CN104154170B - 一种基于并联机构的多维减振平台 - Google Patents
一种基于并联机构的多维减振平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于并联机构的多维减振平台，通过设置一定的结构参数，可实现该隔振平台在其平衡位置的准零刚度和平衡位置附近的非线性刚度，能解决传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题；刚度、阻尼都可简便调节，适用于宽频域隔振，具有良好的工程适用性；在具有较高支承刚度的同时，还具有很低的运动刚度，静态变形量小，动态固有频率低，隔振效果好；通过刚度、阻尼的灵活调节，可解决制约传统隔振系统的固有矛盾，即低频振动传递率与高频振动衰减率的矛盾；通过减振器弹簧底座高度的调节，能够改变整个平台的高度和静平衡位置，可以适应不同重量的隔振物体。
Description
技术领域
本发明属于机械工程领域的技术领域，涉及机械工程中的减振、隔振技术，尤其涉及一种基于并联机构的多维减振平台。
背景技术
为了克服系统刚度和静态位移之间的矛盾，隔振系统应同时具有较高的静态刚度和较低的动态刚度。较高的静态刚度保证系统承载能力较大，静态位移较小；较低的动态刚度保证系统固有频率较低，低频隔振效果较好。传统的被动隔振系统在外界激励频率大于隔振系统本身固有频率的倍时，才能起到隔振作用。这种隔振系统可以较好地隔离激励频率大于倍系统固有频率的中、高频振动，但隔离激励频率小于倍系统固有频率的低频振动尤其是超低频振动的能力较差。
为了提高被动隔振系统隔离低频和超低频振动的能力，应降低隔振系统的固有频率，通常有两种办法：一是减小隔振系统的刚度；二是增加配重。但对于垂直隔振系统，减小刚度会使隔振系统的静态位移增大和稳定性下降；而增加配重显然是最后的选择，只有在万不得已的情况下才采用，且应用场合有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于并联机构的多维减振平台，使三自由度并联机构减振平台兼备较高静态刚度和较低动态刚度、且阻尼刚度可调，可实现准零刚度特性的，能宽频域隔振的多维隔振平台。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于并联机构的多维减振平台，包括有支撑框架、动平台和液力减振器，所述支撑框架包括有支撑框架上板和支撑框架下板，所述支撑框架上板和支撑框架下板通过支腿连接在一起，所述支撑框架上板的中心部位设置有导向筒，所述导向筒通过虎克铰连接在动平台上，所述支撑框架上板上设置有轮幅，所述轮幅上设置有铰链支架，所述支撑框架下板设有与所述的支撑框架上板同等数目的轮辐，所述支撑框架下板的轮幅上设置有固定杆槽，所述固定杆槽上连接有支腿，所述液力减振器连接在支撑框架上板和动平台之间。
进一步改进在于：所述液力减振器至少设置有两个，所述支腿至少设置有三个，且支腿包括有上调节支腿、第一调节关节、第二调节关节和下调节支腿，所述上调节支腿连接在支撑框架上板上，下调节支腿连接在支撑框架下板上，所述上调节支腿与下调节支腿之间自上往下依次设置有第一调节关节与第二调节关节。
进一步改进在于：所述液力减振器包括有底座、调节阀组件、减振器弹簧、底阀组件、活塞组件、工作缸、储油缸、活塞杆、导向座、油封、封盖、减振器弹簧固定座与回油管。
进一步改进在于：所述动平台的四个端角上设置有与液力减振器的底端连接的球壳，所述液力减振器的活塞杆与支撑框架上板通过铰接连接，且导向筒下端设置有虎克铰的上叉形铰链座，动平台的中心部位设置有虎克铰的下叉形铰链座。
本发明的有益效果是：1、设置一定的结构参数，可实现该隔振平台在其平衡位置的准零刚度和平衡位置附近的非线性刚度，能解决传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题；
2、刚度、阻尼都可简便调节，适用于宽频域隔振，具有良好的工程适用性；
3、在具有较高支承刚度的同时，还具有很低的运动刚度，静态变形量小，动态固有频率低，隔振效果好；
4、通过刚度、阻尼的灵活调节，可解决制约传统隔振系统的固有矛盾，即低频振动传递率与高频振动衰减率的矛盾；
5、通过减振器弹簧底座高度的调节，能够改变整个平台的高度和静平衡位置，可以适应不同重量的隔振物体。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的导向筒的轴测图。
图3为本发明的虎克铰的轴测图。
图4为本发明的液力减振器的轴测图。
图5本发明的液力减振器剖视图。
图6本发明的液力减振器中调节阀组件的轴测图。
图7本发明的液力减振器中底阀组件主视图。
图8本发明的液力减振器中底阀本体的轴侧图。
图9本发明的液力减振器中底阀本体的剖视图。
图10本发明的液力减振器中活塞的轴侧图。
图11本发明的液力减振器中活塞本体的剖视图。
图12本发明的液力减振器中储油缸的剖视（局部放大）图。
图13本发明的液力减振器中活塞杆的轴侧图。
图14本发明的液力减振器中的导向座的正视图。
图15本发明的液力减振器中的导向座的剖视图。
图16本发明的液力减振器中底座的剖视图。
图17本发明的液力减振器中底座的装配图。
图18本发明的动平台的轴侧图。
图19本发明的支撑框架上板的轴侧图。
图20本发明的骨架图。
图21是本发明的油封的轴侧图。
其中：1-支撑框架，2-动平台，3-液力减振器，4-支撑框架上板，5-支撑框架下板，6-支腿，7-导向筒，8-虎克铰，9-轮辐，10-固定杆槽，11-上调节支腿，12-第一调节关节，13-第二调节关节，14-下调节支腿，15-底座，16-调节阀组件，17-减振器弹簧，18-底阀组件，19-活塞组件，20-工作缸，21-储油缸，22-活塞杆，23-导向座，24-油封，25-封盖，26-减振器弹簧固定座，27-回油管，28-外螺纹，29-节流锥腔，30-回油管腔，31-油道，32-阻尼锥孔，33-限压弹簧，34-调节阀固定套，35-调节阀丝杆，36-调节阀节流锥，37-底阀本体，38-压缩阀，39-补偿阀，40-底阀垫片，41-蝶形弹簧流通阀，42-连接螺栓螺母，43-活塞，44-流通阀，45-复原阀，46-减振器固定销孔，47-减振器弹簧固定座销孔，48-活塞杆固定销孔，49-活塞回油杆腔，50-活塞杆通孔，51-球壳，52-上叉形铰链座，53-下叉形铰链座，54-下腔，55-上腔，56-铰链支架。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1、2、3、18、19、20所示，本实施例提供了一种基于并联机构的多维减振平台，包括有支撑框架1、动平台2和液力减振器3，所述支撑框架1包括有支撑框架上板4和支撑框架下板5，所述支撑框架上板4和支撑框架下板5通过支腿6连接在一起，所述支撑框架上板4的中心部位设置有导向筒7，所述导向筒7通过虎克铰8连接在动平台2上，所述支撑框架上板4上设置有轮幅9，所述轮幅9上设置有铰链支架56，所述支撑框架下板5设有与所述的支撑框架上板4同等数目的轮辐9，所述支撑框架下板5的轮幅9上设置有固定杆槽10，所述固定杆槽10上连接有支腿6，所述液力减振器3连接在支撑框架上板4和动平台2之间
如图1所示，所述液力减振器3设置有四个，所述支腿6设置有四个，且支腿6包括有上调节支腿11、第一调节关节12、第二调节关节13和下调节支腿14，所述上调节支腿11连接在支撑框架上板4上，下调节支腿14连接在支撑框架下板5上，所述上调节支腿11与下调节支腿14之间自上往下依次设置有第一调节关节12与第二调节关节13，且支撑框架下板5的直径大于支撑框架上板4的直径。
如图4、5所示，所述液力减振器3包括有底座15、调节阀组件16、减振器弹簧17、底阀组件18、活塞组件19、工作缸20、储油缸21、活塞杆22、导向座23、油封24、封盖25、减振器弹簧固定座26与回油管27、上腔55、下腔54。
如图6-17所示，所述底座15上设置有与储油缸21连接的外螺纹28，底座15内部设置有节流锥腔29、回油管腔30、油道31和阻尼锥孔32，所述调节阀组件16包括限压弹簧33、调节阀固定套34、调节阀丝杆35与调节阀节流锥36，所述调节阀组件16位于节流锥腔29内，所述调节阀节流锥36位于阻尼锥孔32内，限压弹簧33位于所述调节阀节流锥36与调节阀丝杆35之间，调节阀丝杆35与调节阀固定套34通过螺纹连接，所述调节阀固定套34与底座15连接，所述减振器弹簧17下端与储油缸21连接，上端位于减振器弹簧固定座26内。底阀组件18包括底阀本体37、压缩阀38、补偿阀39、底阀垫片40、蝶形弹簧流通阀41与螺栓螺母42，所述底阀组件18一部分位于所述工作缸20内下端，另一部分位于底座15内，所述压缩阀38与补偿阀39位于底阀本体37内，所述底阀垫片40位于底阀本体37下端面，所述蝶形弹簧流通阀41位于底阀本体37上端面，所述螺栓螺母42连接贯穿底阀本体37、底阀垫片40和蝶形弹簧流通阀41的中心孔。所述活塞组件19位于工作缸20内，活塞组件19包括有活塞43以及内部的流通阀44和复原阀45，所述活塞杆22上设有减振器固定销孔46和减振器弹簧固定座销孔47，所述活塞杆22下端与活塞43连接，上端设有与轮幅9外端配合的销孔48，所述导向座23位于工作缸20的上端，所述导向座23的中心设有活塞杆通孔50，所述导向座23内设有油路a、油路b与活塞回油杆腔49，所述油封24位于储油缸21的上端，所述油封24的中心设有活塞杆通孔50，所述回油管27一端位于底座15内的回油管腔30，另一端位于导向座23内的活塞回油杆腔49。
所述动平台2的四个端角上设置有与液力减振器3的底端连接的球壳51，所述液力减振器3的活塞杆22与支撑框架上板4通过铰接连接，且导向筒7下端设置有虎克铰8的上叉形铰链座52，动平台2的中心部位设置有虎克铰8的下叉形铰链座53。
所述的液力减振器3工作时，通过扭转调节阀丝杆35可以改变液力减振器3的阻尼力大小，向外调节调节阀丝杆35时，调节阀节流锥36与所述的阻尼锥孔32之间的缝隙加大，从而可以使阻尼力减小，反向调节时，所述的调节阀节流锥36与所述的阻尼锥孔32之间的缝隙减小，从而可以使阻尼力增大。
所述的液力减振器3处于拉伸行程时，所述的活塞组件19相对工作缸20向上运动，此时，工作缸20上腔54油压逐渐升高，上腔54的油液通过导向座23的油路a与油路b，流入活塞回油杆腔49。随着活塞43运动速度的不断增大，上下腔的压差也迅速提高，当压差作用在蝶形弹簧流通阀41上的力达到蝶形弹簧流通阀41的预紧力时，底阀垫片40开启。由于活塞杆22的存在，自上腔55流来的油液不足以充满下腔54所增加的体积，于是补偿阀39打开，油液经补偿阀39从储油缸21流向工作缸20下腔54。底阀组件18上的补偿阀39的流通面积大于活塞43上的复原阀45的流通面积，而且补偿阀39的弹簧预紧力小于复原阀45的弹簧预紧力。所述的液力减振器3处于压缩行程时，活塞组件19相对工作缸20向下运动，此时下腔54容积减小，油压升高，油液经流通阀44流到上腔55。由于上腔55被活塞杆22占去一部分体积，上腔55内增加的容积小于下腔54减小的容积，故还有一部分油液推开压缩阀38，流回储油缸21。
整个平台工作时，先根据减振物体的重量，调节支撑框架的高度与内部空间，使动平台具有需要的工作空间；再根据外界振源激励情况，调节液力减振器的阻尼与刚度；若激振频率非常低，可加大阻尼，使平台刚度趋向于零刚度，达到准零刚度。这样，可以使平台达到最佳的隔振效果。
Claims (2)
1.一种基于并联机构的多维减振平台，包括有支撑框架（1）、动平台（2）和液力减振器（3），其特征在于：所述支撑框架（1）包括有支撑框架上板（4）和支撑框架下板（5），所述支撑框架上板（4）和支撑框架下板（5）通过支腿（6）连接在一起，所述支撑框架上板（4）的中心部位设置有导向筒（7），所述导向筒（7）通过虎克铰（8）连接在动平台（2）上，所述支撑框架上板（4）上设置有轮幅（9），所述轮幅（9）上设置有铰链支架（56），所述支撑框架下板（5）设有与所述的支撑框架上板（4）同等数目的轮辐（9），所述支撑框架下板（5）的轮幅（9）上设置有固定杆槽（10），所述固定杆槽（10）上连接有支腿（6），所述液力减振器（3）连接在支撑框架上板（4）和动平台（2）之间，所述液力减振器（3）至少设置有两个，所述支腿（6）至少设置有三个，且支腿（6）包括有上调节支腿（11）、第一调节关节（12）、第二调节关节（13）和下调节支腿（14），所述上调节支腿（11）连接在支撑框架上板（4）上，下调节支腿（14）连接在支撑框架下板（5）上，所述上调节支腿（11）与下调节支腿（14）之间自上往下依次设置有第一调节关节（12）与第二调节关节（13），且支撑框架下板（5）的直径大于支撑框架上板（4）的直径，所述动平台（2）的四个端角上设置有与液力减振器（3）的底端连接的球壳（51），所述液力减振器（3）的活塞杆（22）与支撑框架上板（4）通过铰接连接，且导向筒（7）下端设置有虎克铰（8）的上叉形铰链座（52），动平台（2）的中心部位设置有虎克铰（8）的下叉形铰链座（53）。
2.如权利要求1所述一种基于并联机构的多维减振平台，其特征在于：所述液力减振器（3）包括有底座（15）、调节阀组件（16）、减振器弹簧（17）、底阀组件（18）、活塞组件（19）、工作缸（20）、储油缸（21）、活塞杆（22）、导向座（23）、油封（24）、封盖（25）、减振器弹簧固定座（26）与回油管（27），所述底座（15）上设置有与储油缸（21）连接的外螺纹（28），底座（15）内部设置有节流锥腔（29）、回油管腔（30）、油道（31）和阻尼锥孔（32），所述调节阀组件（16）包括限压弹簧（33）、调节阀固定套（34）、调节阀丝杆（35）与调节阀节流锥（36），所述调节阀组件（16）位于节流锥腔（29）内，所述调节阀节流锥（36）位于阻尼锥孔（32）内，限压弹簧（33）位于所述调节阀节流锥（36）与调节阀丝杆（35）之间，调节阀丝杆（35）与调节阀固定套（34）通过螺纹连接，所述调节阀固定套（34）与底座（15）连接，所述减振器弹簧（17）下端与储油缸（21）连接，上端位于减振器弹簧固定座（26）内，底阀组件（18）包括底阀本体（37）、压缩阀（38）、补偿阀（39）、底阀垫片（40）、蝶形弹簧流通阀（41）与螺栓螺母（42），所述底阀组件（18）一部分位于所述工作缸（20）内下端，另一部分位于底座（15）内，所述压缩阀（38）与补偿阀（39）位于底阀本体（37）内，所述底阀垫片（40）位于底阀本体（37）下端面，所述蝶形弹簧流通阀（41）位于底阀本体（37）上端面，所述螺栓螺母（42）连接贯穿底阀本体（37）、底阀垫片（40）和蝶形弹簧流通阀（41）的中心孔，所述活塞组件（19）位于工作缸（20）内，活塞组件（19）包括有活塞（43）以及内部的流通阀（44）和复原阀（45），所述活塞杆（22）上设有减振器固定销孔（46）和减振器弹簧固定座销孔（47），所述活塞杆（22）下端与活塞（43）连接，上端设有与轮幅（9）外端配合的销孔（48），所述导向座（23）位于工作缸（20）的上端，所述导向座（23）的中心设有活塞杆通孔(50)，所述导向座(23)内设有油路a、油路b与活塞回油杆腔(49)，所述油封(24)位于储油缸(21)的上端，所述油封（24）的中心设有活塞杆通孔(50)，所述回油管（27）一端位于底座（15）内的回油管腔（30），另一端位于导向座（23）内的活塞回油杆腔（49）。
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