[0001] 本实用新型涉及立式旋转设备的降振技术领域，更具体涉及一种磁性导轨吸振器。

[0002] 目前在工业生产过程中，出于节能考虑，经常对一些大型电机进行变频改造，对于立式电机来说，其水平方向支撑刚度较弱；轴系较长，临界转速一般低于其工频运行转速。这就造成了在立式电机变频改造后，设备运行转速经常落在了其临界转速区间，造成电机上部振动超标。

[0003] 目前常用的处理临界振动的方法有两种：一种是通过动平衡方式降低轴系不平衡量，减小轴系不平衡激振力，来减小临界转速下的不平衡振动响应，这种方法在一定程度上可以降低临界转速的振动幅值，但其要求平衡精度非常高才能控制临界转速下轴系振动幅值达到合格范围；第二种方法是通过加强电机上部的固定支撑强度，来抑制临界转速下的振动响应，现场一般采用顶丝硬支撑的方式。但这种方式不好控制各点的支撑强度达到一致，在控制不好的情况下容易造成轴系中心线不一致，不仅不能达到减振效果，反而加剧振动。同时，振动过大时，刚性支撑还可能会造成设备的损坏。

[0004] 中国专利公开号CN203670596U，公开了一种简支梁式频率可调的动力吸振器，包括基座、步进电机、滑块、传动丝杠、金属梁，基座上开有燕尾槽，滑块的下端部为燕尾形结构，滑块的上端部为带有孔的支撑臂，滑块的中部为带有螺纹的通孔，所述的滑块有两个，两个滑块的下端部安装在燕尾槽里，金属梁中部带有集中质量块，金属梁的两端分别穿过两个滑块上端部支撑臂的孔，传动丝杠外壁上对称设置反向螺纹，传动丝杠穿过两个滑块中部的通孔并与两个通孔的螺纹相配合，传动丝杠的第一端连接步进电机。与悬臂式吸振器相比，减少了向外延伸空间的需求。但是该专利吸振器本身结构复杂，器件繁多，易导致吸振器成为新的振源，减振效果不好。实用新型内容

[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术立式旋转设备的吸振器减振效果不好的问题。

[0006] 本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种磁性导轨吸振器，其特征在于，包括支架和两个相互垂直且固定连接的磁性导轨，所述支架底部固定在电机上，支架上端与两个磁性导轨的连接节点固定连接，支撑所述磁性导轨，每个磁性导轨的端部均滑动连接一个质量块，每个所述质量块与两个磁性导轨的连接节点之间均连接有一个弹簧，弹簧缠绕在磁性导轨上，质量块为以磁性导轨为中心轴缠绕的线圈，线圈的两端通过导线连接一个电阻R。

[0007] 本实用新型在吸振器的作用下，由线圈组成的质量块在磁性导轨上同步进行简谐振动，根据电磁感应原理，线圈切割磁感线产生感应电动势，线圈串联电阻R，将质量块从电机上吸收振动能量转化为电阻R的发热量，将振动产生的能量在电阻R中消耗，从而降低电机的振动能量，实现较好的减振效果。

[0008] 进一步地，所述弹簧为弹簧阻尼器。

[0009] 进一步地，所述支架包括四个等长度支撑腿，每个支撑腿的一端均固定在电机上，每个支撑腿的另一端连接在一起并与两个磁性导轨的连接节点固定连接，四个支撑腿的一端围成矩形。

[0010] 更进一步地，相邻的两个所述支撑腿从俯视方向上看呈垂直。

[0011] 更进一步地，两个所述磁性导轨以及四个支撑腿整体从俯视方向上看以两个磁性导轨的连接节点为中心等角度设置。

[0012] 更进一步地，所述角度为45°。

[0013] 进一步地，所述电机为立式旋转设备的电机。

[0014] 本实用新型的优点在于：本实用新型在吸振器的作用下，由线圈组成的质量块在磁性导轨上同步进行简谐振动，根据电磁感应原理，线圈切割磁感线产生感应电动势，线圈串联电阻R，将质量块从电机上吸收振动能量转化为电阻R的发热量，将振动产生的能量在电阻R中消耗，从而降低电机的振动能量，实现较好的减振效果。

[0021] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0022] 如图1至图3所示，一种磁性导轨吸振器，包括支架4和两个相互垂直且固定连接的磁性导轨2。

[0023] 所述支架4包括四个等长度支撑腿，每个支撑腿的一端均固定在电机5上，所述电机5为立式旋转设备的电机5。每个支撑腿的另一端连接在一起并与两个磁性导轨2的连接节点固定连接，四个支撑腿的一端围成矩形。

[0024] 支架4上端与两个磁性导轨2的连接节点固定连接，支撑所述磁性导轨2，两个磁性导轨2相互垂直，分别对应立式电机5工质流动方向和垂直工质流动方向，两组翅形吸振器可单独调整频率参数，分别对应两个方向不同的振动频率，提高减振效果。

[0025] 每个磁性导轨2的端部均滑动连接一个质量块1，质量块1的重量可以通过更换调整，提高阻尼的频率宽度。

[0026] 每个所述质量块1与两个磁性导轨2的连接节点之间均连接有一个弹簧3，所述弹簧3为弹簧阻尼器。弹簧3缠绕在磁性导轨2上，质量块1为以磁性导轨为中心轴缠绕的线圈，线圈的两端通过导线连接一个电阻R(图未示)。

[0027] 继续参阅图1至图3，吸振器按照电机5工质流动方向(X向)和垂直工质流动方向(Y向)布置，当电机5出现较大的振动时，X方向振动引起质量块C和质量块D及弹簧阻尼器组成的吸振器组振动，根据电机5为主体的主系统的相关参数，设计合适的质量块C、D和弹簧阻尼器的弹性系数，可以使得附属的吸振器系统吸收部分主系统X方向振动能量，达到降低X方向振动幅值的效果。

[0028] 同理，质量块A、B和弹簧阻尼器组成的吸振器组可以吸收Y方向振动能量，降低Y方向振动幅值效果。

[0029] 以相互垂直的X、Y方向组成的平面内，各个方向的振动均可分解为X、Y两个方向振动的合成，因此在X、Y方向两组吸振器作用下，可以达到降低水平面各方向振动幅值的目的。

[0030] 在吸振器的作用下，吸振器的作用下，由线圈组成的质量块1在磁性导轨2上同步进行简谐振动，根据电磁感应原理，线圈切割磁感线产生感应电动势，线圈串联电阻R，将质量块1从电机5上吸收振动能量转化为电阻R的发热量，将振动产生的能量在电阻R中消耗，从而降低电机的振动能量，实现较好的减振效果。

[0031] 忽略一些次要因素的影响，可将电机5简化为图4所示的包含有的单自由度单阻尼振动系统的物理模型，若附加上k～m～C2组成的吸振器，则成为图5所示的两自由度双阻尼振动系统，如图6所示，为了获得最优的吸振器的阻尼比以及最优的吸振器的固有频率达到最好的减振效果，本实用新型还提供一种磁性导轨吸振器的减振方法，所述方法包括：

[0032] 步骤S1：获取在电机5的激振力作用下两自由度双阻尼振动系统的振动方程；具体过程为：

[0033] 利用公式 获取在电机5的激振力作用下两自由度双阻尼振动系统的振动方程(不计重力及产生的初位移)；其中，M表示电机5的质量，m表示质量块1的质量，K表示电机5的弹性系数，k表示质量块1的弹性系数，C1表示电机5的阻尼系数，C2表示质量块1的阻尼系数，x1表示电机5的位移，x2表示质量块1的位移，P(t)表示激振力。

[0034] 步骤S2：获取稳定状态下受迫振动的复数方程并求解该复数方程，根据该复数方程的解获取质量块1作用于电机5上表面的力；具体过程为：

[0035] 机械振动的激振力P(t)通常为周期性外力。若电机5的激振力为简谐力，对两自由度双阻尼振动系统的振动方程作变换，获取稳定状态下受迫振动的复数方程为[0036]

[0037] 其中，ω表示激振频率，i表示复数虚部单位，X1表示电机5的位移的复变量，X2表示质量块1的位移的复变量，P表示激振力的复变量，求解复数方程得

[0038]

[0039] 通过公式 获取质量块1作用于电机5上表面的力，其中，F1表示质量块1作用于电机5上表面的力。

[0040] 步骤S3：选取吸振器的参数，使得振动有所吸收；具体过程为：

[0041] 通过公式X10＝P/(K-Mω2+iωC1)获取单自由度振动系统在稳定状态下振动的复数解；

[0042] 通过公式F10＝(K+iωC1)P/(K-Mω2+iωC1)获取电机5本身的作用力，其中，F10表示电机5本身的作用力；相当于图5系统中m＝0，C2＝0的情形。

[0043] 在同样的激振力作用下，是否附加k～m～C2组成的吸振器，电机5的振动能量E1及质量块1作用于电机5上表面的力F1通常是不同的，变化的情况与激振力的频率有直接的关系。下面就吸振器吸振性能与激振力频率之间的关系(即吸振的频率特性)作详细分析。

[0044] 通过公式 获取吸振性能与激振力频率之间的关系式，其中， ξ表示吸振系数，E1表示质量块1作用于电机5以后
的振动能量，E10表示电机5本身的振动能量，V1表示质量块1作用于电机5以后振动速度的复变量，V10表示电机5本身振动速度的复变量；

[0045] 显然ξ>-1，当ξ>0时，F10/F1(或E10/E1)>1，表明附加上吸振器后，K～M～C1阻尼振动系统的振动有所“吸收”；当-1<ξ<0时，F10/F1(或E10/E1)<1，表时附加上阻尼吸振器后，K～M～C1阻尼振动系统的振动有所加强；当ξ＝0时，F10/F1(或E10/E1)＝1，表明阻尼吸振器对K～M～C1振动系统没有影响。

[0046] 因此设计吸振器的原则就是选择合适的k、m、C2参数，使得ξ>0。

[0047] 机械系统运行时，可测出其振动(如振动速度V10)的频谱，则可在机械上附加吸振器k～m～C2振动系统，并适当选择参数k、m、C2的大小，使区间(ωmin，ωmax)尽可能多地包含V10中振较强的频率，从而使机械阻尼振动系统K～M～C1的一部分振动能量被吸振器所吸收，并消耗在阻尼C2中，机械的振动得以减弱。

[0048] 在V10中选出振动较强的分量，设其频率为ωr，选择吸振器的参数k、m、C2，使ωr位于其阻尼固有频率 和固有频率 之间，即：

[0049]

[0050] 则：

[0051]

[0052] 这时机械系统在频率ωr上的振动分量得到相当程度的减弱，而在ωr两侧相当大的频域内振动能得到不同程度的衰减，从而总振动得到削弱。

[0053] 选择吸振器参数时，k、m、C2数值越大，其吸振的频率范围(ωmin，ωmax)越大，吸振效果越好。但当k、m、C2过大时，吸振器在机械系统上布置可能会碰到困难，而且吸振器本身也成为新的振源。因此，通常应使m≤M，k≤K,并适当调节k、m、C2的大小，使之处于最佳吸振状态。

[0054] 步骤S4：调整放大因子使电机5在激振力作用下的位移在全频带上最小即单自由度振动系统在稳定状态下振动的复数解最小，获取最优的吸振器的阻尼比以及最优的吸振器的固有频率。具体过程为：

[0055] 令 其中，β表示放大因子且

[0056]

[0057] 其中，ωn表示电机5的固有频率，μ表示质量块1质量与电机5质量之比，ω0表示吸振器的固有频率，ζ1表示电机5的阻尼比且 ζ2表示吸振器的阻尼比且

[0058] 调整放大因子使电机5在激振力作用下的位移在全频带上最小即单自由度振动系统在稳定状态下振动的复数解最小。

[0059] 其中，所述调整放大因子的过程为：

[0060] 步骤401：在电机5的固有频率的邻域内取一频段γa≤ω1≤γb，其中，γa＝0.7ωn，γb＝1.3ωn；

[0061] 步骤402：将吸振器的固有频率的初始值以及吸振器的阻尼比的初始值代入放大因子的计算公式计算频段内放大因子的值；

[0062] 步骤403：更新吸振器的固有频率以及吸振器的阻尼比，将更新后的吸振器的固有频率作为吸振器的固有频率的初始值，更新后的吸振器的阻尼比作为吸振器的阻尼比的初始值，返回执行步骤402，直至求得放大因子的极小值，将此时的吸振器的阻尼比作为最优的吸振器的阻尼比，此时的吸振器的固有频率作为最优的吸振器的固有频率。

[0063] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。