一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置

1.本发明涉及一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，属于声学测量领域。


背景技术：

2.目前，在对橡胶覆盖层进行减振性能测试时，一般采用电磁激励器或宽带脉冲激励器等作为振动源对橡胶覆盖层进行激励，采用加速度计测量橡胶覆盖层的振级落差，以评价橡胶覆盖层对振动的抑制能力。相对应的标准可见astm-e756/测量材料减振动特性的标准试验方法、gb/t-16406(1996)/声学声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法、gb/t-18258(2000)/阻尼材料阻尼性能测试方法。在这些标准中，需要测量材料的谐振频率与半功率带宽，以评价材料的减振性能。
3.由于橡胶覆盖层在应用时除了受主辅机等引起的设备振动外，还受到外部流体的冲击，流体在撞击橡胶覆盖层时，表面会发生层流-转捩-湍流等过程的变化，而且湍流涡漩激励橡胶层所产生的振动特性与上述标准或规范中悬臂梁测试的振动特性显著不同，因为湍流涡旋激励是一种随机激励力，只能采用统计平均的方法进行处理，其对振动与噪声衰减的评价方法未必能够与上述标准或规范中的处理方法一致。同时，由于振动衰减未必能够导致噪声衰减，这也使得仅通过振动评价橡胶覆盖层的减振性能，并不能准确评价橡胶覆盖层抑制辐射噪声的能力。因为振动是一个局部量，仅依靠激励结构就可实现，而噪声是一个依赖于空间介质的传播量。例如，在真空中振动的物体，虽能实现振动，但是并不能辐射噪声。因此，在湍流激励条件下评价橡胶覆盖层的声振性能是一个需要解决的关键问题，特别是采用何种方式的装置去反演橡胶覆盖层的减振性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提供一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，该装置利用孔腔壁板中充满的重油减少来流对腔壁板的激励，利用等离子体技术抑制孔腔的尾涡脱落效应，利用电磁力减少橡胶覆盖层迎流时的驻点效应，极大地提高了减振性能测试的信噪比。
5.本发明的目的是这样实现的：包括孔腔、样品粘贴板、加速度计、橡胶阻尼层、探针群、线缆、特斯拉线圈、第一电源、电极带、磁极带、第二电源，样品粘贴板安装在孔腔的侧面，加速度计安装在样品粘贴板的背部，橡胶阻尼层安装在孔腔的后面，探针群位于橡胶阻尼层的外表面，孔腔、橡胶阻尼层通过线缆与特斯拉线圈的一端连接，特斯拉线圈的另一端连接第一电源，电极带位于孔腔的前端，磁极带位于孔腔的前端，电极带与第二电源相连，特斯拉线圈是将低电压变压至高电压。
6.孔腔的开口为三角形，孔腔由第一壁板、第二壁板、第三壁板、第四壁板组成，第一壁板与第二壁板相互垂直，第一壁板与第三壁板相互垂直，第二壁板与第三壁板相互垂直，第三壁板与第四壁板相互垂直，第一壁板是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内层组成的空腔里充满重油，第二壁板是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内
层组成的空腔里充满重油，第三壁板为单层钢板，第四壁板为单层钢板，在第四壁板的中间部位开设通孔。
7.进一步地，样品粘贴板为单层钢板，样品粘接板的一侧为光滑平面构造，样品粘接板的另一侧为凹凸构造。
8.进一步地，加速度计透过第四壁板的通孔，安装在样品粘贴板的背面。
9.进一步地，橡胶阻尼层安装在孔腔的第二壁板的外表面，橡胶阻尼层内部嵌入金属网。
10.进一步地，探针群由多个探针组成，位于橡胶阻尼层的外表面，探针群嵌入的部分与橡胶阻尼层内部金属网的结点相连。
11.进一步地，线缆为双股绝缘电缆线，线缆一端的第一股线连接橡胶阻尼层的金属网，线缆一端的第二股线接孔腔的第二壁板，线缆的另一端接特拉斯线圈。
12.进一步地，第一电源为交流电源，第二电源为直流电源。
13.进一步地，电极带是钢制成的，安装在孔腔第四壁板的前部；磁极带是汝铁硼磁铁制成的，安装在孔腔第四壁板的前部；电极带与磁极带交错排列，即电极带正极、磁极带n极、电极带负极、磁极带s极依次排列。
14.与现有技术相比，本发明的有益之处在于：首先，孔腔的第四壁板在安装样品粘贴板后，橡胶覆盖层与来流呈一定的攻角，湍流在激励橡胶覆盖层产生的振动由加速度计进行拾取，通过与标准样品(例如钢板)比较的方法就可以获得橡胶覆盖层的减振性能，由于在流体激励条件下获得的橡胶覆盖层的减振性能数据，是国家现行标准gb/t-18258(2000)中阻尼材料性能测试的拓展，弥补了该国家标准中不能进行流动状态下进行橡胶覆盖层减振性能测试的不足；其次，孔腔的第一壁板为复合结构，在其内、外层形成的空腔里充满重油，因重油是一种黏性大、阻尼衰减系数大的物质，能够对来流激励孔腔的第一壁板产生的振动进行吸收，减少孔腔第一壁板因流激产生振动以及辐射噪声对测量结果的影响；再次，孔腔的第二壁板为复合结构，在其内、外层形成的空腔里充满重油，因重油是一种黏性大、阻尼衰减系数大的物质，能够对来流激励孔腔后所产生的尾涡脱落效应所引起的振动进行吸收，减少孔腔第二壁板因尾涡脱落产生的振动以及辐射噪声对测量结果的影响；最后，橡胶阻尼层在贴敷至孔腔第二壁板的外表面后，因其为柔性材料，在来流经过孔腔之后产生的脱落尾涡激励该橡胶阻尼层时，其脱落尾涡的激励力被柔性材料进行了很好地吸收，这也进一步减少了来流激励孔腔产生的振动与辐射噪声，提高了测试的信噪比。
15.本发明的有益之处还在于：首先，在孔腔第四壁板前端的电极带与磁极带会产生电磁力，它的优势在于不会产生任何频率的噪声，但是会使来流紧紧依附在第四壁板的表面，使得橡胶覆盖层前端的来流是层流状态，流体经橡胶覆盖层后才发生层流-转捩-湍流的过程，因此，这种流动状态与橡胶覆盖层在实际中的流激振动状态比较相似，提高了模型试验与工程应用之间的相似度，同时，电磁力可以随时关闭，非常方便；其次，探针群、橡胶阻尼层内金属网、特斯拉线圈等组成了等离子体放电装置，能够对流经孔腔之后的脱落涡旋进行能量补充，并提高脱落涡旋的温度、降低水的粘性和减少流动阻力，从而进一步使得尾涡脱落激励孔腔产生的振动与辐射噪声得到抑制，提高了测试的信噪比；再次，样品粘贴板与橡胶覆盖层接触的地方是凹凸结构，提高了橡胶覆盖层附着在样品粘贴板上的能力，使得橡胶覆盖层在试验测试中，特别是高流速条件下不易被来流吹落，提高了试验效率；最
后，孔腔的开口为三角形，孔腔横截面的形状也为三角形，在对橡胶覆盖层进行不同攻角条件下减振性能测试的时候，需要根据设定的来流攻角调整孔腔第一壁板、第二壁板以及第三壁板和第四壁板的长度，在孔腔模型制作完成后，可多次重复使用，提高了孔腔模型制作的性价比。
附图说明
16.图1为一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置的示意图；
17.图2为孔腔的示意图；
18.图3为样品粘接板的示意图；
19.图4为孔腔第一壁板的示意图；
20.图5为孔腔第二壁板的示意图；
21.图6为橡胶阻尼层示意图；
22.图7为电极带与磁极带贴敷至孔腔的第四壁板的示意图；
23.其中，1为孔腔、2为样品粘接板、3为加速度计、4为橡胶阻尼层、5为探针群、6为线缆、7为特斯拉线圈、8为第一电源、9为电极带、10为磁极带、11为第二电源、101为第一壁板、102为第二壁板、103为第三壁板、104为第四壁板、41为金属网。
具体实施方式
24.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
25.本发明包括孔腔1、样品粘贴板2、加速度计3、橡胶阻尼层4、探针群5、线缆6、特斯拉线圈7、第一电源8、电极带9、磁极带10、第二电源11，样品粘贴板2安装在孔腔1的侧面，加速度计3安装在样品粘贴板2的背部，橡胶阻尼层4安装在孔腔1的后面，探针群5位于橡胶阻尼层4的外表面，孔腔1、橡胶阻尼层4通过线缆6与特斯拉线圈7的一端连接，特斯拉线圈7的另一端连接第一电源8，电极带9位于孔腔1的前端，磁极带10位于孔腔1的前端，电极带9与第二电源11相连。
26.本发明的孔腔1的开口为三角形，孔腔由第一壁板101、第二壁板102、第三壁板103、第四壁板104组成，第一壁板101与第二壁板102相互垂直，第一壁板101第三壁板103相互垂直，第二壁板102与第三壁板103相互垂直，第三壁板103与第四壁板104相互垂直，第一壁板101是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内层组成的空腔里充满重油，第二壁板102是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内层组成的空腔里充满重油，第三壁板103为单层钢板，第四壁板104为单层钢板，在第四壁板104的中间部位开设通孔；
27.本发明的样品粘贴板2为单层钢板，样品粘接板2的一侧为光滑平面构造，样品粘接板2的另一侧为凹凸构造，以利于橡胶覆盖层牢固地粘贴在样品粘接板2的外表面。
28.本发明的加速度计3透过第四壁板104的通孔，安装在样品粘贴板2的背面，加速度计3的型号是zc1002，工作原理是振动传感器，无源、频响宽、灵敏度高、动态特性好，用于获取在流动激励条件下橡胶覆盖层的振动性能。
29.本发明的橡胶阻尼层4安装在孔腔1的第二壁板102的外表面，橡胶阻尼层4内部嵌入金属网41，橡胶阻尼层4是由型号gj001制成的白色硅胶减振块，在白色硅胶减振块固化时，内部嵌入金属网41，金属网41嵌入时距离橡胶阻尼层4的一侧要近一些，在阳光下可以
看到金属网41的各个结点。
30.本发明的探针群5由多个探针组成，是由钛合金制成的，位于橡胶阻尼层4的外表面，探针群5嵌入橡胶阻尼层4的部分与金属网41的结点相连。
31.本发明的线缆6是铜芯的双股电缆线，型号为bvvb2
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6，线缆6一端的第一股线连接阻尼层4中的金属网41，线缆6一端的第二股线连接孔腔1的壁面102，线缆6的另一端连接特斯拉线圈7。
32.本发明的特斯拉线圈7用于对电源的电压进行变压，谐振变压器将电源的电压提升到5到30千伏之间，用于驱动嵌入橡胶阻尼层4中的探针群5进行放电，组成等离子体装置，实现等离子体效应。
33.本发明的第一电源8是交流电源，电压为220v，频率为50hz。
34.本发明的电极带9为不锈钢制成，安装在孔腔1的第四壁板104的前部。
35.本发明的磁极带10是由汝铁硼磁铁制成，安装在孔腔1的第四壁板104的前部。
36.本发明的电极带9与磁极带10交错排列，即电极带9的正极、磁极带10的n极、电极带9的负极、磁极带10的s极依次排列。
37.本发明的第二电源11为直流电源，型号为kps系列，品牌为wanptek，可提供20v-300v之间的直流电，为电极带9中提供电流，以实现电磁力。

技术特征：
1.一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：包括孔腔、样品粘贴板、加速度计、橡胶阻尼层、探针群、线缆、特斯拉线圈、第一电源、电极带、磁极带、第二电源，样品粘贴板安装在孔腔的侧面，加速度计安装在样品粘贴板的背部，橡胶阻尼层安装在孔腔的后面，探针群位于橡胶阻尼层的外表面，孔腔、橡胶阻尼层通过线缆与特斯拉线圈的一端连接，特斯拉线圈的另一端连接第一电源，电极带位于孔腔的前端，磁极带位于孔腔的前端，电极带与第二电源相连，特斯拉线圈是将低电压变压至高电压。2.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：孔腔的开口为三角形，孔腔由第一壁板、第二壁板、第三壁板、第四壁板组成，第一壁板与第二壁板相互垂直，第一壁板与第三壁板相互垂直，第二壁板与第三壁板相互垂直，第三壁板与第四壁板相互垂直，第一壁板是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内层组成的空腔里充满重油，第二壁板是复合构造，外层为钢板，内层也为钢板，外层与内层组成的空腔里充满重油，第三壁板为单层钢板，第四壁板为单层钢板，在第四壁板的中间部位开设通孔。3.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：样品粘贴板为单层钢板，样品粘接板的一侧为光滑平面构造，样品粘接板的另一侧为凹凸构造。4.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：加速度计透过第四壁板的通孔，安装在样品粘贴板的背面。5.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：橡胶阻尼层安装在孔腔的第二壁板的外表面，橡胶阻尼层内部嵌入金属网。6.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：探针群由多个探针组成，位于橡胶阻尼层的外表面，探针群嵌入的部分与橡胶阻尼层内部金属网的结点相连。7.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：线缆为双股绝缘电缆线，线缆一端的第一股线连接橡胶阻尼层的金属网，线缆一端的第二股线接孔腔的第二壁板，线缆的另一端接特拉斯线圈。8.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：第一电源为交流电源，第二电源为直流电源。9.根据权利要求1所述的一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，其特征在于：电极带是钢制成的，安装在孔腔第四壁板的前部；磁极带是汝铁硼磁铁制成的，安装在孔腔第四壁板的前部；电极带与磁极带交错排列，即电极带正极、磁极带n极、电极带负极、磁极带s极依次排列。

技术总结
本发明提供一种利用孔腔反演橡胶覆盖层减振性能的装置，包括孔腔、样品粘贴板、加速度计、橡胶阻尼层、探针群、线缆、特斯拉线圈、第一电源、电极带、磁极带、第二电源，样品粘贴板安装在孔腔的侧面，加速度计安装在样品粘贴板的背部，橡胶阻尼层安装在孔腔的后面，探针群位于橡胶阻尼层的外表面，孔腔、橡胶阻尼层通过线缆与特斯拉线圈的一端连接，特斯拉线圈的另一端连接第一电源，电极带位于孔腔的前端，磁极带位于孔腔的前端，电极带与第二电源相连；该装置利用孔腔壁板中充满的重油减少来流对腔壁板的激励，利用等离子体技术抑制孔腔的尾涡脱落效应，利用电磁力减少橡胶覆盖层迎流时的驻点效应，极大地提高了减振性能测试的信噪比。比。比。


技术研发人员：刘永伟 周琦 康荣军 李季玉 王丹阳 钱雪莹 谷春婷 焦晓燕 刘佳浩 商德江
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/5