CN103967990B - 气囊型分级刚度双向隔振器 - Google Patents

Abstract

一种气囊型分级刚度双向隔振器，包括固定支架和活动支架；固定支架和活动支架均由互相平行的上下面板、以及位于上下面板之间起到支撑上下面板作用的杆件构成；活动支架的上下面板位于固定支架杆件的中部；气囊型分级刚度双向隔振器还包括上下两个气囊隔振器；下气囊隔振器的底部固定在固定支架的下面板顶部，顶部固定在活动支架的下面板底部；上气囊隔振器的底部固定在活动支架上面板的顶部，顶部固定在固定支架上面板的底部。本气囊隔振器可在轴向承受双向载荷，适用载荷变化幅度较大的场合，能够在载荷较小时柔性传递承载力，又可在载荷较大时将隔振器的位移变化控制在一定范围内。

Description

气囊型分级刚度双向隔振器

技术领域

本发明涉及减震设备技术领域，尤其是涉及一种气囊型隔振器。

背景技术

气囊隔振器也称空气弹簧，是利用橡胶气囊内部压缩空气的反力作为弹性恢复力的一种弹性元件。其主要由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊构成，胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。空气弹簧能在任何载荷作用下保持自振频率不变，能同时承受径向和轴向载荷，也能传递一定的扭矩，通过调整内部压力可获得不同的承载能力。

由于气囊隔振器具有可柔性传递承载力和高效控制振动振幅等优点，其被日益广泛的应用于火车、汽车、振动试验机等需要进行行程控制或减震、隔震的设备或仪器上。但是普通的气囊隔振器多用于单向承受轴向压力载荷。除此之外，一些隔振场合载荷变化幅度较大，既要求隔振器能够在载荷较小时柔性传递载荷，又要求载荷较大时隔振器可将位移变化控制在一定范围内。这时，普通的气囊隔振器已经不能满足应用要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种气囊型分级刚度双向隔振器。本气囊隔振器可在轴向承受双向载荷（拉力和压力），适用载荷变化幅度较大的场合，能够在载荷较小时柔性传递承载力，又可在载荷较大时将隔振器的位移变化控制在一定范围内。

本发明的技术方案如下：

一种气囊型分级刚度双向隔振器，包括固定支架和活动支架；所述固定支架和活动支架均由互相平行的上下面板、以及位于上下面板之间起到支撑上下面板作用的杆件构成；所述活动支架的上下面板位于固定支架杆件的中部；

所述气囊型分级刚度双向隔振器还包括上下两个气囊隔振器；所述下气囊隔振器的底部固定在固定支架的下面板顶部，顶部固定在活动支架的下面板底部；所述上气囊隔振器的底部固定在活动支架上面板的顶部，顶部固定在固定支架上面板的底部；

所述气囊隔振器包括气囊，所述气囊内部顶端固定一凹槽，所述气囊内部底端固定一凸出的金属橡胶块；所述凹槽和金属橡胶块之间存在缝隙、没有固定连接，所述凹槽和金属橡胶块的形状相配合。

所述固定支架的上面板上方覆盖一与其平行的设备安装面板；所述设备安装面板与固定支架的上面板没有固定连接，而是由活动支架的杆件支撑；所述活动支架的杆件穿出活动支架的上面板，延伸至固定支架上面板上方，固定连接设备安装面板。

所述固定支架的下面板底部固定安装在隔振基座上。所述设备安装面板和隔振基座分别固定连接需要隔振的设备或承载元件。

所述气囊型分级刚度双向隔振器在承受载荷时，所述上下两个气囊隔振器的气囊并联提供支撑作用；当载荷使所述气囊变形增大至一定范围时，一只气囊内部的凹槽与金属橡胶块接触，所述金属橡胶块主要提供支撑作用，而另一只气囊仍能提供一定的支撑作用。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明设备可以承受拉力和压力：当承受拉力时，连接两个气囊的活动支架以及与活动支架连接的设备安装面板向拉力方向移动，靠近拉力方向的气囊压缩量增大，气囊内部的凹槽与金属橡胶块接触；而另一个气囊压缩量减少（但仍处于压缩状态）；当承受压力时，活动支架和设备安装面板向压力方向移动，靠近压力方向的气囊压缩量增大，气囊内部的凹槽与金属橡胶块接触；而另一个气囊压缩量减少（但仍处于压缩状态）。

2、本发明装置可以将气囊变形控制在限定的范围内并承受较大的载荷：本发明设置两个气囊并联提供支撑作用；当载荷使所述气囊变形增大至一定范围时，一只气囊内部的凹槽与金属橡胶块接触（即靠近拉力或者压力方向的那个气囊），所述金属橡胶块主要提供支撑作用，而另一只气囊仍能提供一定的支撑作用。

3、本发明装置可以提供一定的扭转力：由于活动支架和设备安装面板是与两个气囊连接的，而气囊在拉伸和压缩之外，还可以具有一定的扭转能力，因此活动支架和设备安装面板也可以做一定角度的扭转，提供一定的扭矩。

附图说明

图1是本发明装置的总体组成示意图；

图2是本发明装置中的气囊隔振器的剖面示意图；

图3是本发明装置的活动支架示意图；

图4是本发明装置的固定支架示意图；

图5是本发明装置的固定支架面板示意图；

图6~9是本发明装置装配过程示意图；

图10~11是本发明装置载荷作用示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行具体描述。

如图1所示，本发明装置核心组成部件主要包括：两个特殊设计的气囊隔振器2和6、一个活动支架3、一个固定支架4、一个固定支架面板5和一个设备安装面板7。本发明装置安装在隔振基座1上，隔振设备或承载元件的安装界面为设备安装面板7。下面详细描述各部件的结构、以及部件之间的连接关系。

（1）气囊隔振器2和6

图2是本发明装置的主要隔振元件——新型气囊隔振器的剖面图和内部结构示意图。从图2可以看到，气囊隔振器2和6的主体部分是橡胶囊24，橡胶囊24的形状和制作方法与普通气囊隔振器的橡胶囊一样，在其外部上方固定有气囊隔振器的上安装板22，在其外部下方固定有气囊隔振器的下安装板25；上安装板22上设置有气囊隔振器的上安装螺栓21，下安装板25上设置有气囊隔振器的下安装螺栓27。

跟普通气囊隔振器的结构不同的地方在于，橡胶囊24的内部底端固定安装一个隔振承载板23，该隔振承载板23是一个凹形板状，内凹的一面向下；橡胶囊24的内部底端固定安装一个金属橡胶隔振器26，该金属橡胶隔振器26为块状，突出在橡胶囊24的内部，不与隔振承载板23接触，但是其块状的形状与隔振承载板23的凹形相配合，当橡胶囊24承受压力、隔振承载板23向下移动时，可以覆盖在金属橡胶隔振器26的上表面上。

在设计轻负载工况下，本发明装置隔振性能主要由气囊隔振器2和6的橡胶囊24结构来实现。在其它载荷较大的情况下，气囊隔振器2或6的隔振承载板23位置降低、和金属橡胶隔振器26接触，实现刚度变化。此时隔振主要由橡胶囊24和金属橡胶隔振器26共同完成。

（2）固定支架4

从图4可以看到，固定支架4由底板45和数根（本发明装置中采用五根）顶部具有安装凸台42的螺栓杆件41组成。底板45和螺栓杆件41为焊接结构。

固定支架底板45上开有螺栓孔43，用于将本发明装置安装至隔振基座1上。固定支架底板45上还开有螺栓孔44，用于安装气囊隔振器6的下安装螺栓27，从而固定住气囊隔振器6。

如图1和图5所示，固定支架4的顶部是固定支架面板5。固定支架面板5开有螺栓孔52，用于安装固定支架4的螺栓杆件41；固定支架面板5开还有螺栓孔51，用于安装气囊隔振器2的上安装螺栓21，从而固定住气囊隔振器2。

（3）活动支架3

如图3所示，活动支架3由两层平行的底板35和36组成，有数根（本发明装置中采用五根）顶部具有安装凸台32的螺栓杆件31固定在下部的底板35上，并且穿过上部的底板36；底板35和36与螺栓杆件31为焊接结构。

下部的底板35上开有螺栓孔34，用于和气囊隔振器6的上安装螺栓21安装连接，从而与气囊隔振器6固定连接；上部的底板36上开有螺栓孔34，用于和气囊隔振器2的下安装螺栓27连接，从而与气囊隔振器2固定连接。

活动支架3安装在固定支架4的螺栓杆件41围合成的空间内，可以随气囊隔振器2和6的变形有一定的纵向移动和横向移动。设备安装面板7通过螺栓孔连接至活动支架3，和固定支架3形成允许位移变化的整体结构。设备安装面板7为需要隔振的设备或载荷提供安装面。

上述活动支架3和固定支架4中，固定支架4的固定支架面板5的边缘开有圆形缺口53，以避开活动支架3的螺栓杆件31；而活动支架3的底板35和36的边缘也开有圆形缺口33和37，以避开固定支架4的螺栓杆件41。设备安装面板7的边缘也开有圆形缺口，以避开固定支架4的螺栓杆件41。

从图6~9的装置装配示意图上可以看到，本发明装置的组装过程为：

a）将气囊隔振器2和6分别装配至活动支架3的两层底板35和36上；

b）将固定支架底板45与气囊隔振器6连接；

c）将固定支架面板5与气囊隔振器2连接，并将固定支架面板5装配至固定支架4上；

d）将设备安装面板7装配至活动支架3上。

本发明装置需要进行元件更换或维护时，拆解过程简述如下：

a）将设备从设备安装面板7拆除后，将设备安装面板7从活动支架3上拆卸；

b）拆卸固定支架面板5和固定支架4间的螺栓连接，然后从固定支架面板5拆卸活动支架3顶部的气囊隔振器2连接；

c）拆卸固定支架底板45和气囊隔振器6的连接；

d）拆卸活动支架3的两层底板35和36上的气囊隔振器2和6。

图10和图11为本发明装置载荷的传递示意图，从图中可以看到，本发明装置两只气囊隔振器通过上安装板22和下安装板25分别连接到固定支架4和活动支架3上，构成并联隔振器系统，和固定支架4、活动支架3一起形成隔振器组件。

Claims (5)

1.一种气囊型分级刚度双向隔振器，包括固定支架和活动支架；所述固定支架和活动支架均由互相平行的上下面板、以及位于上下面板之间起到支撑上下面板作用的杆件构成；所述活动支架的上下面板位于固定支架杆件的中部；

所述气囊型分级刚度双向隔振器还包括上下两个气囊隔振器；所述下气囊隔振器的底部固定在固定支架的下面板顶部，顶部固定在活动支架的下面板底部；所述上气囊隔振器的底部固定在活动支架上面板的顶部，顶部固定在固定支架上面板的底部；

其特征在于：

所述气囊隔振器包括气囊，所述气囊内部顶端固定一凹槽，所述气囊内部底端固定一凸出的金属橡胶块；所述凹槽和金属橡胶块之间存在缝隙、没有固定连接，所述凹槽和金属橡胶块的形状相配合；

所述固定支架的上面板上方覆盖一与其平行的设备安装面板；所述设备安装面板与固定支架的上面板没有固定连接，而是由活动支架的杆件支撑；所述活动支架的杆件穿出活动支架的上面板，延伸至固定支架上面板上方，固定连接设备安装面板。

2.根据权利要求1所述的气囊型分级刚度双向隔振器，其特征在于所述固定支架的下面板底部固定安装在隔振基座上。

3.根据权利要求1所述的气囊型分级刚度双向隔振器，其特征在于所述设备安装面板固定连接需要隔振的设备或承载元件。

4.根据权利要求2所述的气囊型分级刚度双向隔振器，其特征在于所述隔振基座固定连接需要隔振的设备或承载元件。

5.根据权利要求1所述的气囊型分级刚度双向隔振器，其特征在于所述气囊型分级刚度双向隔振器在承受载荷时，所述上下两个气囊隔振器的气囊并联提供支撑作用；当载荷使所述气囊变形增大至一定范围时，一只气囊内部的凹槽与金属橡胶块接触，所述金属橡胶块主要提供支撑作用，而另一只气囊仍能提供一定的支撑作用。