动力吸振器减振系统的阻尼分布优化

谢骁　秦继

摘 要：针对实际生产生活的吸能减振问题，本课题在前人研究优化的C型弹簧吸振器的基础上，进一步将阻尼元件添加在吸振器中，完成进一步吸振的目的。C型弹簧吸振器的对振动平台的吸振效果使用随机振动激励来分析，把吸振器安装在平台的对称边界处模拟发现，使得振动能量波向吸振器移动，吸振效果最好。在C型弹簧吸振器中添加上下阻尼元件会进一步增加吸振效果，但要求上下阻尼元件要同时存在。

关键词：动力吸振器，阻尼元件，线性关系，优化设计

1动力吸振器减振系统的阻尼分布优化目标

目前选定的阻尼单元的阻尼系数为5000N/（m/s），位置选为中心位置（見3.2节），下面将选取四个阻尼位置情况进行讨论：（1）上下阻尼偏离中心为0.02m，见下图；（2）上下阻尼偏离中心为0.04m，见下图；（3）上下阻尼偏离中心为0.06m，见下图；（4）上阻尼偏离中心为0.06m， 下阻尼偏离中心为0.02m，见下图，分别对着四种情况下的平台吸振器系统进行仿真，将带有阻尼的吸振器安装到平台的位置3处，选择位置3是由于吸振器在此处的阻尼吸能最大，能够比较好对阻尼吸振效果进行分析。

从上面四幅图可知，阻尼摆放的这四种位置能够很好的体现阻尼分布对平台吸振器振动特性的影响，既能体现阻尼离中心位置的距离大小对平台吸振器振动特性的影响，也能体现出上下阻尼交错对平台吸振器振动特性的影响。

同样，类似于第三章第4大节，对安放在不同位置处的平台吸振器系统进行谐响应分析，在平台中心处施加30N的谐响应激励，提取位置一和位置三处的平台出平面位移云图如下，此处平面云图对应于共振时的最大平台振幅：

从上面两幅图中可以看出，位置一与位置三两种情况下的出平面云图完全一样，从侧面说明把阻尼放置不同位置对平台吸振器系统的振动特性影响不大。为了更加明显的说明此效果，绘制四种不同阻尼位置的粘性耗散能与频率曲线，如下图：

从上图中可以看出，在四种不同位置上安装阻尼的情况下，能量随振幅变化规律一致，说明阻尼的位置不同（包括阻尼离中心位置的距离大小，也包括上下阻尼交错情况）不会引起平台振动过程中阻尼吸收能量的变化情况，所以可以说明阻尼位置对平台吸振器系统的时变振动特性没有任何影响。究其原因，主要是由于平台振动过程由于主轴的限制，限制了质量块的运动（只能上下运动），所以只能迫使阻尼吸收上下的振动能量。

3结语

主要针对C型吸振器中的上下阻尼的分布与大小进行了优化，得到上下阻尼的最优化配比，随后在最优化配比的基础上，探究了C型弹簧宽度对吸振效果的影响。主要得到以下结论：

（1）说明阻尼的位置的改变不会引起平台振动过程中阻尼吸收能量的变化情况，对平台吸振器系统的时变振动特性没有任何影响。

（2）当固定下阻尼改变上阻尼大小时，上阻尼的值越大，平台吸振器系统的最大振动幅度越小；当固定上阻尼改变下阻尼大小时，下阻尼的值越小，平台吸振器系统的最大振动幅度越小。

（3）最后的最优配合比为上阻尼大小为3000 N/（mm/s），下阻尼大小为800 N/（mm/s），并且如果把下阻尼设为0，此时的带阻尼的C型弹簧吸振器处于不稳定状态，平台吸振器系统产生了极大的负向振幅。

（4）随着C型宽度的增加，平台吸振器系统的最大振幅不断减小，而且最大振幅幅值與C型弹簧宽度的关系呈现线性关系。

参考文献：

[1]李化. 一种可调频吸振器的设计研究[D].北方工业大学，2014.

[2] 孙志卓. 电磁式动力吸振器的研究与设计[D].山东科技大学，2003.

[3] 孙志卓. 电磁式动力吸振器的研究与设计[D].山东科技大学，2003.

[4] 张洪田，刘志刚，等.动力吸振器技术的现状与发展[J].噪声与振动控制，1996，（3）：22-25.