CN102072272B - 一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器，其特点是该橡胶减振器依次由上钢件(1)、镂空减振橡胶(2)、骨架(3)、约束减振橡胶层(4)和底座(5)连接组成，镂空减振橡胶(2)的一端与上钢件(1)连接，镂空减振橡胶(2)的另一端与骨架(3)连接，骨架(3)与约束阻尼结构(4)连接，底座(5)与约束减振层(4)连接，构成无转角橡胶减振器。本发明引入约束阻尼机制，有效去除了内外振动的耦合；设计的无转角橡胶减振器，通过三向等刚度保证很小的角位移变化，和电子设备及精密仪器在冲击振动下的正常工作和精确输出；并可以调整体系的共振频率实现减振和隔振功能的转换。减振器使用寿命长，结构尺寸小，制造方便，适合于竖装、侧装、吊装等多种不同位置的安装方式。

Description

一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器

技术领域：

本发明涉及一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器，属于精密电子仪器的减振、缓冲和隔振领域。

背景技术：

近年来，随着科学技术的迅速发展以及现代化程度的不断提高，在航空航天、精密仪器和设备等国民经济的各个领域和国防科技领域，对于减振降噪，安全舒适，抗疲劳损坏，提高服役寿命和信息准确性等要求越来越高。通用减振装置各向异性，只能满足精密仪器单方向减振的要求，在外界随机振动作用下，不可避免地发生随机性角位移引起的测试误差，极大地降低了精密仪器的精度。

广濑茂雄等开发了一种应用于车辆上的三向等刚度天然橡胶减振器，这种橡胶由呈放射状的金属部件和天然橡胶硫化制成，在三个自由度上具有优良的减振特性，能够有效地控制汽车各个部位不同频率的振动，极大地提高了汽车的乘坐舒适度。【广濑茂雄，神保浩之，见坐地一人，柴田耕一，日本机械学会论文集(C篇)63卷614号】。李家琏设计了一种高阻尼全金属三向等刚度减振器，采用阻尼网柱和套在网柱上的圆弹簧等部件组成，有效地克服了常规减振器在X，Y，Z三个方向刚度不一致和不可调等缺点，且使用寿命较长。【李家琏，中国发明专利，CN2378573Y】。杨平(CN1786509)利用金属丝网、油液、橡胶薄片等部件在冲击振动等条件下的耦合减振作用发明了一种兼顾X、Y、Z三个方向减振作用和抗冲击的三向等刚度耦合减振器，由于由库伦摩擦产生的阻尼大小难以固定，其重复使用的精度难以保证。日本专利(JP2002-295584)开发了一种由多层金属圆筒和硫化在多层金属圆筒之间的阻尼橡胶构成的类似橡胶金属弹簧的新型防震装置，并应用于列车车轮的支撑部件上，具有优良的减振性能。现有三向等刚度减振器种类繁多，但是，普遍存在两个缺点，其一是减振器的共振频率在一种结构上难以调整，其二是只能消减或隔离外部的振动，而外部振动与内部振动的耦合效应往往使减振效果达不到理想水平，限制了其在高精度仪器设备上的应用。

发明内容

本发明的目的是针对目前用于精密仪器的减振器存在X、Y、Z三个方向刚度一致性差和角位移大，同种结构的共振点难以调整，功能单一，内外耦合使减振效果达不到理想水平的缺点而提供一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器。其特点是该橡胶减振器确保在振动或冲击条件下精密仪器输出数据或图像真实可靠，并提高该仪器自身的服役寿命和抗疲劳损坏。

本发明的目的由以下的技术措施实现：

精密仪器的无转角橡胶减振器依次由上钢件、镂空减振橡胶、骨架、约束阻尼结构和底座连接组成，镂空减振橡胶的一端与上钢件连接，镂空减振橡胶的另一端与骨架连接，骨架与约束阻尼结构连接，底座与约束阻尼结构连接，构成无转角橡胶减振器。

上钢件为空心不等径圆柱或实心不等径圆柱。

镂空减振器橡胶为中空的塔形、半球形或冠形。

骨架为一个或多个刚性同心圆组成，同心圆环应与底座结构设计相匹配。

约束阻尼结构为同心圆形，约束阻尼结构的结构能有效地去除内外振动的耦合。

上钢件、骨架和底座均由高硬度金属铝、铜或合金材料制作；镂空减振橡胶和约束阻尼结构为阻尼性能良好的天然橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及其共混物或共聚改性物。

镂空减振橡胶和约束阻尼结构与上钢件、骨架、底座通过整体硫化粘结而成；上钢件、骨架和底座经过滚花或喷砂处理；镂空减振橡胶硬度的调整，控制减振器的共振频率，在同种结构中实现了减振和隔振功能的转换。

橡胶减振器外形为圆锥形，并通过有限元建模计算设计结构保证三个方向的刚度一致。

以三向等刚度减小系统的角位移，从而保证输出精度。

该橡胶减振器用于电子设备、仪器、仪表及精密仪器在冲击振动下，限制振动耦合所产生的角位移。

性能测试：

1、采用电子振动台测试用于精密仪器的无转角橡胶减振器A在剪切及压缩方向的共振频率分别如图2(a)和图2(b)所示。结果表明，系统安装无转角减振器A后剪切和压缩方向共振频率分别为20.11Hz和20.41Hz，两个方向的共振峰位置相差仅为0.3Hz，表明减振器A具有良好的三向等刚度特性，振动响应曲线平滑无肩峰，说明无转角减振器A的一致性好、去耦合性能优异。

2、采用电子振动台测试用于精密仪器的无转角橡胶减振器B在剪切及压缩方向的共振频率分别如图4(a)和图4(b)所示。结果表明，系统安装无转角减振器B后剪切和压缩方向共振频率分别为56.98Hz和57.78Hz，两个方向的共振峰位置相差仅为0.8Hz，表明无转角减振器B具有良好的三向等刚度特性，振动响应曲线平滑无肩峰，说明减振器B的一致性好、去耦合性能优异。

本发明具有如下优点：

本发明引入约束阻尼机制，设计了一种用于精密仪器的无转角橡胶减振器，这种减振器在X、Y、Z三个方向的刚度一致性好，通过三向等刚度保证很小的角位移变化，镂空减振橡胶硬度的调整，控制减振器的共振频率，在同种结构中实现了减振和隔振功能的转换，减振性能优良，使用寿命长，结构尺寸小，易于制造，使用方便，适合于竖装、侧装、吊装等多种不同位置的安装方式。

附图说明：

图1用于精密的无转角橡胶减振器.A的结构示意图

1、上钢件，2、镂空减振橡胶，3、骨架，4、约束阻尼结构，5、底座

图2.(a)减振器A在剪切方向1.5g加速度频响曲线

图2.(b)减振器A在压缩方向1.5g加速度频响曲线

图3.用于精密仪器的无转角橡胶减振器B的结构示意图

1、上钢件，2、镂空减振橡胶，3、骨架一，4、骨架二，5、约束阻尼结构，6、底座

图4(a).减振器B的在剪切方向1g加速度频响曲线

图4(b).减振器B的在压缩方向1g加速度频响曲线

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1所示，用于精密仪器的无转角橡胶减振器A的结构依次由上钢件1、镂空减振橡胶2、骨架3、约束阻尼结构4、底座5连接组成，镂空减振橡胶2的一端与上钢件1连接，镂空减振橡胶2的另一端与骨架3连接，骨架3与约束阻尼结构4连接，底座5与约束减振层4连接，构成无转角橡胶减振器A。

上钢件1为空心不等径圆柱或实心不等径圆柱。

镂空减振器橡胶2为中空的塔形、半球形或冠形。

骨架3为一个或多个刚性同心圆组成，同心圆环应与底座结构设计相匹配。

约束阻尼结构4为同心圆形，能有效地去除内外振动的耦合。

上钢件1、骨架3和底座5均为高硬度金属铝、铜或合金材料制作；镂空减振橡胶2和约束阻尼结构4为阻尼性能良好的天然橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及其共混物或共聚改性物。

镂空减振橡胶2和约束阻尼结构与上钢件1、骨架3和底座5通过整体硫化粘结而成，上钢件、骨架底座经过打磨、滚花或喷砂处理；镂空减振橡胶硬度的调整，控制减振器的共振频率，在同种结构中实现了减振和隔振功能的转换。

橡胶减振器外形为圆锥形，经过专门结构设计保证三个方向的刚度一致。

精密仪器的无转角橡胶减振器用于电子设备、仪器、仪表及精密仪器在冲击振动下，限制振动耦合所产生的角位移。

实施例2：

如图3所示，用于精密仪器的无转角橡胶减振器B的结构依次由上钢件1、镂空减振橡胶2、骨架一3、骨架二4、约束阻尼结构5和底座6连接组成，镂空减振橡胶2的一端与上钢件1连接，镂空减振橡胶2的另一端与骨架一3连接，骨架一3与骨架二4连接，约束阻尼结构5与骨架二4连接，约束阻尼结构5与底座6连接，构成无转角橡胶减振器。

上钢件1为空心不等径圆柱或实心不等径圆柱。

镂空减振器橡胶2为中空的塔形、半球形或冠形。

骨架3由一个或多个刚性同心圆组成，同心圆环应与底座结构设计相匹配。

约束阻尼结构5为同心圆，能有效地去除内外振动的耦合。

上钢件1、骨架3和底座6均由高硬度金属铝、铜和合金材料制作；镂空减振橡胶2和约束阻尼结构5为阻尼性能良好的天然橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及其共混物或共聚改性物。

镂空减振橡胶2和约束阻尼结构5与上钢件1、骨架3和底座6通过整体硫化粘结而成，上钢件，骨架底座经过滚花或喷砂处理；镂空减振橡胶硬度的调整，控制减振器的共振频率，在同种结构中实现了减振和隔振功能的转换。

橡胶减振器外形为圆锥形，经过专门结构设计保证三个方向的刚度一致。

精密仪器的无转角橡胶减振器通过缓冲，隔振或减振保证电子设备、仪器、仪表及精密仪器在冲击振动下的正常工作，限制振动耦合所产生的角位移和保证精确输出。

Claims (6)

1.一种精密仪器的无转角橡胶减振器，其特征在于该橡胶减振器依次由上钢件(1)、镂空减振橡胶(2)、骨架(3)、约束减振橡胶层(4)和底座(5)连接组成，镂空减振橡胶(2)的一端与上钢件(1)连接，镂空减振橡胶(2)的另一端与骨架(3)连接，骨架(3)与约束减振橡胶层(4)连接，底座(5)与约束减振橡胶层(4)连接，构成无转角橡胶减振器；

其中，上钢件(1)为空心不等径圆柱或实心不等径圆柱；镂空减振器橡胶(2)为中空的塔形、半球形或冠形；骨架(3)为一个或多个刚性同心圆环组成，同心圆环应与底座结构设计相匹配；约束减振橡胶层(4)为同心圆形，约束减振橡胶层(4)能有效地去除内外振动的耦合。

2.如权利要求1所述精密仪器的无转角橡胶减振器，其特征在于上钢件(1)、骨架(3)和底座(5)均由高硬度金属铝、铜或合金材料制作；镂空减振橡胶(2)和约束减振橡胶层(4)为阻尼性能良好的天然橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及其共混物或共聚改性物。

3.如权利要求1所述精密仪器的无转角橡胶减振器，其特征在于镂空减振橡胶(2)和约束减振橡胶层(4)与上钢件(1)、骨架(3)、底座(5)通过整体硫化粘结而成；上钢件、骨架和底座经过滚花或喷砂处理；镂空减振橡胶(2)硬度的调整，控制减振器的共振频率，在同种结构中实现了减振和隔振功能的转换。

4.如权利要求1所述精密仪器的无转角橡胶减振器，其特征在于橡胶减振器外形为圆锥形，并通过有限元建模计算设计结构保证三个方向的刚度一致。

5.如权利要求1所述精密仪器的无转角橡胶减振器，其特征在于以三向等刚度减小系统的角位移，从而保证输出精度。

6.如权利要求1所述精密仪器的无转角橡胶减振器的用途，其特征在于该橡胶减振器用于电子仪器在冲击振动下，限制振动耦合所产生的角位移。

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