CN104948650A - 基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器 - Google Patents

基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，主要涉及精密电子设备的主动隔振领域。本发明包括装设于隔振外壳内部的三向运动块、隔振支杆、装设于隔振支杆上端的隔振平台、装设于隔振外壳与三向运动块之间的气浮阻尼系统和磁浮阻尼系统；在X、Y、Z三个方向，至少一个方向上装设有气浮阻尼系统、至少一个方向上装设有磁浮阻尼系统；X、Y、Z三个方向上的气浮阻尼系统或磁浮阻尼系统相互独立，即三个方向解耦。本发明提供了一种结构合理、气浮和磁浮组合刚度解耦、且刚度可主动调节的基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器。

Description

基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器
技术领域
本发明主要涉及精密电子设备的主动隔振领域，特指一种基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器。
背景技术
传统技术中，对电子设备通常采用被动隔振技术，即采用的隔振设备通常为钢丝绳隔振器、橡胶隔振器、金属弹簧隔振器、无谐峰隔振器等。这些隔振设备都存在一些共同的缺陷：X、Y、Z三个方向刚度差别较大，不能实现等刚度隔振；三个方向的刚度不能随着外界激励的变化而主动调节。
现有技术中，专利号为201210449640.1的文件公开了一种三向等刚度金属隔振器，通过六根设置于凸轴上的压缩螺旋弹簧实现了X、Y、Z向等刚度隔振。上述技术虽然成功解决了X、Y、Z三个方向刚度差别较大的问题，但是由于：压缩螺旋弹簧本身具有一定的抗弯曲性能，故三个方向存在刚度相互耦合；压缩螺旋弹簧的刚度基本恒定，故三个方向的刚度不能自适应的调节。因此，设计一种刚度解耦、三向等刚度、具有自适应调节刚度功能的隔振器具有重要的意义。
发明内容
本发明的发明目的：针对现有隔振器的刚度耦合、刚度不能自适应调节等存在的技术问题，本发明的目的是提供一种结构合理、气浮和磁浮组合刚度解耦、且刚度可主动调节的基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，它包括装设于隔振外壳内部的三向运动块、装设于所述三向运动块上部的隔振支杆、装设于所述隔振支杆上端的隔振平台、装设于所述隔振外壳与所述三向运动块之间的气浮阻尼系统和磁浮阻尼系统；在X、Y、Z三个方向，至少一个方向上装设有所述气浮阻尼系统、至少一个方向上装设有磁浮阻尼系统；X、Y、Z三个方向上的所述气浮阻尼系统或所述磁浮阻尼系统相互独立，即三个方向解耦。
本发明的气浮阻尼系统包括装设于所述隔振外壳外表面的风机，装设于所述隔振外壳内表面的阻尼气体缸体，装设于所述阻尼气体缸体内部的气体活塞，一端连接所述气体活塞、另一端装设有气体活塞轮的气体活塞杆；由所述气体活塞与所述阻尼气体缸体组成的阻尼系统腔体，其内部充满阻尼气体；所述风机通过开设于所述隔振外壳上的气流孔对阻尼系统腔体进行换气。
本发明的磁浮阻尼系统包括两端开口的磁流变液缸体，分别装设于所述磁流变液缸体两端的磁流变液上端盖、磁流变液下端盖，装设于所述磁流变液下端盖底部的磁浮系统轮，开设有活塞节流孔的磁流变液活塞，磁流变液活塞杆；所述磁流变液活塞将磁流变液缸体分割为两部分：磁流变液A室与磁流变液B室，位于所述磁流变液缸体内部的磁流变液通过活塞节流孔在磁流变液A室与磁流变液B室之间相互流动。
本发明的三向运动块在X、Y、Z三个方向发生位移时，所述气浮阻尼系统中气体活塞杆在所述三向运动块的外表面上自由滚动，所述磁浮阻尼系统中磁浮系统轮在所述隔振外壳相应的内表面上自由滚动；所述气浮阻尼系统通过改变所述气流孔中气流大小实现自适应刚度调节；所述磁浮阻尼系统通过磁场改变内部的磁流变液的力学性质实现自适应刚度调节。
本发明的有益效果：提出一种基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，此种隔振器采用气浮和磁浮组合技术实现了X、Y、Z三个方向刚度解耦、刚度相等、刚度主动调节。因此，本发明提出的基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器相比现有的隔振器具有更加优越的隔振性能。
附图说明
图1是本发明的Z向气浮、XY向磁浮组合的自适应等刚度隔振器的结构主视图。
图2是本发明的Z向气浮、XY向磁浮组合的自适应等刚度隔振器的结构俯视图。
图3是本发明的Z向磁浮、XY向气浮组合的自适应等刚度隔振器的结构主视图。
图4是本发明的Z向磁浮、XY向气浮组合的自适应等刚度隔振器的结构俯视图。
图5是本发明的气浮阻尼系统的结构原理示意图。
图6是本发明的磁浮阻尼系统的结构原理示意图。
图中，1—隔振外壳；2—三向运动块；31—隔振支杆；32—隔振平台；4—气浮阻尼系统；5—磁浮阻尼系统；11—气流孔；41—风机；42—阻尼气体缸体；43—气体活塞；44—气体活塞杆；45—阻尼系统腔体；46—气体活塞轮；51—磁浮系统轮；52—磁流变液下端盖；53—磁流变液缸体；54—磁流变液活塞；541—活塞节流孔；55—磁流变液上端盖；56—磁流变液活塞杆；571—磁流变液A室；572—磁流变液B室。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
结合图1和图2，作为实施实例一，本发明的基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，它包括装设于隔振外壳1内部的三向运动块2、装设于所述三向运动块2上部的隔振支杆31、装设于所述隔振支杆31上端的隔振平台32、装设于所述隔振外壳1与所述三向运动块2之间的气浮阻尼系统4和磁浮阻尼系统5；在X、Y、Z三个方向，Z向装设有所述气浮阻尼系统4，X、Y两个向装设有磁浮阻尼系统5；X、Y、Z三个方向上的所述磁浮阻尼系统5、所述磁浮阻尼系统5、所述气浮阻尼系统4三者相互独立，即三个方向解耦。
参见图1和图2，作为实施实例一，三向运动块2在X、Y、Z向发生位移时，所述磁浮阻尼系统5可以通过磁浮系统轮51在所述隔振外壳1的前、后、左、右四个内表面自由滚动，所述气浮阻尼系统4可以通过气体活塞轮46在三向运动块2的底部表面自由滚动。
结合图3和图4，作为实施实例二，本发明的本发明的基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，它包括装设于隔振外壳1内部的三向运动块2、装设于所述三向运动块2上部的隔振支杆31、装设于所述隔振支杆31上端的隔振平台32、装设于所述隔振外壳1与所述三向运动块2之间的气浮阻尼系统4和磁浮阻尼系统5；在X、Y、Z三个方向，Z向装设有所述磁浮阻尼系统4，X、Y两个向装设有气浮阻尼系统5。
参见图3和图4，作为实施实例二，三向运动块2在X、Y、Z向发生位移时，所述磁浮阻尼系统5可以通过磁浮系统轮51在所述隔振外壳1底部的内表面上自由滚动，所述气浮阻尼系统4可以通过气体活塞轮46在三向运动块2的4个侧表面自由滚动。
参见图5，本发明的气浮阻尼系统4包括装设于所述隔振外壳1外表面的风机41，装设于所述隔振外壳1内表面的阻尼气体缸体42，装设于所述阻尼气体缸体42内部的气体活塞43，一端连接所述气体活塞43、另一端装设有气体活塞轮46的气体活塞杆44；由所述气体活塞43与所述阻尼气体缸体42组成的阻尼系统腔体45，其内部充满阻尼气体；所述风机41通过开设于所述隔振外壳1上的气流孔11对阻尼系统腔体45进行换气。
参见图6，本发明的磁浮阻尼系统5包括：两端开口的磁流变液缸体53，分别装设于所述磁流变液缸体53两端的磁流变液上端盖55、磁流变液下端盖52，装设于所述磁流变液下端盖52底部的磁浮系统轮51，开设有活塞节流孔541的磁流变液活塞54，磁流变液活塞杆56；所述磁流变液活塞54将磁流变液缸体53分割为两部分：磁流变液A室571与磁流变液B室572，位于所述磁流变液缸体53内部的磁流变液通过活塞节流孔541在磁流变液A室571与磁流变液B室572之间相互流动。
本发明的气浮阻尼系统4通过改变所述气流孔11中气流大小实现自适应刚度调节；磁浮阻尼系统5通过磁场改变内部的磁流变液的力学性质实现自适应刚度调节。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的若干改进和润饰，都应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于气浮和磁浮组合三向解耦的自适应等刚度隔振器，其特征在于：包括装设于隔振外壳(1)内部的三向运动块(2)、装设于所述三向运动块(2)上部的隔振支杆(31)、装设于所述隔振支杆(31)上端的隔振平台(32)、装设于所述隔振外壳(1)与所述三向运动块(2)之间的气浮阻尼系统(4)和磁浮阻尼系统(5)；在X、Y、Z三个方向，至少一个方向上装设有所述气浮阻尼系统(4)、至少一个方向上装设有磁浮阻尼系统(5)；X、Y、Z三个方向上的所述气浮阻尼系统(4)或所述磁浮阻尼系统(5)相互独立，即三个方向解耦；所述气浮阻尼系统(4)包括装设于所述隔振外壳(1)外表面的风机(41)，装设于所述隔振外壳(1)内表面的阻尼气体缸体(42)，装设于所述阻尼气体缸体(42)内部的气体活塞(43)，一端连接所述气体活塞(43)、另一端装设有气体活塞轮(46)的气体活塞杆(44)；由所述气体活塞(43)与所述阻尼气体缸体(42)组成的阻尼系统腔体(45)，其内部充满阻尼气体；所述风机(41)通过开设于所述隔振外壳(1)上的气流孔(11)对阻尼系统腔体(45)进行换气；所述磁浮阻尼系统(5)包括两端开口的磁流变液缸体(53)，分别装设于所述磁流变液缸体(53)两端的磁流变液上端盖(55)、磁流变液下端盖(52)，装设于所述磁流变液下端盖(52)底部的磁浮系统轮(51)，开设有活塞节流孔(541)的磁流变液活塞(54)，磁流变液活塞杆(56)；所述磁流变液活塞(54)将磁流变液缸体(53)分割为两部分：磁流变液A室(571)与磁流变液B室(572)，位于所述磁流变液缸体(53)内部的磁流变液通过活塞节流孔(541)在磁流变液A室(571)与磁流变液B室(572)之间相互流动；所述三向运动块(2)在X、Y、Z三个方向发生位移时，所述气浮阻尼系统(4)中气体活塞杆(44)在所述三向运动块(2)的外表面上自由滚动，所述磁浮阻尼系统(5)中磁浮系统轮(51)在所述隔振外壳(1)相应的内表面上自由滚动；所述气浮阻尼系统(4)通过改变所述气流孔(11)中气流大小实现自适应刚度调节；所述磁浮阻尼系统(5)通过磁场改变内部的磁流变液的力学性质实现自适应刚度调节。
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