CN104930100B - 高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，旨在提供一种结构紧凑、摩擦阻尼大、负载高、环境适应性好的摩擦阻尼隔振器。本发明通过下述技术方案予以实现：在振动环境中，盘压上锥体弹簧(3)和下锥体弹簧(6)左、右摩擦环片产生往复运动，轴向挤压两侧右摩擦环片(4)和左摩擦环片(9)，并在C型弹簧(10)的径向挤压作用下，驱动左右摩擦环片与上导向伞盘(1)、下导向伞盘(5)在壳体(2)内壁之间不断发生摩擦运动、将振动机械能转为热能而实现振动能量耗散减振。本发明利用截锥螺旋弹簧的低频率和对称半环减振垫的阻尼特性，既能有效抑止高频冲击时弹簧的波动，又有复合多重的隔振效果。较传统橡胶隔振器在低频条件下具有更大的阻尼。

Description

高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器

技术领域

本发明涉及应用于大量级、长时间振动环境条件下电子设备整机减振的一种高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器。

背景技术

隔振器是连接设备与支承基础的弹性-阻尼元件组合结构，用以在某一频率范围内衰减由支承基础传递到设备的振动能量。常用隔振器有金属弹簧隔振器、橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、金属丝网隔振器、钢丝绳隔振器和液体阻尼减振器等几大类，依据不同工程应用目的，选用不同隔振器，以获得不同程度的减振效果。在电子设备整机减振实践中，主要采用金属弹簧隔振器、金属丝网隔振器和橡胶隔振器。相对橡胶隔振器，金属弹簧隔振器具有环境适宜性好，减振效率高等特点，在实际电子设备减振应用更多。干摩擦阻尼弹簧隔振器属于金属弹簧隔振器的一种，它是由非金属摩擦阻尼元件、弹性元件和金属外壳组成，具有固有频率低，阻尼比大，隔振效率高，安装更换方便，自然环境适应性优良等优点，是电子设备理想的隔振产品。

在本领域已知的实施方式中，中国专利申请02219084.8公开了一种包括轴、摩擦片、钢丝网垫、压板和弹簧的摩擦阻尼减震器，其压板和轴固定连接，摩擦片为半圆形薄片，但受其摩擦阻尼结构形式限制，摩擦阻尼难以明显提高；另外，实际应用结果表明，其壳体轴向减振效果比壳体径向减振效果要差，并未真正实现X、Y、Z三轴向等效隔振。

在本领域已知的另一实施方式中，中国专利申请号03212581.X公开了一种包括壳体、摩擦顶盖、摩擦棒、摩擦板和圆柱弹簧的非线性干擦阻尼减震器，其摩擦棒和摩擦顶盖采用悬臂安装，并采用圆柱弹簧，具有圆柱壳体轴向摩擦阻尼大的优点；该专利申请的不足之处在于负载较小，圆柱壳体径向振动减振效果相对较差。在本领域已知的又一实施方式中，中国专利申请201110162082.6还公开了一种包括底座、外导向筒、内导向筒和金属橡胶(即金属丝网)的金属橡胶阻尼减震器，其金属橡胶安装于内、外导向筒之间，筒轴向减振效果较好，但存在筒体径向减振效果不佳、负载小，丝网耐磨性差等问题。这种传统的金属橡胶隔振器只能通过改变橡胶的硬度来改变刚度，从而改变系统的固有频率。对于隔振器，选定金属橡胶以后，其阻尼性能就基本确定，使用过程中无法调节。当阻尼设计过大时，其金属橡胶部分容易发热，导致局部升温过大而提前破坏。

上述专利申请公开的隔振器/减震器均难以满足现代电子设备在大量级、长时间振动环境条件下长期可靠运行的减振需求。

发明内容

本发明目的是针对上述现有技术摩擦阻尼隔振器/减震器存在的不足之处，提供一种结构紧凑、摩擦阻尼大、负载高、环境适应性优良的新型干摩擦阻尼隔振器。

本发明上述目的可以通过以下方式来实现：一种高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，包括制有端孔的柱形壳体2，带有导向轴1的导向伞盘，、摩擦环片和弹性元件支承体，其特征在于：所述弹性元件支承体是由导向轴伸出所述柱形壳体2端孔的上导向伞盘1、位于壳体下端盖7上方的下导向伞盘5和设置在上述上导向伞盘1与下导向伞盘5法兰盘之间，依靠弹性元件弹性力支撑的右摩擦环片4和左摩擦环片9，以及位于所述右摩擦环片4和左摩擦环片9之间的C型弹簧10组成的；在振动环境中，盘压上锥体弹簧3和下锥体弹簧6左、右摩擦环片产生往复运动，轴向挤压两侧右摩擦环片4和左摩擦环片9，并在C型弹簧10的径向挤压作用下，驱动右摩擦环片4、左摩擦环片9与上导向伞盘1、下导向伞盘5在壳体2内壁之间不断发生摩擦运动、将振动机械能转为热能而实现振动能量耗散，达到减振目的。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

结构紧凑，负载大，适合大量级、长时间振动环境条件下长期可靠运行。本发明采用的弹性元件支承体,通过设置在上导向伞盘1上的盘压上锥体弹簧，顶在筒轴底底锥法兰盘下方的下锥体弹簧6和设置在上述上导向伞盘1与下导向伞盘5法兰盘之间的右摩擦环片4和左摩擦环片9，增加了1倍以上的摩擦接触面积，摩擦阻尼至少至少提高20％，载荷范围广，工作寿命长，使用安全可靠。上导向伞盘1与下导向伞盘5法兰盘上，下表面的摩擦隔垫，对扰力小，重心低的设备可直接将减震器安在设备下，或者安放在隔振台座下。或隔振台座固定，下部与地基固定。

本发明利用截锥螺旋弹簧的低频率和对称半环减振垫的阻尼特性，既能有效抑止高频冲击时弹簧的波动，又有复合多重的隔振效果。通过试验证明,锲形结构的摩擦摩擦环片较传统橡胶隔振器在低频条件下具有更大的阻尼。

本发明盘压上锥体弹簧3、下锥体弹簧6为截锥螺旋弹簧，其刚度随着变形增大而增加，使得隔振器能够承受更的高负载。

本发明上导向伞盘1)底部法兰盘与下导向伞盘5法兰盘、右摩擦环片4和左摩擦环片9对称，两者之间几何结构为锲形结构，能够增加右摩擦环片与壳体2之间的正压力，明显提高摩擦阻尼，提升了隔振器振动机械能耗散能力。

本发明具有大阻尼、XYZ三方向减振效果近似相等、环境适应性好，在高低温、湿热、盐雾、霉菌等环境中均能正常工作、结构紧凑等特点，满足了大量级、长时间振动环境下的电子设备整机减振需求。

附图说明

图1是本发明高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器结构主剖视图。

图2是图1的径向剖面俯视图。

图3是本发明具体实施方式1结构主剖视图。

图4是本发明具体实施方式2结构主剖视图。

图5是本发明具体实施方式3结构主剖视图。

图6是本发明具体实施方式4结构主剖视图。

图7是本发明具体实施方式5结构俯剖视图。

图8是本发明具体实施方式6结构主剖视图。

图中：1导向伞盘，2壳体，3盘压上锥体弹簧，4右摩擦环片，5导向伞盘，6下锥体弹簧，7壳体下端盖，8中轴，9右摩擦环片，10C型弹簧，11衬套，12轴向阻尼垫圈，13第一径向阻尼锥孔圈垫，14第二径向阻尼锥孔圈垫，15阻尼垫，16摩擦环，17扇形摩擦环片，18阶梯轴，19上安装底盘，20螺母。

具体实施方式

参见图1和图2。在以下描述的实施例中，高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，采用在壳体2和壳体下端盖7之间安装上导向伞盘1、下导向伞盘5和中轴8。上导向伞盘1与下导向伞盘5之间夹持右摩擦环片4和右摩擦环片左摩擦环片9，壳体2和上导向伞盘1之间安装盘压上锥体弹簧3，壳体下端盖7和下导向伞盘5之间安装下锥体弹簧6，形成一个干摩擦阻尼隔振器。右摩擦环片4和左摩擦环片9安装于上导向伞盘1与下导向伞盘5之间，C型弹簧10安装在右摩擦环片4和左摩擦环片9之间。右摩擦环片4与左摩擦环片9对接缝设有C型弹簧10，C型弹簧10将右摩擦环片4和左摩擦环片9挤压在壳体2上。右摩擦环片4和左摩擦环片9具有锥形截面结构，上导向伞盘1与下导向伞盘5截面具有与右摩擦环片4和左摩擦环片9对应配合的锥面结构。上导向伞盘1和壳体2之间安装有盘压上锥体弹簧3，壳体下端盖7和下导向伞盘5之间安装下锥体弹簧6。盘压上锥体弹簧3和下锥体弹簧6为截锥螺旋弹簧。

上导向伞盘1与下导向伞盘5通过中轴8活动连接。中轴8为台阶轴，其中一段装配在下导向伞盘5的轴孔中，中轴8上安装有衬套11。需要振动隔离的两个对象分别与壳体下端盖7和上导向伞盘1螺纹连接。在振动环境中，盘压上锥体弹簧3和下锥体弹簧6左、右摩擦环片产生往复运动，轴向挤压两侧右摩擦环片4和左摩擦环片9，并在C型弹簧10的径向挤压作用下，驱动右摩擦环片4、左摩擦环片9与上导向伞盘1、下导向伞盘5在壳体2内壁之间不断发生摩擦运动、将振动机械能转为热能而实现振动能量耗散，达到减振目的。同时，盘压上锥体弹簧3、下锥体弹簧6为截锥螺旋弹簧，其刚度随着变形增大而增加，使得隔振器能够承受更的高负载。另外，上导向伞盘1底部法兰盘与下导向伞盘5法兰盘、右摩擦环片4和左摩擦环片9对称，两者之间几何结构为锲形结构，当上导向伞盘1承受的振动力增加时，能够增加右摩擦环片4、左摩擦环片9与壳体2之间的正压力，明显提高摩擦阻尼，提升了隔振器振动机械能耗散能力。

实际应用时，上导向伞盘1和壳体下端盖7分别与需要振动隔离的两个对象连接，在X、Y、Z三方向振动时，通过右摩擦环片4和左摩擦环片9与壳体2、上导向伞盘1、下导向伞盘5接触表面不断发生相对摩擦运动，将振动机械能通过摩擦运动转为热能而实现减振作用。

具体实施方式1：

参见图3。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，增加了位于壳体2轴孔下端与盘压上锥体弹簧3之间设有轴向阻尼垫圈12、位于盘压上锥体弹簧3腰部的第一径向阻尼锥孔圈垫13、位于下锥体弹簧6腰部的第二径向阻尼锥孔圈垫14和设置在壳体下端盖7，以及位于下锥体弹簧6锥孔中，面向中轴8底部轴端台阶的阻尼垫15。其它组成、安装与连接关系与图1、图2所示具体实施方式相同。

具体实施方式2：

参见图4。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，增加了装于右摩擦环片4、左摩擦环片9和下导向伞盘5之间，同轴装配在下导向伞盘5筒体上的摩擦环16，其它组成、安装与连接关系与图1、图2所示具体实施方式相同。

具体实施方式3：

参见图5。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，改变了下导向伞盘5和中轴8结构形式，去掉了衬套11，新增了安装于下导向伞盘5台阶孔中，装配在中轴8阶梯轴上的摩擦环16，其它组成、安装与连接关系与图1、图2所示具体实施方式相同。

具体实施方式4：

参见图6。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，改变了下导向伞盘5和中轴8结构形式，去掉了衬套11，新增的摩擦环16安装于右摩擦环片4、左摩擦环片9之间，装配在下导向伞盘5台阶轴筒体上。其它组成、安装与连接关系与图1、图2所示具体实施方式相同。

具体实施方式5：

参见图7。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，改变了右摩擦环片4、左摩擦环片9结构形式，改变了右摩擦环片4、左摩擦环片9结构形式，所述摩擦环片由按圆周三等分的扇形摩擦环片4、9、17均布在上导向伞盘1与下导向伞盘5法兰盘之间的锥形槽中。其它组成、安装与连接关系与具图1、图2所示具体实施方式相同。

具体实施方式6：

参见图8。本实施方式与图1、图2所示具体实施方式的不同点在于，改变了图1、图2具体实施方式中下导向伞盘5结构形式，去掉图1、图2具体实施方式中的安装上导向伞盘1和中轴8，新增的上安装底盘19、下导向伞盘5和螺母20安装于新增的阶梯轴18上，新增的摩擦环16安装于右摩擦环片4、左摩擦环片9之间。其它组成、安装与连接关系与具图1、图2所示具体实施方式相同。

Claims (6)

1.一种高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，包括制有端孔的柱形壳体（2），带有导向轴的导向伞盘，摩擦环片和弹性元件支承体，其特征在于：所述弹性元件支承体是由导向轴伸出所述柱形壳体（2）端孔的上导向伞盘（1）、位于壳体下端盖（7）上方的下导向伞盘（5）和设置在上述上导向伞盘（1）与下导向伞盘（5）法兰盘之间，依靠弹性元件弹性力支撑的右摩擦环片（4）和左摩擦环片（9），以及位于所述右摩擦环片（4）和左摩擦环片（9）之间的C型弹簧（10）组成的，位于壳体（2）轴孔下端与盘压上锥体弹簧（3）之间设有轴向阻尼垫圈（12）、位于盘压上锥体弹簧（3）腰部的第一径向阻尼锥孔圈垫（13）、位于下锥体弹簧（6）腰部的第二径向阻尼锥孔圈垫（14）和设置在壳体下端盖（7），以及位于下锥体弹簧（6）锥孔中，面向中轴（8）底部轴端台阶的阻尼垫（15），其中，上导向伞盘（1）底部法兰盘与下导向伞盘（5）法兰盘、右摩擦环片（4）和左摩擦环片（9）分别对称，导向伞盘与摩擦环片之间几何结构为锲形结构；上导向伞盘（1）和壳体下端盖（7）分别与需要振动隔离的两个对象连接，在X、Y、Z三方向振动时，通过右摩擦环片（4）和左摩擦环片（9）与壳体（2）、上导向伞盘1、下导向伞盘（5）接触表面不断发生相对摩擦运动；在振动环境中，盘压上锥体弹簧（3）和下锥体弹簧（6），左、右摩擦环片产生往复运动，轴向挤压两侧右摩擦环片（4）和左摩擦环片（9），并在C型弹簧（10）的径向挤压作用下，驱动右摩擦环片（4）、左摩擦环片（9）与上导向伞盘（1）、下导向伞盘（5）在壳体（2）内壁之间不断发生摩擦运动、将振动机械能转为热能而实现振动能量耗散，达到减振目的。

2.如权利要求1所述的高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，其特征在于：盘压上锥体弹簧（3）和下锥体弹簧（6）为截锥螺旋弹簧。

3.如权利要求1所述的高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，其特征在于：上导向伞盘（1）与下导向伞盘（5）通过中轴（8）活动连接。

4.如权利要求3所述的高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，其特征在于：中轴（8）为台阶轴，其中一段装配在下导向伞盘（5）的轴孔中。

5.如权利要求1所述的高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，其特征在于：下导向伞盘（5）台阶孔中安装有装配在中轴（8）阶梯轴上的摩擦环（16）。

6.如权利要求1所述的高效能干摩擦阻尼弹簧隔振器，其特征在于：摩擦环（16）安装于右摩擦环片（4）、左摩擦环片（9）之间，装配在下导向伞盘（5）台阶轴筒体上。