机械装备低频(超低频)振动噪声控制技术

1. 课题的来源与背景 对于低频，尤其是超低频隔振降噪问题，一直是振动噪声控制领域的难点。由减振理论可知，传统单级线性隔振降噪系统可较好地隔离中、高频振动噪声，但隔离低频，尤其是超低频振动噪声的能力较差，已无法满足超精密加工设备、测量仪器、潜艇等领域对隔离超低频宽频带振动噪声的需要。目前，普遍采用双腔室空气弹簧隔振降噪系统、两级及多级隔振降噪系统、主动隔振降噪系统等进行隔振降噪。然而，空气弹簧结构复杂、制造成本高、需要辅助气源、机动性能差，且固有频率很难低于4Hz；多级隔振降噪系统从两级开始，继续增加系统的级数，其隔振降噪效果越来越不明显；主动隔振降噪系统造价昂贵、耗费能源且可靠性也受到一些条件的限制。因此，目前研究新型超低频隔振降噪技术已成为国内外研究的热点。

2. 技术原理及性能指标 以低频（超低频）振动噪声控制技术应用为背景，提出了一种新型超低频隔振器件概念，即利用空气负压特性和橡胶隔振特性结合，提出囊式负压空气弹簧的全新概念。囊式负压空气弹簧是一种强非线性弹簧，它是将负压空气弹簧（强软特性）和橡胶曲囊（强硬特性）采用一定的方式并联而形成，利用各自的特点和合理的参数设计，使它既具有一定的承受静载的能力同时在额定载荷下获得极低的刚度，从而提高低频隔振降噪效果。完成囊式负压空气弹簧的结构设计，并对其性能进行仿真分析，获取其性能曲线，并完成原理样机制造；实现囊式负压空气弹簧在额定载荷下主振方向的固有频率小于2.5Hz；囊式负压空气弹簧可以作为高效隔振元件进行深度开发，形成系列产品。

3. 技术的创造性与先进性 项目组首次提出了囊式负压空气弹簧概念，在国内外属于首次将负压概念引入隔振系统，并探究其隔振原理及其特有的低频隔振性能。该项技术在国内外未见报道，属于国际首创，技术水平可以达到国际领先。

4. 技术的成熟程度 项目组已进行了深入的基础研究，其原理和隔振降噪性能已进行了仿真分析和原型样机实验测试验证，达到了预期的功能特性需求，已形成了系列化产品。在此基础上，项目组获批了3项发明专利和2项实用新型专利。

5. 应用情况 隔振降噪技术成功应用于大连三洋压缩机有限公司、大连祥声环保技术开发有限公司等公司的产品及设备上，低频振动抑制效果好，噪声低、性能稳定可靠。在相同隔振效果前提下，与现有其他隔振降噪产品相比，隔振降噪费用降低30%以上，经济效益和社会效益巨大。研究成果达到了应用转化和推广的阶段。

1.课题的来源与背景对于低频尤其超低频隔振降噪问题,一直是振动噪声控制领域的难点。由减振理论可知,传统单级线性隔振降噪系统可较好的隔离中、高频振动噪声,但隔离低频尤其是超低频振动噪声的能力较差,已无法满足超精密加工设备、测量仪器、潜艇等领域对隔离超低频宽频带振动噪声的需要。目前,普遍采用双腔室空气弹簧隔振降噪系统、两级及多级隔振降噪系统、主动隔振降噪系统等进行隔振降噪。然而,空气弹簧结构复杂、制造成本高、需要辅助气源、机动性能差,且固有频率很难低于4Hz;多级隔振降噪系统从两级开始,继续增加系统的级数,其隔振降噪效果越来越不明显;主动隔振降噪系统造价昂贵、耗费能源且可靠性也受到一些条件的限制。因此,目前研究新型超低频隔振降噪技术已成为国内外研究的热点。2.技术原理及性能指标以低频（超低频）振动噪声控制技术应用为背景,提出了一种新型超低频隔振器件概念,即利用空气负压特性和橡胶隔振特性结合,提出囊式负压空气弹簧的全新概念。囊式负压空气弹簧是一种强非线性弹簧,它是将负压空气弹簧（强软特性）和橡胶曲囊（强硬特性）采用一定的方式并联而形成,利用各自的特点和合理的参数设计,使它既具有一定的承受静载的能力同时在额定载荷下获得极低的刚度,从而提高低频隔振降噪效果。完成囊式负压空气弹簧的结构设计,并对其性能进行仿真分析,获取其性能曲线,并完成原理样机制造;实现囊式负压空气弹簧在额定载荷下主振方向的固有频率小于2.5Hz;囊式负压空气弹簧可以作为高效隔振元件进行深度开发,形成系列产品。3.技术的创造性与先进性 项目组首次提出了囊式负压空气弹簧概念,在国内外属于首次将负压概念引入隔振系统,并探究其隔振原理及其特有的低频隔振性能。该项技术在国内外未见报道,属于国际首创,技术水平可以达到国际领先。4.技术的成熟程度 项目组已进行了深入的基础研究,其原理和隔振降噪性能已进行了仿真分析和原型样机实验测试验证,达到了预期的功能特性需求,已形成了系列化产品、在此基础上,项目组获批了3项发明专利和2项实用新型专利。5.应用情况 隔振降噪技术成功应用于大连三洋压缩机有限公司、大连祥声环保技术开发有限公司等公司的产品及设备上,低频振动抑制效果好。噪声低、性能稳定可靠。在相同隔振效果前提下,与现有其它隔振降噪产品相比,隔振降噪费用降低30%以上,经济效益和社会效益巨大。研究成果达到了应用转化和推广的阶段。