颗粒直径对阻尼器减振性能影响的试验研究

号 分析 系统 ， 最后 通 过 电脑 上 的 Ｄ ＨＤ Ａ Ｓ基 本控 制 分 析软 件记 录数 据 。
复杂的接触情况 ， 其减振机理未被很 好解释 （ 在 外 动
力 激励 下 ， 颗粒 物质 内部 的相互 摩 擦 、 非 弹 性 碰撞 、 振 动发声等能够 消耗大量机械 能 以达 到耗能减 振 的 目的 ） ¨ Ｊ 。因此 ， 本 文通过试 验研 究 了颗粒直 径 的 大小对颗粒 阻尼器减振性 能的影响 。
论研 究提 供 了依 据 。 关键词 ： 颗 粒直 径 ； 颗 粒 阻尼 器 ； 减振 性 能
中 图分 类号 ： Ｔ Ｈ一 ３
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ６— ０ ０ ６ １ — ０ ４
颗粒 阻尼 （ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ａ ｍ ｐ ｉ ｎ ｇ ）技术 是 利 用填 充 在有 限封闭空 间内的小颗粒 间的摩擦 与 冲击作 用消 耗 系统 振动能量 ， 达到耗 能减振 的 目的 ， 具 有耐 久性
置， 将颗 粒 阻尼 器安装 在 简支 粱上 ， 通过 激 振 器给 简 支梁 不 同频 率 的 正 弦 激振 力 ， 用加 速 度 传 感
器测 出了简支梁在 不同频率振动下的加速度幅值。试验结果表 明： 在一阶固有频率时， 颗粒阻尼
器最 大减振 效 果 可 以 达 到 ５ ０ ． ０ ０ ％， 但 也会 加剧 振 动； 在 其 他频 率 时， 最 大 减 振 效 果 可 达 到 ９ ４ ． ７ ４ ％， 也会 加剧振 动 ； 颗粒 阻尼 器都 对 高频 振 动 减振 效果 好 。 这 为颗 粒 阻尼 器 减振 机 理 的理
质量 。
试 验 过程 中采 用 的简支 梁 、 阻尼器 腔体 和颗 粒
材料 参数 见表 １ 。
１ ． ３ 试 验 内容
试验 过 程 中采 用 的颗粒 直 径 分别 为 ４ ， ５ ， ６ ， ７ ，
８ ， ９ ， １ ０ ， １ ２ ， １ ４ ， １ ５ ａ ｒ ｍ共 １ ０组 ， 质量 同为 ８ ０ ０ ｇ ， 消
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６１ ・
２ ０ １ ４年第 ４ ３卷
机械设计与制造工程
表１ 简 支 梁 和 阻 尼器 腔体 及 颗 粒 材 料 参 数
∞ ∞
图 ２ 振动 系统的力 学模 型
由瑞 利法得 简 支梁 的 固有 频率 为 ：
Ｏ ） ｎ＝ ㈩
式中： ｍ 为腔体 和颗 粒 的质量 ； ｍ 为简 支梁 的等 效
生 的变形 和摩擦 也 不 同 ， 会 产 生 不 同的 附加 阻尼 ， 最 终消耗 的简 支梁 的机 械能 不 同 ， 得 到 的减振 效果 也不同， 所 以本 次试 验 以颗粒 直径 和振 动频 率为 变
量， 研究 颗粒 直径 的大 小对 颗粒 阻尼器 减振 性能 的
影响。
１ ． ２ 试 验 装 置
当颗粒直径和振动频率不同时阻尼器里的颗粒振动的剧烈程度不同产生的变形和摩擦也不同会产生不同的附加阻尼最终消耗的简支梁的机械能不同得到的减振效果也不同所以本次试验以颗粒直径和振动频率为变量研究颗粒直径的大小对颗粒阻尼器减振性能的影响
２ ０ １ ４年 ６月 第４ ３卷 第 ６期
机械设计与制造工程
ｌ 试验装置和试验 内容
１ ． １ 试验 原理
简 支梁

颗粒阻尼器
加速度传感器
简支 梁在正 弦激 励 的作用 下会 做正 弦振 动 ， 同 时带 动颗粒 阻 尼 器振 动 。当颗 粒 直 径 和振 动频 率 不 同时 ， 阻尼器 里 的 颗粒 振 动 的剧 烈程 度 不 同 ， 产
图 １ 颗 粒 阻尼 减 振 试 验 台示 意 图
以下 均可正 常使 用 ） 、 可用 于 恶劣 环境 等 优点 。颗 粒 阻尼器为附 加质 量式 被 动阻 尼器 ， 可增 加 结 构 阻 尼， 该 技术在机 械 和航 空航 天 领域 应 用较 多 。但 因
时， 用加 速度 传感 器 测 量 其 振 动 响应 ， 加 速 度传 感 器 的 电荷信 号 通 过 电荷 放 大 器 输 入 到 Ｄ Ｈ ５ ９ ２ ２信
塑 扫 频 Ｄ 信 Ｈ 号 Ｉ ３ 发 ０ １ 生 鲨 器 Ｉ
●
回 Ｉ 电 脑 １
●
功 率 放 大 器 ｌ 厂 ． １ 电 愿 荷 适 调 器 动 态 赢 信 号 测 试
ＤＪ Ｚ Ｑ一 ２ ０ 型激振 器 （ 力 传 感器 ） ８ 通 道 信 号 调 理 器
颗 粒 直 径 对 阻 尼 器 减 振 性 能 影 响 的试 验 研 究
张功学 ， 李松锋 ， 游丽嘉
（ 陕 西科技 大学 机 电工 程学 院 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ２ １ ）
摘要 ： 通过 试验 ， 研 究 了颗 粒 直 径 的 大 小对 颗 粒 阻尼 器减 振 性 能 的影 响 。搭 建 了简 支 梁试 验 装
试 验测试 系统 的示 意 图如 图 １ 所示 。Ｄ Ｈ１ ３ ０ １
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４一 Ｏ ｌ 一 ０ ９
除 了 因 质量 不 同 引起 的试 验 误 差 。 采 用 的激 振 频
作者简介： 张功学 （ １ ９ ６ ３ 一） ， 男， 陕西西安人 ， 陕西科技大学教授 ， 博士 ， 主要研究方 向为机 械系统 动力学 、 机械可靠性 。
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ４
Ｖ ｏ １ ． ４ ３ ＮＯ ． ６
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ １ ６
扫频 信 号发 生 器 发 出 的正 弦信 号 通 过 Ｄ Ｈ ５ ８ ７ ３—
５ ０ ０ Ｗ 功 率放 大器 放 大后输 入 到 Ｄ Ｊ Ｚ Ｑ一２ ０型激 振 器， 由激 振 器 激 励 简 支 梁 产 生 振 动 。简 支 梁 振 动
好、 可 靠度高 、 对温度 变化 不 敏感 （ 在 颗粒 金 属熔 点