CN104100667B - 一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器 - Google Patents

Abstract

一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，包括安装轴、轴向下端限位器、轴向上端限位器、轴向减振介质、第一外壳、第二外壳、径向限位器和径向减振介质，其中轴径向减振构件为相互独立结构，轴向减振构件做成圆柱形，径向减振构件做成圆环形，轴向减振构件装入径向减振构件，本发明通过减振构件独特设计方法，可以实现多向等刚度，并且达到轴向和径向刚度调整时相互独立的目的，从根本上解决了轴径向共振频率相互耦合问题；通过控制减振构件中减振介质的密度可精确控制共振频率点，轴向和径向间的共振频率差异可控制在±0.5Hz以内，可满足各种场合车辆、船舶、飞机、火箭使用需求及各种仪表设备多向等刚度隔振和长期贮存的需要。

Description

一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器

技术领域

本发明涉及一种多向等刚度全金属减振器，特别是一种单体圆柱形结构的多向等刚度全金属减振器。

背景技术

现有的单体三向等刚度金属减振器，轴径向使用同一个减振构件，由于不同方向上的结构不同，造成不同方向上的刚度不同，三个方向的共振频率很难相互兼顾做到相同，因此，对于单体全金属减振器不同方向共振频率相差小于0.5Hz的要求，现有单体金属减振器很难满足。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，该减振器的轴向减振器和径向减振构件彼此独立，从而克服了轴径向刚度相互干扰耦合的缺点。

本发明的技术解决方案是：

本发明所述的单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，包括安装轴、轴向下端限位器、轴向减振介质、第一外壳、径向限位器、径向减振介质、轴向上端限位器和第二外壳，安装轴、轴向下端限位器、轴向上端限位器和轴向减振介质组成轴向减振构件，第一外壳、第二外壳、径向限位器和径向减振介质组成径向减振构件；

安装轴为圆柱体结构，圆柱体底部为固定圆帽、顶部为活动圆帽，固定圆帽和活动圆帽尺寸相同，直径大于安装轴的直径，轴向下端限位器和轴向上端限位器结构和尺寸相同，均为中心带圆孔的圆盘或圆盘外沿翻边结构，安装轴中圆柱体的直径与两个轴向限位器中心圆孔的直径相同，轴向下端限位器套在安装轴底部，与底部的固定圆帽贴合，轴向上端限位器套在安装轴顶部，与顶部的活动圆帽贴合；

径向限位器为空心圆柱体结构，圆柱体的内径与轴向上端限位器的外径尺寸相同，径向限位器将轴向下端限位器、安装轴和轴向上端限位器组成的整体结构套在内部，且径向限位器的轴线与安装轴的轴线重合，径向限位器的底部和顶部分别与轴向下端限位器和轴向上端限位器平齐且为活动连接，径向限位器、安装轴、轴向下端限位器和轴向上端限位器构成密闭空间，所述密闭空间中填充有轴向减振介质；

第一外壳和第二外壳结构相同，第一外壳和第二外壳可以组成一个中空圆柱体结构，第一外壳和第二外壳组成的中空圆柱体外壳将径向限位器、轴向下端限位器、安装轴和轴向上端限位器组成的整体结构套在内部，中空圆柱体外壳内腔高度与径向限位器高度一致，中空圆柱体外壳底部与安装轴底部固定圆帽平齐，定部与安装轴顶部活动圆帽平齐，第一外壳与径向限位器之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质，第二外壳与径向限位器之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质。

轴向减振构件与径向减振构件相互独立，调整减振器的轴向刚度和径向刚度时轴向减振构件和径向减振构件互不干扰。

单体圆柱形多向等刚度全金属减振器径向上的刚度相同，且通过对轴向减振介质和径向减振介质的密度调整，使轴向与径向共振频率差异控制在±0.5Hz范围以内。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)由于轴径向减振构件彼此独立，当某个方向上的减振构件受力发生形变时，另一个方向上的减振构件结构不发生形变，因此，不同方向的减振构件性能互不干扰耦合，分别调整两个减振构件的刚度使其达到使用需求，理论上可做到两个减振构件刚度一致。

(2)由于轴径向减振构件彼此独立，减振器在各个方向上刚度分别可控，做到定性、定量调整，避免了设计方案的颠覆和试验的盲目性，因此，能够量化产品研制周期，节省大量研制和试验费用，并适应于各种刚度产品的研制。

(3)由于轴径向减振构件彼此独立，不同方向上的性能由不同减振构件承担，产品出现问题时，便于问题的分解、定位和排除。

(4)由于轴径向减振构件彼此独立，制造工艺简单，产品性能和一致性容易控制，便于批量工业化生产。

附图说明

图1为本发明单体圆柱形多向等刚度全金属减振器的主视图；

图2为本发明单体圆柱形多向等刚度全金属减振器的左视图；

图3为本发明单体圆柱形多向等刚度全金属减振器的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括安装轴1、轴向下端限位器2、轴向上端限位器7、轴向减振介质3、第一外壳4、第二外壳8、径向限位器5和径向减振介质6，其中Φ为外壳的直径、H为外壳的高度，安装轴1、轴向下端限位器2、轴向上端限位器7和轴向减振介质3组成轴向减振构件，第一外壳4、第二外壳8、径向限位器5和径向减振介质6组成径向减振构件；常用的减振介质：不锈钢丝、弹簧或簧片；

安装轴1为圆柱体结构，圆柱体底部带固定圆帽，顶部带活动圆帽，固定圆帽和活动圆帽尺寸相同，直径大于安装轴1的直径，轴向下端限位器2和轴向上端限位器7结构和尺寸相同，均为中心带圆孔的圆盘结构，安装轴1中圆柱体的直径与两个轴向限位器中心圆孔的直径相同，轴向下端限位器2套在安装轴1底部，与底部的固定圆帽贴合，轴向上端限位器7套在安装轴1顶部，与顶部的活动圆帽贴合；

径向限位器5为空心圆柱体结构，圆柱体的内径与轴向上端限位器的外径尺寸相同，径向限位器5将轴向下端限位器2、安装轴1和轴向上端限位器7组成的整体结构套在内部，且径向限位器5的轴线与安装轴1的轴线重合，径向限位器5的底部和顶部分别与轴向下端限位器2和轴向上端限位器7平齐且为活动连接，径向限位器5、安装轴1、轴向下端限位器2和轴向上端限位器7构成密闭空间，所述密闭空间中填充有轴向减振介质3；

第一外壳4和第二外壳8结构相同，第一外壳4和第二外壳8组成一个中空圆柱体，第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳将径向限位器5、轴向下端限位器2、安装轴1和轴向上端限位器7组成的整体结构套在内部，中空圆柱体外壳内腔高度与径向限位器5高度一致且中空圆柱体外壳的底部与安装轴1底部的固定圆帽平齐，顶部与安装轴1底部的活动圆帽平齐，第一外壳4与径向限位器5之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质6，第二外壳8与径向限位器5之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质6。

轴向减振构件与径向减振构件相互独立，调整减振器的轴向刚度和径向刚度时轴向减振构件和径向减振构件互不干扰，由结构保证在受到轴向力时，仅轴向减振介质3受力并可发生变形，径向减振介质6不受力并不能发生变形，由结构保证在受到径向力时，仅径向减振介质6受力并可发生变形，轴向减振介质3不受力并不能发生变形。

单体圆柱形多向等刚度全金属减振器径向上的刚度相同，通过对轴向减振介质3和径向减振介质(6)的密度的精确调整，使轴向与径向共振频率差异控制在±0.5Hz范围以内。

组装后的减振器一般四个为一组，对称安装到额定负载的四角上，负载质心应与减振系统弹性中心重合，减振器的安装轴1与负载固连，第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳与振动台台面固连，也可通过过渡工装与振动台台面固连，在四个减振器的其中一个对角圆柱形空腔体外壳的固连点附近安装控制点进行平均控制，在每个减振器的安装轴1固连点附近安装响应点，按要求的正弦扫描振动条件，分别沿减振器的轴向和径向进行扫频振动试验，通过响应点比控制点的传递函数曲线，检测每个减振器在轴向和径向共振频率，当轴向共振频率低于要求值，则减振器在轴向的刚度偏低，通过增加在轴向减振介质3的密度，以提高轴向的刚度，同理，当轴向共振频率高于要求值，则减振器在轴向的刚度偏高，通过减少在轴向减振介质3的密度，以降低轴向的刚度；当径向共振频率低于要求值，则减振器在径向的刚度偏低，通过增加在径向减振介质6的密度，以提高径向的刚度，同理，当径向共振频率高于要求值，则减振器在径向的刚度偏高，通过减少在径向减振介质6的密度，以降低径向的刚度。

本发明可以作为减震器和隔振器使用，工作原理为：作为减振器使用时，当安装轴1受到向下轴向力时，安装轴1的上圆帽向下推动轴向上端限位器7压迫轴向减振介质3沿轴向向下压缩变形，由于径向限位器5的结构约束径向减振介质6不能发生变形，轴向减振完全由轴向减振介质3承担；当安装轴1受到径向力时，安装轴1推动上端限位器7径向移动，引起上端限位器7推动径向限位器5压迫径向减振介质6沿径向变形，由于轴向上端限位器7和径向限位器5的结构约束轴向减振介质3不能发生变形，径向减振完全由径向减振介质6承担；当安装轴1受到向上轴向力时，安装轴1的下圆帽向上推动轴向下端限位器2压迫轴向减振介质3沿轴向向上压缩变形，由于径向限位器5的结构约束径向减振介质6不能发生变形，轴向减振完全由轴向减振介质3承担；当安装轴1受到径向力时，安装轴1推动下端限位器2径向移动，引起下端限位器2推动径向限位器5压迫径向减振介质6沿径向变形，由于轴向下端限位器2和径向限位器5的结构约束轴向减振介质3不能发生变形，径向减振完全由径向减振介质6承担。

作为隔振器使用时，当第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳受到向上轴向力时，由于惯性力或重力作用，安装轴1的上圆帽向下推动轴向上端限位器7压迫轴向减振介质3沿轴向向下压缩变形，由于径向限位器5的结构约束径向减振介质6不能发生变形，轴向隔振完全由轴向减振介质3承担；当第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳受到径向力时，由于惯性力或重力作用，安装轴1推动上端限位器7径向移动，引起上端限位器7推动径向限位器5压迫径向减振介质6沿径向变形，由于轴向上端限位器7和径向限位器5的结构约束轴向减振介质3不能发生变形，径向减振完全由径向减振介质6承担；当第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳受到向下轴向力时，由于惯性力或重力作用，安装轴1的下圆帽向上推动轴向下端限位器2压迫轴向减振介质3沿轴向向上压缩变形，由于径向限位器5的结构约束径向减振介质6不能发生变形，轴向隔振完全由轴向减振介质3承担；当第一外壳4和第二外壳8组成的中空圆柱体外壳受到径向力时，由于惯性力或重力作用，安装轴1推动下端限位器2径向移动，引起下端限位器2推动径向限位器5压迫径向减振介质6沿径向变形，由于轴向下端限位器2和径向限位器5的结构约束轴向减振介质3不能发生变形，径向减振完全由径向减振介质6承担。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (3)

1.一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，其特征在于包括安装轴(1)、轴向下端限位器(2)、轴向减振介质(3)、第一外壳(4)、径向限位器(5)、径向减振介质(6)、轴向上端限位器(7)和第二外壳(8)；安装轴(1)、轴向下端限位器(2)、轴向上端限位器(7)和轴向减振介质(3)组成轴向减振构件，第一外壳(4)、第二外壳(8)、径向限位器(5)和径向减振介质(6)组成径向减振构件；

安装轴(1)为圆柱体，底部为固定圆帽，顶部为活动圆帽，固定圆帽和活动圆帽尺寸相同，直径均大于安装轴(1)的直径；轴向下端限位器(2)和轴向上端限位器(7)结构和尺寸相同，均为中心带圆孔的圆盘或中心带圆孔的圆盘外沿翻边结构，安装轴(1)中圆柱体的直径与两个轴向限位器中心圆孔的直径相同，轴向下端限位器(2)套在安装轴(1)底部，与底部固定圆帽贴合，轴向上端限位器(7)套在安装轴(1)顶部，与顶部活动圆帽贴合；

径向限位器(5)为空心圆柱体结构，内径与轴向下端限位器(2)的外径尺寸相同，径向限位器(5)将轴向下端限位器(2)、安装轴(1)和轴向上端限位器(7)组成的整体结构套在内部，且径向限位器(5)的轴线与安装轴(1)的轴线重合，径向限位器(5)的底部和顶部分别与轴向下端限位器(2)和轴向上端限位器(7)平齐且为活动连接，径向限位器(5)、安装轴(1)、轴向下端限位器(2)和轴向上端限位器(7)构成密闭空间，所述密闭空间中填充有轴向减振介质(3)；

第一外壳(4)和第二外壳(8)结构相同，第一外壳(4)和第二外壳(8)组成一个中空圆柱体，第一外壳(4)和第二外壳(8)组成的中空圆柱体外壳将径向限位器(5)、轴向下端限位器(2)、安装轴(1)和轴向上端限位器(7)组成的整体结构套在内部，中空圆柱体外壳内腔高度与径向限位器(5)高度一致，中空圆柱体外壳的底部与安装轴(1)底部的固定圆帽平齐，顶部与安装轴(1)顶部的活动圆帽平齐，第一外壳(4)与径向限位器(5)之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质(6)，第二外壳(8)与径向限位器(5)之间为密闭空间，其内填充有径向减振介质(6)。

2.根据权利要求1所述的一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，其特征在于：所述轴向减振构件与径向减振构件相互独立，调整减振器的轴向刚度和径向刚度时轴向减振构件和径向减振构件互不干扰。

3.根据权利要求1所述的一种单体圆柱形多向等刚度全金属减振器，其特征在于：所述单体圆柱形多向等刚度全金属减振器在径向上的刚度相同，通过对轴向减振介质(3)和径向减振介质(6)的密度调整，使轴向与径向共振频率差异控制在±0.5Hz范围以内。