[发明专利]一种用于细长回转轴的复合阻尼减振胀棒结构

说明书

一种用于细长回转轴的复合阻尼减振胀棒结构，属于阻尼减振技术领域。内置于空心旋转轴中。本发明采用复合阻尼减振的方式，其中，减振胀棒的聚氨酯阻尼层具有阻尼耗能的作用；当轴产生径向振动时，由于减振胀棒和细长回转轴的变形量不同，两者之间产生微量的相对滑动，通过摩擦耗能消耗回转轴的振动能量，增加回转轴的阻尼比，达到减振的效果。减振胀棒与空心轴内孔适度过盈配合，胀芯与胀瓣之间浇灌有聚氨酯材料，保证胀棒具有一定弹性，通过选择不同硬度的聚氨酯以及更换不同直径的胀芯调节接触面之间的压力大小，从而起到调节摩擦阻尼的作用，达到最佳的抑振效果。该发明结构简单，可适用于不同转速及工况下的细长回转轴的振动控制。

技术领域

本发明涉及一种抑制旋转细长轴径向振动的复合阻尼胀棒结构，属于阻尼减振技术领域。

背景技术

细长回转轴类零件在机械领域中有着极其广泛的应用，例如机床上的滚珠丝杠、铣刀等细长轴，造纸、印刷、印染等轻工机械上的细长导辊，汽车和船舶等重型机械设备上的发动机曲轴，以及飞机发动机和汽轮机上的转子等。这些细长类回转轴在机械工程领域起着非常关键的作用，其旋转精度及临界转速对机械性能有很大的影响。

细长轴具有较大的长径比，导致其刚度和抗振性能较低，在外界作用力较大时易发生颤振和弯曲变形，减少其运行精度和使用寿命，旋转轴的工作临界转速也受到其径向振动的影响而难以提高。随着机械行业的发展，机械设备自动化程度的提高，对旋转轴的转动速度、精度以及抗振性能提出了更高的要求。因此迫切需要找到对旋转细长轴的径向振动进行有效控制的方法。

目前比较成熟的振动控制方法，是通过在系统中加入阻尼吸振部件来达到减振抑振的效果。阻尼器的种类很多，包括质量调谐阻尼器，液体阻尼吸振器、冲击阻尼吸振器和摩擦阻尼器等。摩擦阻尼器作为一种耗能装置，耗能能力强，载荷及频率的大小对其性能影响不大，且结构简单，近年来在结构减振中得到广泛应用。为了抑制细长回转轴的径向振动幅值，提高其临界转速，本发明采用基于聚氨酯阻尼材料的胀棒结构，通过摩擦阻尼耗能、粘弹性阻尼材料耗能的复合阻尼耗能方式进行振动控制。

发明内容

本发明为了有效控制旋转细长轴的径向振动、提高旋转轴的性能和精度、降低噪音、提高临界转速，设计了一种用于细长回转轴的复合阻尼减振胀棒结构。旋转细长轴为中空结构，胀棒结构内置于旋转轴的内孔中，考虑旋转细长轴在径向振动过程中会发生微小变形，与胀棒会产生微小的相对滑动，通过设计胀棒对内孔接触面的压力大小，调节摩擦力，以实现高效摩擦耗能；其次，通过聚氨酯阻尼层的粘弹性效应，实现阻尼耗能，有效控制旋转细长轴的振动。

一种用于细长回转轴的复合阻尼减振胀棒：复合阻尼减振胀棒为核壳结构，包括胀瓣(1)、阻尼层(2)、胀芯(3)；胀芯(3)为内核，胀芯(3)的外层为阻尼层(2)，阻尼层(2)的外面为胀瓣(1)；胀瓣(1)为中空圆弧形多瓣结构，各胀瓣之间有一定缝隙，结构可以保证复合阻尼减振胀棒的可膨胀性，用于调节摩擦力大小，复合阻尼减振胀棒在径向方向具有适度弹性保证膨胀方向均匀，各胀瓣被压覆在细长回转轴的内孔表面，通过复合阻尼减振胀棒与内孔的摩擦提供摩擦阻尼耗能；阻尼层(2)是一种化工材料聚氨酯，具有超耐磨性、耐高温、耐腐蚀、高阻尼、高弹性以及具有较强的黏合性等特点，聚氨酯材料具有粘弹特性，可吸收回转轴的部分振动能量，此外可选择不同硬度的聚氨酯进行灌注，胀瓣(1)与阻尼层(2)固化。胀芯(3)为圆柱体结构，根据胀瓣与轴内表面的压力大小的需要可更换不同直径的胀芯(3)，起到调节摩擦阻尼的作用。

所述一种用于细长回转轴的复合阻尼减振胀棒结构，采用了摩擦耗能与聚氨酯阻尼层的粘弹效应耗能相结合的复合阻尼减振方式。通过合理设计胀瓣的数量及厚度、更换不同直径的胀芯来调节旋转轴内壁与减振胀棒的摩擦力大小，通过选择不同硬度的聚氨酯材料，调节阻尼材料的刚度和阻尼系数，以实现最佳的阻尼耗能，降低回转轴的径向振动幅值，达到最佳振动抑制效果。

本发明具有如下有益作用：