气动小球随机振动发生器

摘要

本发明公开了一种气动小球随机振动发生器，它包括壳体和碰撞小球，所述壳体为两端封闭的空心扁圆柱状，壳体的扁圆柱状空心腔构成碰撞室，壳体侧壁面开有一个进气孔和多个出气孔，所述碰撞小球装在碰撞室内，所述碰撞小球的体积之和占碰撞室容积的15－25%时。本气动小球随机振动发生器不仅能有效地控制和降低各频率段的线谱信噪比，还具有体积小，结构设计简单，安装操作控制方便等诸多优点，可根据需要改变系统的参数来得到不同的功率谱。

权利要求

1.气动小球随机振动发生器，其特征在于：它包括壳体和碰撞小球，所述壳体为两端封闭的空心扁圆柱状，壳体的扁圆柱状空心腔构成碰撞室，壳体侧壁面开有一个进气孔和多个出气孔，所述碰撞小球装在碰撞室内；进气孔的压强值保持稳定，且输入气体的气压值大于0.1MPa；

所述碰撞小球的体积之和占碰撞室容积的15-25％。

2.根据权利要求1所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述每个出气孔具有相同的尺寸，所述进气孔直径大于出气孔直径。

3.根据权利要求2所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述出气孔均匀分布在壳体同一高度的侧壁面上。

4.根据权利要求3所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述进气孔与出气孔的圆心均在壳体同一高度的侧壁面上。

5.根据权利要求4所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述进气孔与出气孔的圆心均在壳体中部同一高度的侧壁面上。

6.根据权利要求1所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述壳体上端面为一活动盖，活动盖与壳体之间对应的位置上开有安装螺孔，螺钉旋入螺孔将活动盖与壳体紧密连接在一起。

7.根据权利要求6所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述进气孔向壳体外水平延伸一进气嘴，所述进气嘴与壳体一体成型。

8.根据权利要求1所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述壳体为铝制壳体，所述碰撞小球为聚丙烯小球。

9.根据权利要求1所述的气动小球随机振动发生器，其特征在于：所述壳体的半径为

65-80mm，碰撞室的半径为55-75mm，壳体侧壁厚度为10-15mm，出气孔直径为2-3.5mm，进气孔直径为6-8mm，壳体上端面厚度为4-6mm，壳体下端面厚度为2.5-3.5mm，壳体高度为

360-400mm，进气嘴的嘴壁厚度为2.5-3.5mm，所述碰撞小球的直径为10-19.028mm。

说明书

气动小球随机振动发生器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种振动发生器，特别是涉及一种气动小球随机振动发生器。属于往复式机械背景噪声发生装置领域。

背景技术

[0002] 不论是我们的日常生活还是工业生产，都会涉及到一些可以产生振动的设备，例如，汽车发动机、家用洗衣机、机床电机等等。这些设备由于其本身的固有本质特性，在工作时都会产生具有一定规律的振动和固定频率的声音。这些振动和声音构成了这些设备的固有动态特性。

[0003] 相反，伴随着机械设备的基本振动，往往还存在着大量来自于机械设备外部的背景噪声。这些噪声的存在必然会对我们所关注的机械振动产生一定干扰。背景噪声的能量愈大，对于机械固有振动的信息提取就愈加困难。目前，关于机械振动的背景噪声的研究也逐渐引起了越来越多的关注。

[0004] 基于这样的一个问题背景，我们研究发明了本项专利：气动小球随机振动发生器，用于人为的模拟机械振动时的背景噪声振动。该装置的优点是：可以通过对该装置的可调参数的调节，在一定范围内改变背景噪声的特性，产生研究需要的特定的背景噪声。而且还有原理简单，装置小巧，操作安装方便等优点。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种能有效地控制及降低各种往复式机械特征线谱信噪比的气动小球随机振动发生器。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

[0007] 一种气动小球随机振动发生器，其特征在于：它包括壳体和碰撞小球，所述壳体为两端封闭的空心扁圆柱状，壳体的扁圆柱状空心腔构成碰撞室，壳体侧壁面开有一个进气孔和多个出气孔，所述碰撞小球装在碰撞室内。

[0008] 要使小球与本振动发生器的碰撞室壁碰撞产生振动，进气孔的气体要具有一定的压强。要想获得稳定的功率谱，进气孔的压强值还必须保持稳定。试验证明，输入的气压存在一个最小工作值0.1MPa，即只有输入气体的气压值大于0.1MPa时才可以激起稳定的随机振动。随着稳定输入气压值的增加，随机振动各频率段的幅值也随之同步增大，而功率谱曲线保持不变。

[0009] 当输入气压值保持一定，系统的振动能量又与碰撞室中的小球数量（或所有小球与碰撞室的体积比）保持相关。由于受到气体流速和碰撞室的空间的约束，在一定范围内，振动的能量是随着小球数量增多而增加的；当小球数目增加到一定程度之后，由于碰撞室内自由空间过于狭小，小球的大部分能量就消耗在球体之间的相互摩擦与碰撞之上。因此碰撞室中的小球数量存在着一个最优值可以使系统在一定的气压输入下产生最大能量的振动。

[0010] 实验证明当碰撞小球的体积之和应占碰撞室容积的15－25%时，振动的平均功率往往达到最大值。故碰撞小球的体积比应在这个区间选取。

[0011] 此外，输入气压值可以很好的控制输出振动的功率。两者之间在试验室条件下基本为线性增长关系，即气压值越大，得到的平均功率也就越大。

[0012] 所述每个出气孔具有相同的尺寸。

[0013] 所述进气孔直径大于出气孔直径。

[0014] 所述进气孔与出气孔的圆心均在壳体同一高度的侧壁面上。

[0015] 所述进气孔与出气孔的圆心均在壳体中部同一高度的侧壁面上。

[0016] 所述出气孔均匀分布在壳体同一高度的侧壁面上。

[0017] 为便于更换碰撞室内的碰撞小球，所述壳体上端面为一活动盖，活动盖与壳体之间对应的位置上开有安装螺孔，螺钉旋入螺孔将活动盖与壳体紧密连接在一起。

[0018] 所述进气孔向壳体外水平延伸一进气嘴。

[0019] 所述进气嘴与壳体一体成型。

[0020] 所述壳体为铝制壳体, 密度为2.69g/cm3。

[0021] 所述碰撞小球为聚丙烯小球, 密度为0.92g/cm3。材料的力学性能：结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。其强度和硬度、弹性都比较高，本身的分子结构规整度高，分子量增加的时候，冲击强度也增大，是比较理想的碰撞冲击材料。

[0022] 所述壳体的半径为65-80mm，碰撞室的半径为55-75mm，壳体侧壁厚度为10-15mm，出气孔直径为2-3.5mm，进气孔直径为6-8mm，壳体上端面厚度为4-6mm，壳体下端面厚度为2.5-3.5mm，壳体高度为360-400mm，进气嘴的嘴壁厚度为2.5-3.5mm，所述碰撞小球的直径为10-19.028mm。

[0023] 与现有技术相比，本发明的气动小球随机振动发生器，工作时在发生器的碰撞室里放置一定数量的碰撞小球，在进气孔处接入一定压强的稳定气流。打开进气阀门，稳定气流就会带动碰撞小球在碰撞室内做无规则随机运动，与碰撞室室壁碰撞便会产生较为稳定的宽带振动。此气动小球随机振动发生器不仅能有效地控制和降低各频率段的线谱信噪比，还具有体积小，结构设计简单，安装操作控制方便等诸多优点，可根据需要改变系统的参数（碰撞室内小球的体积比，小球直径和输入气压值）来得到不同的功率谱。

附图说明

[0024] 图1是本发明的气动小球随机振动发生器的结构示意图；

[0025] 图2是图1的俯视图；

[0026] 图3是本发明的气动小球随机振动发生器工作时的安装位置示意图；

[0027] 图4是工作时气动小球随机振动发生器在一定条件下产生的随机振动的典型功率图谱。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0029] 如图1-2所示结构是本发明的气动小球随机振动发生器的结构示意图，它包括铝制壳体1和多个聚丙烯碰撞小球，所述壳体1为两端封闭的空心扁圆柱状，壳体1的扁圆柱状空心腔构成碰撞室2，壳体1侧壁面开有一个进气孔3和多个出气孔4，所述碰撞小球装在碰撞室2内；所述进气孔3与出气孔4的圆心均在壳体1中部同一高度的侧壁面上；所述出气孔4均匀分布在壳体1上；所述每个出气孔4具有相同的尺寸；所述进气孔3向壳体1外水平延伸一进气嘴5；所述进气嘴5与壳体1一体成型；为便于更换碰撞室2内的碰撞小球，所述壳体1上端面为一活动盖6，活动盖6与壳体1之间对应的位置上开有安装螺孔7，螺钉旋入螺孔7将活动盖6与壳体1紧密连接在一起；所述的碰撞小球的体积之和占碰撞室容积的15－25%；所述壳体1的半径为72.5mm，碰撞室的半径为62.5mm，壳体1侧壁厚度为10mm，出气孔4直径为3mm，进气孔3直径为7mm，壳体1上端面厚度为5mm，壳体1下端面厚度为3mm，壳体1高度为380mm，进气嘴5的嘴壁厚度为3mm，所述碰撞小球的直径为15.875mm。

[0030] 工作时，在碰撞室里放置35个的碰撞小球（35 X Φ15.875），然后将气动小球随机振动发生器安置在隔振装置（空气弹簧）与基础之间的位置，如图3所示。在进气嘴处接入一定压强的稳定气流（输入气压：0.3MPa）。打开进气阀门，稳定气流就会带动碰撞小球在碰撞室内做无规则随机运动，与碰撞室室壁碰撞便会产生较为稳定的宽带振动，如图4所示。

[0031] 本发明并不限于以上实施方式，只要是本说明书及权利要求书中提及的方案均是可以实施的。