一种带散射体的声子晶体减振环的制作方法

1.本实用新型属于减振降噪技术领域，具体涉及一种带散射体的声子晶体减振环。


背景技术：

2.振动噪声问题是日常生活和工业界常见的问题，有害振动严重危害人们的身心健康和精密仪器的正常运行。电机和发动机等由于轴向推动产生的机械振动会导致明显的中低频振动噪声，在有限空间中尤为严重。为避免振动带来的噪声和其它危害，通常在振源和物体之间加入隔振器，以隔绝或减弱振动能量的传递，从而实现减振降噪的目的。传统隔振器一般利用橡胶、液压等进行振动隔离，隔振频率范围较窄，一般只针对高频噪声进行减振，对于中低频噪声效果不大，无法在中低频频带范围内出现连续的衰减带隙，带隙衰减幅度小，降噪效果并不理想；并且结构复杂、体积庞大，加工难度大、与机械设备连接不稳固，在应用上也十分不方便。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种结构简单，安装方便稳固，在中低频范围内可实现宽频连续衰减的减振装置，以解决现有中低频减振装置中存在的衰减幅度小、带隙窄、与机械设备连接不稳固、安装麻烦以及结构复杂沉重的问题。
4.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.本实用新型提供了一种带散射体的声子晶体减振环，包括两个金属基层、夹在所述两个金属基层之间的弹性包覆层和嵌设在所述弹性包覆层内的散射体。
6.进一步的，所述散射体为布拉格型散射体或局域共振型散射体。
7.进一步的，所述局域共振型散射体为由两种材料形成包覆结构的散射体。
8.进一步的，所述散射体的内层包裹的材料为气体。
9.进一步的，所述气体为空气。
10.进一步的，所述散射体的外层包覆材料为弹性材料。
11.进一步的，所述散射体在所述弹性包覆层内呈周期性排列。
12.进一步的，所述减振环包括若干个减振段。
13.进一步的，所述弹性包覆层和所述两个金属基层之间分别设置有胶粘层。
14.本实用新型的有益效果包括：
15.本实用新型提供了一种带散射体的声子晶体减振环，结构简单，安装方便稳固，生产加工容易，主要针对电机或发动机等机械设备轴向推进产生的中低频振动，能够解决现有中低频减振装置中存在的衰减幅度小、带隙窄、与机械设备连接不稳固、安装麻烦以及结构复杂沉重、不好加工等问题。在中低频频率范围内可以出现明显的振动或噪声衰减，实现宽频连续衰减，具有较好的减振降噪效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型的实施例的减振段的结构示意图。
18.图2为本实用新型的实施例的散射体的结构示意图。
19.图3为本实用新型的实施例的带散射体的声子晶体减振环的传输特性曲线。
20.其中，1
‑
第一金属基层；2
‑
弹性包覆层；3
‑
第二金属基层；4
‑
硅橡胶外层；5
‑
空气腔。
具体实施方式
21.为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体的实施方式及相应的附图，对本实用新型的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式只是用于详细说明本专利，并不以任何方式限制本实用新型的保护范围。
22.在本实用新型实施例的描述中使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
23.本实用新型提供一种带散射体的声子晶体减振环，包括两个金属基层、夹在两个金属基层之间的弹性包覆层和嵌设在弹性包覆层内的散射体。
24.在本实用新型中，减振环的形状及尺寸可以根据产生振动的机械设备的外形及尺寸来调整。减振环可根据实际应用情况制备成圆环、方形环、三角环等各种形状。
25.在本实用新型中，金属基层的材质可选用钢、铜、铝或钨等常见金属材料。弹性包覆层可选用硫化橡胶、有机玻璃、环氧树脂等常见弹性材料。
26.在本实用新型中，散射体可设计为不同的形状，如雨滴状、圆球状、圆柱状、圆台状等。
27.散射体可以为布拉格型散射体或局域共振型散射体。
28.其中，布拉格型散射体为由一种材料制备、无包覆结构的散射体。
29.优选的，制备布拉格型散射体的材料与制备弹性包覆层的材料密度不同。
30.局域共振型散射体为由两种材料形成包覆结构的散射体。两层材料均可选用制备散射体的常见材料，例如钢、铜、铝或钨等金属材料以及硫化橡胶、有机玻璃、环氧树脂等非金属材料。散射体内层包裹的材料也可以设计成各种不同的形状。
31.在本实用新型中，局域共振型散射体是利用两种材料的共振，达到耗散弹性波的目的。相对于布拉格型散射体，局域共振型散射体的带隙频率会向低频方向靠近，对于低频振动的衰减效果会更佳。
32.在实际应用中，散射体的大小、形状、材质等可根据机械设备的具体尺寸、计算所得的频带的具体要求等因素来确定，这对于本领域技术人员而言是容易的，在此不再赘述。
33.在本实用新型中，优选的，散射体内层包裹的材料为气体。气体种类不受具体限
制，气体腔的形状也可设计成不同形状。
34.进一步优选的，所述散射体的外层包覆材料为弹性材料。弹性材料可选择硅橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶等各种具有弹性的材料。
35.在本实用新型中，减振环可根据安装和走线等需求切割成若干减振段。若干减振段可拼接成减振环整体。
36.根据机械设备的载荷大小、几何尺寸的大小等因素，本实用新型提供的带散射体的声子晶体减振环，无论是一体结构，或是分割成若干减振段的结构，均可选用键连接、胀紧连接、螺栓连接、螺钉连接等常见连接方式连接在机械设备的外壳、底座等位置。
37.散射体可在弹性包覆层中呈周期性排列，也可以无规律地排列在弹性包覆层中。散射体周期性排列相对于无规律排列可使振动的衰减幅度更大。
38.在本实用新型中，弹性包覆层和两个金属基层之间可以分别设置胶粘层，将弹性包覆层和两个金属基层组合为一件整体的装配件。
39.下面结合附图，对本实用新型的带散射体的声子晶体减振环的一个具体实施例进行详细描述：
40.一种带散射体的声子晶体减振环，为圆环形结构，平均分割为四个减振段，每个减振段为弧度为90
°
的圆弧形；每个减振段的具体结构如图1所示，包括上层的第一金属基层1、中间层的弹性包覆层2和下层的第二金属基层3，第一金属基层1和第二金属基层3的材质均为钢，其厚度均为5mm，弹性包覆层2的材质为硫化橡胶，其厚度为9.9mm；第一金属基层1和弹性包覆层2之间设置有第一胶粘层，第二金属基层3和弹性包覆层2之间设置有第二胶粘层；每个减振段的弹性包覆层2内嵌设有12个散射体，散射体呈周期性排列，相邻两散射体间夹角为7.5
°
；散射体为球形结构，具体结构见图2，散射体包括硅橡胶外层4和包裹在硅橡胶外层4内的圆球状空气腔5，硅橡胶外层4的半径为4.15mm，空气腔5的半径为2.3mm。
41.在发动机、电机等容易产生中低频振动噪声的机械设备的振动方向上安装本实施例的带散射体的声子晶体减振环，减振环的中心轴与振动方向保持一致时减振效果最佳。弹性波在减振环中传播时，在一定频率弹性波激励下，散射体产生共振，与入射波相互作用，从而引起有效质量密度发生突变，产生带隙，使弹性波传递产生的振动和噪声在中低频频率范围内得到明显衰减，能够有效地控制机械设备中的中低频振动噪声，从而达到大大降低机械振动和噪声的技术效果。
42.在本实用新型中，两个金属基层与弹性包覆层形成一维声子晶体减振结构，两个金属基层与弹性包覆层可发生共振，从而衰减弹性波，提高减振降噪的效果。同时，设置两个金属基层也方便与需要减振的机械设备壳体组装。
43.图3为本实施例带散射体的声子晶体减振环的传输特性曲线。
44.由图3可知，在1～1500hz频率范围内，减振环会出现很明显的连续带隙，带隙范围为1～1060hz，在此带隙范围内，当频率为478hz时，对于振动的衰减幅度最大，可达到193db左右。由此可知，本实施例提供的减振环对于中低频振动的衰减效果较好。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。