[发明专利]一种多频动力吸振方法及多频动力吸振器

说明书

一种多频动力吸振方法及多频动力吸振器，通过将连接部和质量块空间角度连接增加动力吸振单元的振动模态，从而减少了固定单元上的吸振单元分布数目，连接部、质量块和固定单元间的刚性连接使得结构简单化，增加了整体结构的稳固性并能减小部件间因间隙而产生的频率匹配误差影响。本发明涉及的多频动力吸振方法及多频动力吸振器结构简单稳定性好，能有效消除被控对象的多个离散振动固有频率影响。

技术领域

本发明涉及工程振动控制领域，特别涉及一种多频动力吸振方法及多频动力吸振器。

背景技术

在工程振动控制领域，使用动力吸振器减振是常用的方法之一。动力吸振器由辅助质量和弹簧以及阻尼组成，将其振动固有频率调整至主结构共振频率附近，改变主结构的共振特性，从而达到对主结构减振的作用。由于具有结构简单、施工和维修方便、减振效果好和成本较低等优点，动力吸振器已在建筑、桥梁、船舶、汽车、机械加工等领域广泛使用，对于抑制稳定的单一频率振动（或线谱振动）效果显著。

动力吸振器的基本构成包括质量部件和弹簧部件，必要时还可以加入阻尼部件。动力吸振器自身的固有频率由其质量m和刚度k决定，即动力吸振器自身的固有频率为。当动力吸振器的固有频率与被控对象（主结构）的共振频率相同或接近时，动力吸振器发生共振。在动力吸振器共振过程中，会产生与被控对象振动方向相反的作用力，并作用于被控对象上面，从而抑制被控对象的振动响应。宏观上看，相当于动力吸振器将被控对象的振动能量吸收到动力吸振器上来，此时，被控对象的振动响应减小，免于被振动损坏。

工程中常见的动力吸振器，大多数只能吸收单频振动。但在很多情况下，振源情况非常复杂，被控对象往往会受到多个单频振动的激励，并且每个频率跨越的频带较宽，需要针对每一个频率的振动响应进行抑制。这种情况下，若针对每一个激励频率都设计一个型号的动力吸振器，则工作量较大，并且吸振器的数量过多，会带来安装空间的增大和重量的超标，这在实际工程中通常是难以接受的。为了解决多频振动的抑制问题，出现了多频（或宽频）动力吸振器。

现有技术中，（1）采用振动主动/半主动控制，即通过传感器获取振动激励的频率变化，经过控制器处理后，由作动器改变动力吸振器的参数（如刚度、质量等参数），从而使得动力吸振器的固有频率跟随外界激励频率的变化。这种途径虽然效果显著，但由于引入了电子控制系统，并且需要从外界输入能量，使得系统的可靠性降低，并且成本增加很大，所以通常只在极少数不计成本的情况下使用，在一般民用工程领域中很少采用。

（2）仍然采用振动被动控制，将多个频率的动力吸振器复合在一起。如专利“一种可调式宽频吸振隔声支座”（CN201910117580.5）通过将悬臂梁动力吸振器与隔振器相结合，实现一种适用范围广且工作频率可调的可调式宽频吸振隔声支座。再如专利“一种组合式宽频动力吸振装置”（CN201810955036.3）采用多个统一大小的阻尼基体，动力吸振单元通过框架体组合，可以有针对性的对多个离散的频率进行吸振；该发明由阻尼基体与质量块两部分构成，工作频率变化范围广，调节质量块相对位置时，工作频率变化灵敏度高。采用这种被动控制的途径虽然原理简单、实施方便。又如专利“一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法”（CN201610599120.7）包括底座、垂直安装在所述底座的螺杆、固定吸振单元、至少一组移动吸振单元、螺帽和滑动金属板。

以上的对比文件均是通过移动质量块的相对位置改变移动吸振单元的固有振动频率，从而实现对多个离散的固有振动频率的振动吸收，一旦移动质量块的位置确定后，单个振动单元的振动模态将只有一种或最多两种的振动模。当被控对象具有较多的离散固有振动频率时，须通过安装较多的移动振动单元分别对各个离散的固有振动频率进行吸收，因此将导致整个吸振器的重量、体积过大。并且移动质量块的相关结构部件均是活动连接，部件数量尤其细小部件较多且复杂，其部件间的活动间隙将影响吸振频率和被控对象的固有振动频率的匹配并最终影响吸振效果。

因此提出一种结构步骤简单、具有多阶模态振动的多频动力吸振方法及多频动力吸振器在本技术领域内具有重大的意义。