本實(shí)用新型涉及阻尼合金防松裝置領(lǐng)域，尤其涉及的是一種二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置。

背景技術(shù)：

自工業(yè)革命以來(lái)，各種機(jī)器及部件在連接裝配中都離不開(kāi)螺紋緊固件，而螺母是運(yùn)用面廣、用量大且十分關(guān)鍵的工業(yè)基礎(chǔ)件之一，素有“工業(yè)之米”的美譽(yù)。雖然緊固件給機(jī)械工業(yè)帶來(lái)了方便，但是緊固件有一個(gè)不可避免的弱點(diǎn)，那就是在劇烈的震動(dòng)或振動(dòng)中會(huì)慢慢自行松脫，直至部件或一臺(tái)完整的設(shè)備損壞、解體，甚至釀成事故。

任何螺紋聯(lián)接的機(jī)器，若是螺母松動(dòng)而造成預(yù)緊力減小或消失，都會(huì)導(dǎo)致各種損壞，因此，螺紋聯(lián)接的有效防松是一個(gè)重要問(wèn)題，特別是在承受較大的交變載荷和振動(dòng)的機(jī)器中。

為了解決緊固件的松脫問(wèn)題，從螺紋緊固件誕生開(kāi)始，世界上許多國(guó)家的科學(xué)家和工程師都作了大量的試驗(yàn)和研究，并在一定程度上延緩了緊固件自行松脫的時(shí)間，但是，很多的改進(jìn)并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，可在工業(yè)振動(dòng)的情況下有效防止螺母的松動(dòng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，用于套裝在連接振動(dòng)源的螺柱上，并用螺母進(jìn)行緊固，該阻尼合金防松裝置包括：一下錐體和一上套筒；所述下錐體采用鐵基阻尼合金塊做成，上套筒采用鋅基阻尼合金塊做成，組裝緊固后，下錐體的頂端面與上套筒的內(nèi)底面相接觸，上套筒的筒壁內(nèi)邊緣與下錐體的外錐面相接觸。

所述的二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，其中：所述下錐體呈下部帶有柱面的錐臺(tái)狀，錐臺(tái)上端面的面積小于該錐臺(tái)下端面的面積，錐臺(tái)兩端面的中心位置設(shè)置有用于適配套裝在螺柱上的一通孔。

所述的二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，其中：所述上套筒呈帶底部的短直筒狀，底部的中心也設(shè)置有一適配套裝在螺柱上的通孔，上套筒筒壁的深度在通過(guò)其軸心線的縱向截面上作為三角形的直角邊，與下錐體的錐面在通過(guò)其軸心線的縱向截面上作為該三角形的斜角邊相關(guān)聯(lián)。

所述的二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，其中：與所述螺柱相連接的振動(dòng)源為一基座，用于通過(guò)該螺柱和螺母與鐵路的路基、或者輸油管的管道、或者海洋石油平臺(tái)的鐵架、或者機(jī)器設(shè)備的振動(dòng)部位相連接。

本實(shí)用新型所提供的一種二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置，由于采用了由鐵基阻尼合金做成的下錐體和由鋅基阻尼合金做成的上套筒，利用下錐體受迫變形引發(fā)的內(nèi)部磁疇壁運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一級(jí)減振，結(jié)合上套筒受迫變形引發(fā)的內(nèi)部晶界面滑動(dòng)產(chǎn)生二級(jí)減振，有效地衰減了工業(yè)振動(dòng)，進(jìn)而防止了螺母的松動(dòng)，非常適合作為錳基阻尼合金防松墊片的替代品進(jìn)行推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式和實(shí)施例加以詳細(xì)說(shuō)明，所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

阻尼合金是一種具有高阻尼性能的金屬材料，由于其具有金屬材料的力學(xué)性能，包括優(yōu)良的彈性性能（屈服強(qiáng)度280MPa，斷裂強(qiáng)度360MPa）和塑形性能（延伸率35%），因而可以作為結(jié)構(gòu)件的材料使用；同時(shí)，又具有高阻尼的特性，阻尼系數(shù)SDC可以達(dá)到40%以上。

但是，在各種重要振動(dòng)問(wèn)題突出的場(chǎng)合，能有效的使用阻尼合金并得到令人滿意的效果，需要結(jié)合使用的具體環(huán)境和材料本身的性能來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如，鐵軌、輸油管道、海洋石油平臺(tái)等場(chǎng)合。因而，阻尼合金的高效使用在國(guó)際上和國(guó)內(nèi)目前仍然是一項(xiàng)研究中的課題。

一般而言，阻尼合金分為三類：(1)孿晶型的錳基合金；(2)強(qiáng)磁性的鐵基合金；(3)復(fù)合型的鋁基或者鋅基高阻尼合金。其中，由于錳基阻尼合金的阻尼系數(shù)很大，且其阻尼系數(shù)只是溫度和振幅的函數(shù)，與振動(dòng)頻率的關(guān)系不大，由此在減振降躁領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景；盡管鐵基阻尼合金和鋁基/鋅基阻尼合金的阻尼系數(shù)沒(méi)有錳基阻尼合金的阻尼系數(shù)高，但是鐵基阻尼合金和鋁基/鋅基阻尼合金的應(yīng)用溫度可以達(dá)到180度以上，且其阻尼性能會(huì)隨著振動(dòng)頻率變化很大。

現(xiàn)有技術(shù)中的錳基阻尼合金有做成墊片用于緊固緊固件的的情況，最早是在美國(guó)航天航空器上使用，后來(lái)推廣至美國(guó)汽車制造業(yè)?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著阻尼合金設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的成熟，錳基阻尼合金墊片會(huì)廣泛用于3C、自行車、溜冰滑雪裝備、家具、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器械等多個(gè)行業(yè)，充分顯示錳基阻尼合金墊片的緊固防松作用的可信賴性。

但是，錳基阻尼合金的制造過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，產(chǎn)品良率比較低。主要的原因在于錳元素的活性較大，在熔煉的時(shí)候必須采用氬氣保護(hù)；而且由于是鑄造合金，鑄造組織缺陷嚴(yán)重，合金鑄錠致密部分比例較少。錳基阻尼合金在用于制備緊固件的墊片時(shí)會(huì)面臨產(chǎn)量不足，難以支撐大規(guī)模的工業(yè)需求。

相比較而言，鐵基阻尼合金、鋁基和鋅基阻尼合金由于冶煉工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大的特點(diǎn)，而有望在減振領(lǐng)域卻有著更大的推廣機(jī)會(huì)。只是鐵基阻尼合金、鋁基和鋅基阻尼合金的阻尼性能要比錳基阻尼合金的阻尼系數(shù)低。因而，如何通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和搭配，使得鐵基、鋁基和鋅基阻尼合金制備的防松構(gòu)件能夠替代錳基阻尼合金制備的防松墊片，是當(dāng)今阻尼合金大規(guī)模走向市場(chǎng)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

如圖1所示，圖1是本實(shí)用新型二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置可像墊片一樣套裝在連接振動(dòng)源的螺柱110或螺栓上，并用螺母（圖未示出）進(jìn)行緊固，該二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置包括一下錐體530和一上套筒540。

具體的，所述下錐體530采用鐵基阻尼合金塊做成下部帶有柱面的錐臺(tái)狀，錐臺(tái)上端面534的面積小于該錐臺(tái)下端面533的面積，錐臺(tái)兩端面(534和533)的中心位置設(shè)置有用于適配套裝在螺柱110上的一通孔。

具體的，所述上套筒540采用鋅基阻尼合金塊做成帶底部的短型直筒狀，底部的中心也設(shè)置有用于適配套裝在螺柱110上的一通孔，上套筒540筒壁的深度在通過(guò)其軸心線的縱向截面上作為三角形的直角邊，與下錐體530的錐面在通過(guò)其軸心線的縱向截面上作為該三角形的斜角邊相關(guān)聯(lián)，用于組裝緊固后，上套筒540的筒壁內(nèi)邊緣545與下錐體530的外錐面535之間相接觸，下錐體530的上端面534與上套筒540的內(nèi)底面543之間相接觸。

與所述螺柱110相連接的振動(dòng)源為一基座，用于通過(guò)該螺柱110和螺母與鐵路的路基、或者輸油管的管道、或者海洋石油平臺(tái)的鐵架、甚至機(jī)器設(shè)備的振動(dòng)幅度較大部位相連接。

當(dāng)振動(dòng)源的振動(dòng)傳遞到下錐體530時(shí)，由于基座和上套筒540的壓緊，限制了下錐體530的振動(dòng)，導(dǎo)致下錐體530的內(nèi)部發(fā)生受迫變形，也就是說(shuō)，緊固后由基座和上套筒540構(gòu)成的夾緊系統(tǒng)對(duì)與其接觸的下錐體530的振動(dòng)產(chǎn)生了抑制，進(jìn)而在下錐體530內(nèi)部形成阻尼減振條件，而下錐體530又是采用鐵基阻尼合金做成的，其內(nèi)部受迫變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致其內(nèi)部磁疇壁開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，是對(duì)下錐體530進(jìn)行的一級(jí)振動(dòng)衰減的機(jī)制。這些受迫變形會(huì)在下錐體530內(nèi)部將部分振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能。在經(jīng)過(guò)一級(jí)振動(dòng)衰減之后，振動(dòng)的能量會(huì)降低30-40%左右，進(jìn)而減少了螺母松動(dòng)的可能。

所謂磁疇，是指鐵磁體材料在自發(fā)磁化的過(guò)程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域，各個(gè)磁疇之間的交界面稱為磁疇壁(magnetic domain wall)。

當(dāng)所述振動(dòng)源的振動(dòng)經(jīng)下錐體530衰減后傳遞到上套筒540之后，由于下錐體530的外錐面535和螺母的壓緊，對(duì)套在螺柱110上的上套筒540的振動(dòng)產(chǎn)生了抑制，進(jìn)而在上套筒540內(nèi)部形成阻尼減振條件，而上套筒540又是采用鋅基阻尼合金做成的，其在外力導(dǎo)致的變形條件下，內(nèi)部晶界面開(kāi)始滑動(dòng)，是對(duì)上套筒540進(jìn)行的二級(jí)振動(dòng)衰減的機(jī)制。這些受迫變形會(huì)在上套筒540內(nèi)部將部分振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能。在經(jīng)過(guò)二級(jí)振動(dòng)衰減之后，振動(dòng)的能量又會(huì)降低40-60%左右，進(jìn)一步減少了螺母松動(dòng)的可能。

所謂晶界(grain boundary)是結(jié)構(gòu)相同而取向不同晶粒之間的界面，即晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界。

經(jīng)過(guò)上述兩級(jí)減振之后，可以將振幅小于400微米的工業(yè)振動(dòng)的能量衰減掉85%以上，基本上可以有效地防止螺母松動(dòng)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置特別適合用于振幅150-250微米，頻率0.1-100Hz的工業(yè)振動(dòng)情況下的螺母防松。

在本實(shí)用新型二級(jí)錐體式阻尼合金防松裝置的優(yōu)選實(shí)施方式中，螺母的直徑范圍在1-2cm之間，通過(guò)中間的螺柱110安裝在鐵路的路基、或者輸油管的管道、或者海洋石油平臺(tái)的鐵架、甚至是機(jī)器設(shè)備的振動(dòng)較為嚴(yán)重的部位，能有效防止螺母的松動(dòng)，顯著提高了螺母及螺柱的使用壽命，并可重復(fù)使用，且不受溫度劇烈變化的影響，應(yīng)用環(huán)境范圍廣泛，完全可以替代產(chǎn)量不足的錳基阻尼合金制備的防松墊片。而且這樣的緊固結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，便于工業(yè)化大生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。