CN104896002A - 频率可调复合减振器 - Google Patents

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Abstract

频率可调复合减振器，包括设置在基础承载平台上的运动主机支脚和减振装置；所述减振装置分为上部减振装置和下部减振装置，所述减振装置设于具有内部腔体的基座，用于抑制低频振动的所述上部减振装置与用于吸收额外高频振动的所述下部减振装置串接；所述上部减振装置包括基于柔性铰链组的弹性构件和预应力调节装置，所述柔性铰链组设置在所述基座的内部腔体，用于调节所述柔性铰链组固有频率的所述预应力调节装置与所述柔性铰链组连接，所述运动主机支脚固定在所述柔性铰链组的承重部。整个柔性铰链组的固有频率发生改变，实现不同质量、不同激励频率振动系统高、低频段的有效隔离，结构简单，调节方便，成本不高。

Description

频率可调复合减振器
技术领域
本发明涉及减振装置领域，特别是一种频率可调复合减振器。
背景技术
减振器主要用于减小振动源的振动输出，从而减低噪音以及对其他部件的冲击。常见的减振器多为刚度不可调节型，即减振器的固有频率固定，不可调节。在实际的工程应用中，上述刚度频率等动态特性不可调的减振器往往存在诸多不便。例如，大型设备的振动特性与其所安放的平台有很大关系，采用刚度不可调节型减振器可能导致设备在实际使用场合无法达到原有的设计指标。采用多组不同刚度规格的减振器来现场匹配的方式又会给实际设备的安装调试带来诸多困难。由此，刚度频率等动态特性可调的减振器有助于规避上述问题。
专利201410169456.0中公开的可调式减振器，其实现形式为传统的弹性元件并联，需要设置多组弹性元件以及配套的调控器，成本较高，且该形式的减振器不能实现减振器工作刚度的连续可调，只能实现预设的离散工作刚度调节。
专利201410299504.8中公开的复合型吸振器，其存在的主要不足有：(1)刚度调节单元采用磁流变弹性体，控制较为复杂，成本较高；(2)质量调节单元采用液体泵来改变液体储量进而改变质量的方式，调节单元的响应时间较长，且需要额外增加储水箱等笨重部件，不利于其在工程中的使用，导致其适用范围有限。
专利201410462858.X中公开的减震器存在的主要问题为：采用磁流变弹性体方式调节刚度，对控制系统的要求较高，且整体成本较高，限制了其使用范围。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种频率可调复合型减振器，采用低成本的调节方案来实现较宽频带内高低频率的复合减振。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
频率可调复合减振器，包括设置在基础承载平台上的运动主机支脚和减振装置；所述减振装置分为上部减振装置和下部减振装置，所述减振装置设于具有内部腔体的基座，用于抑制低频振动的所述上部减振装置与用于吸收额外高频振动的所述下部减振装置串接；
所述上部减振装置包括柔性铰链组和预应力调节装置，所述柔性铰链组设置在所述基座的内部腔体，用于调节所述柔性铰链组固有频率的所述预应力调节装置与所述柔性铰链组连接，所述运动主机支脚固定在所述柔性铰链组的承重部。
进一步的：所述柔性铰链组包括纵向设置的连接侧板和横向设置在所述基座内的弹性钢片，所述连接侧板分别固定在所述弹性钢片的两端，所述预应力调节装置通过调节所述连接侧板与所述基座的内侧壁之间的距离，在弹性钢片上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
进一步的：所述预应力调节装置包括调节螺栓，所述调节螺栓依次穿过所述基座的侧壁和所述连接侧板。
进一步的：所述预应力调节装置包括丝杆和旋转电机，所述丝杆依次穿过所述基座的侧壁和所述连接侧板，所述旋转电机驱动所述丝杆作旋转运动。
进一步的：所述柔性铰链组设置在安装框的内部空腔，所述安装框固定在所述基座的内部腔体上部；所述预应力调节装置通过调节所述连接侧板与安装框的内侧壁之间的距离，在弹性钢片上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
进一步的：所述安装框的底板靠近所述连接侧板的两侧设有限位槽，所述限位槽的底面低于所述安装框的地面，所述限位槽在弹性钢片长度方向的宽度大于所述连接侧板的厚度。
进一步的：所述下部减振装置为阻尼元件。
进一步的：设有不施加初始预紧力的防脱螺栓，防脱螺栓依次穿过运动主机支脚、柔性铰链组、下部减振装置、基座的底板和基础承载平台后通过防脱螺母固定。
进一步的，所述基座的底部设有基座固定螺栓，所述基座固定螺栓依次穿过所述基座的底板和基础承载平台。
本发明的有益效果：通过所述预应力调节装置通过调节所述连接侧板与所述基座的内侧壁之间的距离，则弹性钢片两端的连接侧板之间的距离随之被改变，连带的弹性钢片的变形程度会发生改变，则整个柔性铰链组的固有频率发生改变，实现不同质量、不同激励频率振动系统高、低频段的有效隔离，结构简单，调节方便，成本不高。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的整体轴测图；
图2是本发明的一个实施例的轴侧1/4剖视图；
图3是本发明的一个实施例的正面剖视图。
其中：运动主机支脚1；
柔性铰链组201，连接侧板2011，弹性钢片2012；安装框202，预应力调节装置203；
基座301，基座固定螺栓302；
阻尼元件4，防脱螺栓5，基础承载平台6，限位槽7。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，频率可调复合减振器，包括设置在基础承载平台6上的运动主机支脚1和减振装置；所述减振装置分为上部减振装置和下部减振装置，所述减振装置设于具有内部腔体的基座301，用于抑制低频振动的所述上部减振装置与用于吸收额外高频振动的所述下部减振装置串接；
如图2及图3所示，所述上部减振装置包括柔性铰链组201和预应力调节装置203，所述柔性铰链组201设置在所述基座301的内部腔体，用于调节所述柔性铰链组201固有频率的所述预应力调节装置203与所述柔性铰链组201连接，所述运动主机支脚1固定在所述柔性铰链组201的承重部。
不论阻尼大小，欲得隔振效果，频率比需要满足条件：
其中，ω为激励频率，ωn为固有频率；
即其中，k为刚度，m为质量；
因此，欲得到较好的隔振效果，应采用刚性系数较低的隔振器或适当加大机器底座的质量；λ的值越大，隔振效果越好，而在实际应用中常取λ＝2.5～5。
然而，由于被减振设备的质量和激励频率往往是未知的，因此，传统刚度固定的减振器不能只能适应于特定的质量的设备和激励频率，无法满足质量和驱动频率变化的要求。本发明通过对柔性铰链刚度的调节，进而调节系统的固有频率，适应不同质量、不同激励频率工况下的减振性能要求。
本发明中，通过预应力调节装置203调节柔性铰链组201的固有频率，用于适应不同质量，不同激励频率的低频隔振要求；所述柔性铰链组201置于基座301的内部腔体，基座301内部腔体的侧壁用于承载调节力和对振幅进行限位，防止柔性铰链失效；而下部减振装置设于基座301内部空腔的下部，用于吸收高频振动能量；本技术方案中，通过频率可调和高频减振装置吸振，实现不同质量、不同激励频率振动系统高、低频段的有效隔离，操作简单，成本低。
所述柔性铰链组201包括纵向设置的连接侧板2011和横向设置在所述基座301内的弹性钢片2012，所述连接侧板2011分别固定在所述弹性钢片2012的两端，所述预应力调节装置203通过调节所述连接侧板2011与所述基座301的内侧壁之间的距离，在弹性钢片2012上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
通过所述预应力调节装置203通过调节所述连接侧板2011与所述基座301的内侧壁之间的距离，则弹性钢片2012两端的连接侧板2011之间的距离随之被改变，连带的弹性钢片2012的变形程度会发生改变，则整个柔性铰链组201的固有频率发生改变，实现不同质量、不同激励频率振动系统高、低频段的有效隔离，结构简单，调节方便，成本不高。
所述预应力调节装置203从弹性钢片2012两端或一端的调节所述连接侧板2011与所述基座301的内侧壁之间的距离，使得弹性钢片2012的变形程度发生改变即可，调节方式灵活简单。
且本实施例中，连接侧板2011和弹性钢片2012为一体式结构，由整块材料经过铣削、电火花加工等方式获取，避免了零件的装配误差，可以提高运动精度。
所述预应力调节装置203包括调节螺栓，所述调节螺栓依次穿过所述基座301的侧壁和所述连接侧板2011。
预应力调节装置203的一种实施例结构，调节螺栓的大端位于所述基座301的外侧壁，小端依次穿过基座301的侧壁和所述连接侧板2011，手动调节弹性钢片2012两端的调节螺栓向基座301的内侧方向旋进时，连接侧板2011向远离基座301内侧壁的方向运动，弹性钢片2012受到由两端向内的挤压力，刚度变大；反之则刚度变小，而系统的固有频率受刚度这一系统的固有特性影响，刚度改变，固有频率也会随之改变，手动调节，灵活方便。
所述预应力调节装置203包括丝杆和旋转电机，所述丝杆依次穿过所述基座301的侧壁和所述连接侧板，所述旋转电机驱动所述丝杆作旋转运动。
预应力调节装置203的另一种实施例结构，丝杆依次穿过所述基座301的侧壁和所述连接侧板2011，丝杆与所述连接侧板2011之间为螺纹连接，旋转电机驱动所述丝杆转动，使得连接侧板2011向远离基座301内侧壁的方向运动，弹性钢片2012受到由两端向内的挤压力，刚度变大；反之则刚度变小，而系统的固有频率受刚度这一系统的固有特性影响，刚度改变，固有频率也会随之改变，驱动电机调节，自动调节精度高。
所述柔性铰链组201设置在安装框202的内部空腔，所述安装框202固定在所述基座301的内部腔体上部；所述预应力调节装置203通过调节所述连接侧板2011与安装框202的内侧壁之间的距离，在弹性钢片2012上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
将柔性铰链组201设置在安装框202内，预应力调节装置203调节所述连接侧板2011与安装框202的内侧壁之间的距离即可，安装时，将安装框202放入基座301的内部腔体即可，方便且安装准确，保证频率调节和减振的效果。
所述安装框202的底板靠近所述连接侧板2011的两侧设有限位槽7，所述限位槽7的底面低于所述安装框202的地面，所述限位槽7在弹性钢片2012长度方向的宽度大于所述连接侧板2011的厚度。
限位槽7方便了连接侧板2011安装时定位，在通过连接侧板2011进行调节时，也限制了连接侧板2011的活动范围，避免了弹性钢片2012发生过大的变形使得减振效果不佳。
所述下部减振装置为阻尼元件。
下减振装置为吸收高频的阻尼元件，直接设置在基座301的内部腔体，与上部减振装置连接成二级隔振系统，减振效果最佳。
设有不施加初始预紧力的防脱螺栓5，防脱螺栓5依次穿过运动主机支脚1、柔性铰链组201、下部减振装置4、基座301的底板和基础承载平台6后通过防脱螺母固定。
通过依次穿过运动主机支脚1、柔性铰链组201、下部减振装置4、基座301的底板和基础承载平台6的防脱螺栓5，将柔性铰链组201和下部减振装置4串联后固定在基座301内，且防脱螺栓5是不施加初始预紧力的，主要用于防止在极端情况下运动主机支脚1的意外脱离。
而本实施例中，运动主机支脚1设有供防脱螺栓5穿过的中空腔体，运动主机支脚1插入所述柔性铰链组201的承重部后，防脱螺栓5插入运功主机支脚1的中空腔体，再依次穿过下部减振装置4、基座301的底板和基础承载平台6后通过防脱螺母固定，结构紧凑，安装方便。
所述基座301的底部设有基座固定螺栓302，所述基座固定螺栓302依次穿过所述基座301的底板和基础承载平台6。
通过基座固定螺栓302将基座301固定，放置在极端情况下运动主机支脚1及整个减振装置的意外脱离，保证其使用。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.频率可调复合减振器，包括设置在基础承载平台上的运动主机支脚和减振装置，其特征在于：所述减振装置分为上部减振装置和下部减振装置，所述减振装置设于具有内部腔体的基座，用于抑制低频振动的所述上部减振装置与用于吸收额外高频振动的所述下部减振装置串接；
所述上部减振装置包括柔性铰链组和预应力调节装置，所述柔性铰链组设置在所述基座的内部腔体，用于调节所述柔性铰链组固有频率的所述预应力调节装置与所述柔性铰链组连接，所述运动主机支脚固定在所述柔性铰链组的承重部。
2.根据权利要求1所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述柔性铰链组包括纵向设置的连接侧板和横向设置在所述基座内的弹性钢片，所述连接侧板分别固定在所述弹性钢片的两端，所述预应力调节装置通过调节所述连接侧板与所述基座的内侧壁之间的距离，在弹性钢片上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
3.根据权利要求2所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述预应力调节装置包括调节螺栓，所述调节螺栓依次穿过所述基座的侧壁和所述连接侧板。
4.根据权利要求2所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述预应力调节装置包括丝杆和旋转电机，所述丝杆依次穿过所述基座的侧壁和所述连接侧板，所述旋转电机驱动所述丝杆作旋转运动。
5.根据权利要求2所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述柔性铰链组设置在安装框的内部空腔，所述安装框固定在所述基座的内部腔体上部；所述预应力调节装置通过调节所述连接侧板与安装框的内侧壁之间的距离，在弹性钢片上产生应力而改变所述柔性铰链组的刚度和固有频率。
6.根据权利要求5所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述安装框的底板靠近所述连接侧板的两侧设有限位槽，所述限位槽的底面低于所述安装框的地面，所述限位槽在弹性钢片长度方向的宽度大于所述连接侧板的厚度。
7.根据权利要求1所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述下部减振装置为阻尼元件。
8.根据权利要求1所述的频率可调复合减振器，其特征在于：设有不施加初始预紧力的防脱螺栓，防脱螺栓依次穿过运动主机支脚、柔性铰链组、下部减振装置、基座的底板和基础承载平台后通过防脱螺母固定。
9.根据权利要求1所述的频率可调复合减振器，其特征在于：所述基座的底部设有基座固定螺栓，所述基座固定螺栓依次穿过所述基座的底板和基础承载平台。
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