CN103470671B - 一种双圈钢丝绳减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双圈钢丝绳减振器，由外圈钢丝绳、内圈钢丝绳、内圈上夹板、外圈上夹板、下夹板和若干个碟形弹簧组组成。本发明能够保证本发明双圈钢丝绳减振器在大的预变形下减振性能的正常发挥，保证钢丝绳减振器在很大的载荷下也不会被压溃，从而提高了安全系数和应对意外事故的能力，能实现减振器在预压缩、小振幅（几个毫米）工况下振动的宽频带高衰减，具有寿命长、减振效果好等特点。

Description

一种双圈钢丝绳减振器

技术领域

本发明涉及一种双圈钢丝绳减振器，该装置可以广泛应用于船舶推进系统、柴油机组和大型发动机转子系统等设备的隔振、降噪和减震。

背景技术

钢丝绳减振器的主要隔振元件为钢丝绳，当钢丝绳的弯曲变形较小时，其内部股与股、丝与丝之间由于静摩擦力的作用而不会产生相对滑动，具有大的刚度和较小的阻尼。而当钢丝绳的弯曲变形增大到一定程度时，其内部股与股、丝与丝之间会克服摩擦力而产生相对滑移，并克服滑动摩擦力而做功，消耗能量，具有较大的阻尼和较小的刚度。因此常规的采用单圈钢丝绳的减震器难以同时达到较大阻尼和刚度的要求。另外此种减震器大致为软弹簧刚度特性，难以保证在意外大载荷下保持相对稳定的状态。

发明内容

本发明的目的在于提供刚度和阻尼都较高，硬弹簧刚度特性较好的减震器。设计了一种双圈钢丝绳减振器，由外圈钢丝绳、内圈钢丝绳、内圈上夹板、外圈上夹板、下夹板和若干个碟形弹簧组组成，其特征在于：外圈钢丝绳和内圈钢丝绳的底部夹持在下夹板上，内圈上夹板夹持在内圈钢丝绳顶部，外圈上夹板夹持在外圈钢丝绳的顶部，在内圈上夹板与外圈上夹板之间设有预顶间隙；每个碟形弹簧组由碟形弹簧、导向套筒内套筒和导向套筒外套筒组成，导向套筒内套筒固定于内圈上夹板的底部，导向套筒外套筒固定于下夹板的顶部，碟形弹簧由导向套筒内套筒和导向套筒外套筒固定于内圈上夹板与下夹板之间。

外圈上夹板和下夹板可通过螺栓或其他联接方式与基础和振动源相联接。

内圈钢丝绳与外圈钢丝绳各由左侧和右侧两部分组成，内圈钢丝绳与外圈钢丝绳旋向相反，各自形成左右对称的结构。左侧的内圈钢丝绳与右侧内圈钢丝绳旋向相反，左侧的内圈钢丝绳与左侧外圈钢丝绳旋向相反，右侧的内圈钢丝绳与右侧外圈钢丝绳旋向相反。在减振器未受载的自由状态，内圈上夹板与外圈上夹板之间具有预顶间隙。钢丝绳减振器在安装过程中要进行冷态预顶，安装后内圈上夹板与外圈上夹板间的间隙消失而贴合在一起。

导向套筒内套筒的内径与导向套筒外套筒的外径之间存在较小间隙。

本发明具有以下有益效果：

（1）内圈钢丝绳和外圈钢丝绳之间留有预顶间隙，这样可以适合预顶安装大变形的需要，而又能保证本发明双圈钢丝绳减振器在这样大的预变形下减振性能的正常发挥。

（2）双绳圈内又加硬弹簧的结构，使得此钢丝绳减振器能够同时满足高刚度和高承载的要求，克服钢丝绳圈变形后复原性差的缺点，内部的硬弹簧还起到限位的作用，保证钢丝绳减振器在很大的载荷下也不会被压溃，从而提高了安全系数和应对意外事故的能力。

（3）此种结构的钢丝绳减振器在工作时，其内圈钢丝绳、外圈钢丝绳和中间的碟形弹簧组都发生变形，并通过各自内部结构摩擦的形式吸收振动能量，可大幅度提高减振器的阻尼和振动衰减能力，合理配置各组成元件的性能参数，就能实现减振器在预压缩、小振幅（几个毫米）工况下振动的宽频带高衰减。

（4）常见的钢丝绳减振器一般是中空的，其内部空间未能得到有效利用，而本发明，充分利用钢丝绳减振器内部空间去实现减振器的多项性能。

（5）本方案中钢丝绳减振器左右正对称、内外反对称的布绳结构，不仅能提高减振器水平向的刚度稳定性，而且还能使此减振器在工作位置时，内圈和外圈的上下夹板之间的拉压作用分别得到相互抵消，从而提高夹板的疲劳寿命。

（6）本方案中钢丝绳减振器各部件的材料均为金属，只要为各部件选择适合的材料型号和合理的加工工艺，完全可以适应恶劣的工作环境。

附图说明

图1为本发明实施例的主视示意图。

图2为本发明实施例的左视示意图。

图3单圈钢丝绳减振器的刚度变化曲线。

图4单圈钢丝绳减振器阻尼随压缩量的变化曲线。

图5为本发明实施例的蝶形弹簧组剖面视示意图。

图6本发明实施例所受压力随压缩量的变化曲线。

图7本发明实施例刚度随压缩量的变化曲线。

具体实施方式

下面结合实施例附图具体来说明。

如图1和图2：

图中：1－外圈钢丝绳、2－内圈钢丝绳、3－内圈上夹板、4－外圈上夹板、5－下夹板、6－蝶形弹簧组、7-预顶间隙。

内圈钢丝绳1与外圈钢丝绳2各由左侧和右侧两部分组成，内圈钢丝绳1与外圈钢丝绳2旋向相反，各自形成左右对称的结构；左侧或右侧的内圈钢丝绳1与外圈钢丝绳2位于相同部位的钢丝绳的绕向相反。在减振器未受载的自由状态，内圈上夹板3与外圈上夹板4之间具有预顶间隙7。钢丝绳减振器在安装过程中要进行冷态预顶，安装后内圈上夹板3与外圈上夹板4间的间隙消失而贴合在一起。

如图3和图4：

设计合理的内外两圈尺寸参数，使本发明钢丝绳减振器工作时内圈钢丝绳和外圈钢丝绳的压缩量分别处于横轴上两条虚线的位置。使外圈钢丝绳具有较大的阻尼和一定的刚度，用来完成吸收能量的主要任务；而内圈钢丝绳则具有较大的刚度，并在压缩量进一步增加的时侯其阻尼也会急剧增加，起到支撑和提高事故发生时的安全性的作用。内圈上夹板与外圈上夹板之间的预项间隙适合于此钢丝绳减振器冷态预顶的安装方式，保证本发明钢丝绳减振器在预顶压缩下隔振性能的正常发挥。

如图5：

图中：8-导向套筒外套筒、9-连接螺栓孔、10－碟形弹簧片、11－导向套筒内套筒。

导向套筒内套筒11的内径与导向套筒外套筒8的外径之间存在较小间隙。

将尺寸相同但数量不同的碟片同向叠合成小组，再将不同的小组以对合的形式组合起来形成具有硬刚度特性的碟形弹簧片。碟形弹簧片10由通过其中心的导向套筒外套筒8和导向套筒内套筒11限位安装在内圈上夹板3与下夹板5之间。

通过螺钉固定在内圈上夹板与下夹板的导向套筒外套筒8与导向套筒内套筒11之间有2-3mm间隙，允许钢丝绳减振器有一定的横向运动，实现横向减振。当减震器承载时内导套下移，蝶形弹簧片承载，依靠自身单位体积材料的变形能及碟簧片之间表面摩擦阻尼作用吸收冲击消散能量。

如图6和图7：

将具有硬刚度特性的碟形弹簧组与具有软刚度特性的内圈上夹板和外夹板联接，可使整个钢丝绳减振器在较大变形下表现出渐硬的趋势，既提高了钢丝绳减振器的刚度和承载能力，又使得此钢丝绳减振器在意外事故发生时能够保持相对稳定的状态。最重要的是通过碟形弹簧组的联接，可使钢丝绳圈在变形后很快恢复，保证其吸收能量的能力。

本发明充分发挥了其外圈钢丝绳、内圈钢丝绳和碟形弹簧片的特性：外圈钢丝绳在减振器工作时预变形量较大，是减振器阻尼的主要来源，并配合内圈钢丝绳完成弹性支撑的作用；内圈钢丝绳在减振器工作时预变形量较小，主要起到提供减振器刚度的作用；在内圈上夹板和下夹板上联接碟形弹簧组中的碟形弹簧片具有硬刚度的特性，可使整个钢丝绳减振器的刚度改变为硬特性，提高钢丝绳减振器的应对意外事故的能力。内圈上夹板与外圈上夹板之间的预留间隙适合于钢丝绳减振器冷态预顶的安装方式，保证钢丝绳减振器在预顶压缩下隔振性能的正常发挥。这样，通过内圈钢丝绳、外圈钢丝绳和碟形弹簧片各自特性和结构尺寸的有机结合，使得本发明双圈钢丝减振器在刚度、阻尼、可靠性和安装方式上均能满足特殊工作场合的减振要求。

Claims (2)

1.一种双圈钢丝绳减振器，由外圈钢丝绳、内圈钢丝绳、内圈上夹板、外圈上夹板、下夹板和若干个碟形弹簧组组成，其特征在于：外圈钢丝绳和内圈钢丝绳的底部夹持在下夹板上，内圈上夹板夹持在内圈钢丝绳顶部，外圈上夹板夹持在外圈钢丝绳的顶部，在内圈上夹板与外圈上夹板之间设有预顶间隙；每个碟形弹簧组由碟形弹簧、导向套筒内套筒和导向套筒外套筒组成，导向套筒内套筒固定于内圈上夹板的底部，导向套筒外套筒固定于下夹板的顶部，碟形弹簧由导向套筒内套筒和导向套筒外套筒固定于内圈上夹板与下夹板之间，通过螺钉固定在内圈上夹板与下夹板的导向套筒外套筒与导向套筒内套筒之间设有间隙；所述碟形弹簧由若干对合形式的碟片小组构成，碟片小组由若干碟片同向叠合而成。

2.根据权利要求1所述的一种双圈钢丝绳减振器，其特征在于：内圈钢丝绳与外圈钢丝绳各由左侧和右侧两部分组成，左侧内圈钢丝绳与右侧内圈钢丝绳旋向相反，左侧内圈钢丝绳与左侧外圈钢丝绳旋向相反，右侧内圈钢丝绳与右侧外圈钢丝绳旋向相反。