接后通过螺栓二和螺母二固定连接。

5.根据权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，基础橡胶层前端面和后端面均设有多个用于安放内圈环形质量层的环状橡胶层凹槽；基础橡胶层前端面的橡胶层凹槽和后端面的橡胶层凹槽对称分布；内圈环形质量层安装在橡胶层凹槽内；橡胶层凹槽底部设有轴向贯通的凹槽内安装孔；穿过凹槽内安装孔的螺栓一将对称安装在前端面和后端面橡胶层凹槽内的一对内圈环形质量层连接在基础橡胶层上。

6.根据权利要求5所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，所有凹槽内安装孔分为多个凹槽安装孔单元，每个凹槽安装孔单元均包括位于同一半径上的多个凹槽内安装孔，该位于同一半径上的多个凹槽内安装孔分别一一对应位于同一端面的多个橡胶层凹槽底部；同一个橡胶层凹槽中的凹槽内安装孔沿圆周方向均匀分布，多个凹槽内安装孔单元沿圆周方向均匀排列；凹槽内安装孔表面硫化有金属环；

内圈环形质量层有三对，从内至外依次包括：一对内圈环形质量层一、一对内圈环形质量层二、一对内圈环形质量层三；在外的内圈环形质量层的半径大于在内的内圈环形质量层的半径。

7.根据权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，外圈环形质量层有三层，从内至外依次包括外圈环形质量层一、外圈环形质量层二、外圈环形质量层三；外圈环形阻尼层有二层，从内至外依次包括外圈环形阻尼层一、外圈环形阻尼层二；最外层的外圈环形质量层的***表面上设有安装凹槽；外圈固定环连接在安装凹槽内。

8.根据权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器，其特征是，可调谐多层阻尼动力吸振器安装在管路或者轴系上；外圈环形质量层、内圈适配环、内圈环形质量层、外圈固定环为金属材料，基础橡胶层、外圈环形阻尼层为橡胶材料，基础橡胶层的硬度大于外圈环形阻尼层；

内圈环形质量层包括二个对接在一起的半圆环内圈质量层；半圆环内圈质量层分成二段或者四段；内圈环形质量层的层数为一层或二层或三层以上，外圈环形质量层的层数为一层或二层或三层以上。

9.一种可调谐多层阻尼动力吸振器的制作安装方法，包括如下步骤：

第一步，分析没有安装吸振器时轴系的模态、振动频响特性；

第二步，根据轴系的各阶模态频率、模态质量、参与因子、振型，以及振动频响和辐射噪声的能量分布频段，确定需要予以减振控制的阶次、频率及轴系减振安装部位，从而确定所需吸振器的固有频率、阻尼、质量、个数、安装位置和方向；

第三步，在三维软件中建模分析，确定用于制作基础橡胶层和外圈环形阻尼层的橡胶材料的硬度和尺寸形状大小；

第四步，确定吸振器的结构及所需材料；

第五步，加工制作基础橡胶层及外圈环形质量层，通过扫频激励，确定频率段共振点，通过增减内圈环形质量层实现宽频调整，通过改变在外圈环形质量层的外圈固定环个数来实现对固有频率的微调；

第六步，根据上述扫频结果，与轴系固有频率及振型一一对应，找到减振降噪效果薄弱点和需改进参数，进行局部内圈环形质量结构尺寸、橡胶材料模量和阻尼层层数的二次优化改进；

第七步，进行样件试制与安装：采用橡胶与金属硫化成型工艺，制作成型半圆箍组件；将二个半圆箍组件进行对接安装；具体包括以下分步：

A、将半圆箍内圈适配环与半圆环基础橡胶层分段硫化在一起；

B、将半圆环外圈质量层和半圆环外圈阻尼层连接在半圆环基础橡胶层的外圆周面上；

C：在半圆环基础橡胶层的前端面和后端面上连接好半圆环内圈质量层，制作成型半圆箍组件；

D：安装可调谐多层阻尼动力吸振器：将二个半圆箍组件对接安装在管路或轴系上，组成一个整体圆环，再将外圈固定环固定在整体圆环外圆周面上，完成可调谐多层阻尼动力吸振器的安装。

10.一种减振方法，其特征是，采用权利要求1所述的可调谐多层阻尼动力吸振器对轴系进行减振，采用多层阻尼结构对轴系多个目标频率一一对应，通过调整橡胶层凹槽内内圈环形质量层安装个数和位置，实现对轴系多个目标频率宽频调谐；内圈适配环与基础橡胶层硫化成型，通过吊耳固定安装在轴系上，从而提高约束层的可动质调量和振动变形自由度，增强约束阻尼和动力吸振效果；通过采取外圈环形质量层和外圈环形阻尼层的组合，满足轴系对多个频率的吸振要求。