本發(fā)明涉及一種具有摩擦阻尼特性的動力調(diào)諧吸振器，主要用于強振動環(huán)境條件下、小安裝空間內(nèi)電子設(shè)備印制電路板pcb減振，也可以用于其它設(shè)備中小型薄板結(jié)構(gòu)的減振降噪。

背景技術(shù)：

安裝在運動平臺或設(shè)施上的各類設(shè)備總是處于振動環(huán)境中，在大多數(shù)情況下，振動是有害的，它會引起動態(tài)變形和動態(tài)應力，這些變形和應力會引設(shè)備結(jié)構(gòu)疲勞和內(nèi)部組件破壞，縮短零部件或元器件的使用壽命，因此對設(shè)備及其內(nèi)部組件進行振動控制是一項必要工作。按是否需要外加能源來劃分，振動控制可以分為無源控制與有源控制，前者又稱為被動振動控制，后者又稱為主動振動控制；按對振動源和被影響設(shè)備/組件的減振處理措施不同，振動控制可以分為抑制振源、隔振和消振或吸振三類。其中抑制振源是指直接抑制或減少振動產(chǎn)生源的振動能量輸出，隔振是將振動源和被影響設(shè)備/組件通過彈性-阻尼器或裝置隔離開，將振動源傳遞到被影響設(shè)備的振動能量衰減或緩沖；消振或吸振則是在被影響設(shè)備上附加特別的彈性-質(zhì)量裝置組成一個特殊主-從振動系統(tǒng)，通過調(diào)諧彈性-質(zhì)量裝置固有頻率，使它與被影響設(shè)備的固有頻率之比滿足特定值時，可以依靠該裝置與被影響設(shè)備之間的動態(tài)作用力來吸收該振動系統(tǒng)的動能，來降低被影響設(shè)備上的振動響應，實現(xiàn)減振，由于這個特別的彈性-質(zhì)量裝置的自身的固有頻率是可以調(diào)整的，所以又名動力調(diào)諧吸振器，一般屬于被動振動控制類型。實際上，無論采取哪類減振措施，其主要目標都是消除或減弱設(shè)備及其組件在振動環(huán)境中發(fā)生的結(jié)構(gòu)共振問題，共振是指設(shè)備及其組件的固有頻率與振動源頻率一樣時，設(shè)備及其組件結(jié)構(gòu)的振動響應，比如變形、加速度、應力等急劇放大現(xiàn)象，可以在短時間內(nèi)導致設(shè)備結(jié)構(gòu)破壞及其組件損傷。

在隨機振動環(huán)境中，電子設(shè)備始終受到寬頻段的振動激勵，實現(xiàn)電子設(shè)備的固有頻率遠離振動源頻率的設(shè)計變得很困難，所以電子設(shè)備內(nèi)的印制電路板總是發(fā)生共振，而印制電路板上的許多元器件抵抗機械環(huán)境應力的能力較弱，當電子設(shè)備為滿足特殊安裝接口、小型化或減重等限制要求，無法采用整機隔振或減振措施時，印制電路板長時間共振引起的元器件損壞和故障率很高。在目前電子設(shè)備印制電路板組件減振設(shè)計實踐中，主要還是采用提高印制電路板結(jié)構(gòu)剛度、表面粘貼粘彈性阻尼層減振等措施，但是受電路元器件布局、散熱、接地、屏蔽和安裝等實際條件限制，前述減振措施很少得到充分應用。

在本領(lǐng)域已知的實施方式中，中國專利申請88107926公開了一種電磁式彈簧剛度連續(xù)可調(diào)吸振器，它利用電磁彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)動力吸振器的機械彈簧，可以根據(jù)被消振系統(tǒng)的振動頻率不同，通過改變電磁彈簧中勵磁電流來改變吸振器剛度，實現(xiàn)與被消振系統(tǒng)的振動頻率匹配。該型吸振器需要自帶電磁源和供電源，容易對電子設(shè)備形成輻射、傳導干擾；自身體積和重量大，無法用于電子設(shè)備中印制電路板組件或其他小型薄板結(jié)構(gòu)減振。

在強振動環(huán)境中，上述專利申請公開的吸振器或隔振器均難以滿足現(xiàn)代電子設(shè)備中印制電路板組件對輕量化、小型化新型減振措施的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對目前電子設(shè)備中印制電路板減振存在的不足之處，提供一種摩擦阻尼動力吸振器，它能夠滿足減振效率高、安裝空間小、不影響散熱接地等電子設(shè)備多重設(shè)計需求。

本發(fā)明是通過以下方式給予實現(xiàn)的：一種摩擦阻尼動力吸振器，包括一個連接球形殼體3開口端的倒t形底座5，其特征在于：倒t形底座5與球形殼體3開口端之間固定連接彈性套筒4，球形殼體3形成的減振腔10內(nèi)填充有多個減振球2；對應球形殼體3開口的上部設(shè)有向上旋出或向下旋進改變減振腔10大小的調(diào)節(jié)帽1，用以調(diào)節(jié)減振球2在減振腔體10中運動范圍。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有動力消振技術(shù)具有如下有益效果：

減振效率高。本發(fā)明在倒t形底座5與球形殼體3開口端之間固定連接彈性套筒4，通過球形殼體3減振腔內(nèi)10填充的多個減振球2；不僅具有摩擦阻尼能耗機制，還具有吸振器-印制電路板組件構(gòu)成的主-從振動系統(tǒng)的共振吸振能力，呈現(xiàn)出綜合減振效果。通過減振腔內(nèi)置減振球的不斷碰撞、摩擦運動將振動機械能轉(zhuǎn)為熱能而實現(xiàn)減振作用；利用這種減振腔內(nèi)填充的減振球2的摩擦阻尼能耗機制，降低了對吸振器的質(zhì)量比指標要求，能夠?qū)鹘y(tǒng)的動力調(diào)諧吸振器的減振效率至少提高40％及以上。而且，通過安裝在球形殼體3上部可以向上旋出或向下旋進的調(diào)節(jié)帽1，調(diào)節(jié)減振球2在減振腔體中的運動范圍，當向下旋進時，可以壓縮減振球2在減振腔體中運動范圍，當向上旋進時，可以擴展減振球2在減振腔體中運動范圍，通過調(diào)節(jié)上述減振腔體內(nèi)若干減振球的運動范圍，能夠有效控制和調(diào)節(jié)減振球的碰撞和摩擦運動狀態(tài)，讓本發(fā)明吸振器具有最優(yōu)的摩擦阻尼能耗效果。另外，當彈性套筒4選用彈性阻尼材料時，還能通過粘彈性阻尼耗能減振，進一步提高本發(fā)明的減振效能。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)自帶電磁源和供電源，易對電子設(shè)備形成輻射、傳導干擾；自身體積和重量大，不能用于電子設(shè)備中印制電路板組件或其它小型薄板結(jié)構(gòu)減振的問題。

體積重量小。本發(fā)明采用一個連接球形殼體3開口端的倒t形底座5，并在球形殼體3形成的減振腔10內(nèi)填充多個減振球2；應用球體體積最小的幾何特性，不僅大幅度減少了吸振器的體積，而且滿足了安裝空間小、振動量級大條件下的印制電路板組件減振需求。能夠在印制電路板上的小安裝空間的應用。本發(fā)明具備的摩擦阻尼減振能力，既降低了傳統(tǒng)動力調(diào)諧吸振器所需的質(zhì)量比指標要求，又大大減少了吸振器體積，使得本發(fā)明的吸振器更適合印制電路板輕量化、小安裝空間等特殊需求?？朔擞≈齐娐钒灏l(fā)生共振，元器件抵抗機械環(huán)境應力能力較弱，無法采用整機隔振或減振措施，長時間共振引起元器件損壞和故障率很高缺陷。

不影響印制電路板的散熱、接地等功能。本發(fā)明的吸振器安裝在印制電路板的共振位置，而不是像傳統(tǒng)隔振器那樣安裝在印制電路板與導熱導電金屬殼體或基座之間，不會阻隔印制電路板上元器件-印制電路板-金屬殼體/基座之間的傳熱、導電路徑，因此完全不會影響印制電路板的散熱、接地等功能。

本發(fā)明的吸振器具有的減振效果好、體積重量小等特點，滿足了安裝空間小、振動量級大條件下的電子設(shè)備中印制電路板組件減振需求。本發(fā)明也可以適用于其他小型薄板結(jié)構(gòu)減振或消振。

附圖說明

圖1是本發(fā)明摩擦阻尼動力吸振器的典型結(jié)構(gòu)主剖視圖。

圖2是圖1的球形殼體減振腔的上剖視圖。

圖3是實施例2的結(jié)構(gòu)主剖視圖。

圖4是實施例3的結(jié)構(gòu)主剖視圖。

圖中：1調(diào)節(jié)帽，2減振球，3球形殼體，4彈性套筒，5倒t形底座，6內(nèi)螺紋管，7膜彈簧片，8螺母,9t型螺桿，10減振腔。

為了進一步說明而不是限制本發(fā)明的上述實現(xiàn)方式，下面結(jié)合附圖給出最佳實施例，從而使本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點變得更為明顯。

具體實施方式

參閱圖1、圖2。在以下描述的實施例中，包括一個連接球形殼體3開口端的倒t形底座5，倒t形底座5與球形殼體3開口端之間固定連接彈性套筒4，球形殼體3形成的減振腔10內(nèi)填充有多個減振球2；對應球形殼體3開口的上部設(shè)有向上旋出或向下旋進改變減振腔10大小的調(diào)節(jié)帽1，用以調(diào)節(jié)減振球2在減振腔體10中運動范圍。其中，依據(jù)振動測試或仿真獲得的印制電路板最大固有頻率，通過動力吸振理論的最優(yōu)調(diào)諧比公式計算出減振腔內(nèi)填充的減振球2的數(shù)量；使用時，將本發(fā)明吸振器安裝在印制電路板的最大振型位置通過振動測試或仿真獲得，即可實現(xiàn)印制電路板減振。

實施例1

彈性套筒4為一種彈性支承結(jié)構(gòu)，與剛性的倒t形底座5、球形殼體3完全固定連接。球形殼體3的減振腔10)內(nèi)填充有的減振球2是實心球體。球形殼體3頂端裝配有調(diào)節(jié)減振腔10)大小的調(diào)節(jié)帽1，當調(diào)節(jié)帽1向下旋進時，可以壓縮實心減振球2在減振腔10)中運動范圍，當調(diào)節(jié)帽1向上旋進時，可以擴展實心的減振球2在減振腔體10)中運動范圍。在使用時，首先用模態(tài)測試或模態(tài)仿真確定印制電路板的固有頻率和最大振型位置，依據(jù)動力吸振理論中的最優(yōu)調(diào)諧比公式通過印制電路板的固有頻率計算出本發(fā)明吸振器-印制電路板的質(zhì)量比，依據(jù)質(zhì)量比來調(diào)節(jié)減振球2的數(shù)量，得到實際使用狀態(tài)的本發(fā)明吸振器，其中，α為吸振器與印制電路板組件的固有頻率比，μ為吸振器與印制電路板組件的質(zhì)量比，它們的計算方法是：

其中，ωd為本發(fā)明吸振器的固有頻率，ωp為印制電路板組件的固有頻率，kd為吸振器的剛度、md為本發(fā)明吸振器的質(zhì)量，mp為印制電路板組件的質(zhì)量。

將吸振器的倒t形底座5與印制電路板最大振型位置連接，形成x、y、z三方向振動環(huán)境的主-從振動系統(tǒng)；在x、y、z三方向振動環(huán)境中，通過主-從振動系統(tǒng)的動力消振原理實現(xiàn)減振和減振腔內(nèi)填充多個實心減振球2之間不斷碰撞、摩擦運動將振動機械能轉(zhuǎn)為熱能而實現(xiàn)減振。

實施例2

參閱圖3。本實施例與上述實施例1的不同點在于，去除彈性套筒4，將球形殼體3由剛性結(jié)構(gòu)改為去除調(diào)節(jié)帽1的彈性阻尼結(jié)構(gòu)，將倒t形底座5改成內(nèi)螺紋管6，球形殼體3與內(nèi)螺紋管6直接固定連接，其它組成、安裝與連接關(guān)系與實施例1相同。

實施例3

參閱圖4。本實施例與上述實施例1的不同點在于，彈性套筒4更換為固定在球形殼體3開口端上的膜彈簧片7，倒t形底座5改變?yōu)閠形螺桿9，t形螺桿9的軸肩通過膜彈簧片7由螺母8固聯(lián)，其它組成結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實施例的限制，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干變形和改進，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。在本發(fā)明的描述中提到的“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”等指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語，目的是方便說明附圖所示的元件間方位或位置關(guān)系，而不是指示或暗示所指的裝置或元件在具體實施時必須具有特定方位、位置和操作，不能理解為對本發(fā)明的限制。