CN105065526A - 一种可灵活调节的准零刚度减振平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可灵活调节的准零刚度减振平台，包括定平台、动平台、减振组件和推力组件；减振组件与定平台和动平台连接，推力组件是设置于定平台上，且用于对动平台施加推力，推力组件在动平台周围设有多个。本发明的减振平台可实现该减振平台在其静平衡位置的准零刚度和静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，可解决制约传统隔振系统的固有矛盾，还可以解决低频振动传递率与高频振动衰减率之间的难题。

Description

一种可灵活调节的准零刚度减振平台

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，尤其涉及一种具有准零刚度的减振平台。

背景技术

根据振动理论，传统的被动隔振系统起始隔振频率是系统自身固有频率的倍。若想实现0.5～70Hz范围内的低频、超低频和宽频域隔振，只能减小系统自身的固有频率，但系统固有频率与刚度相关，减小固有频率就要降低系统刚度。系统刚度低将导致弹性元件的变形增大，造成系统承载能力变弱，出现新的矛盾。同时，由于生产发展和科学实验的需要，精密机械系统对限制振动干扰的要求越来越高，为了提升精度，只能加大刚度，但刚度增加，系统固有频率也增加，不利于小于倍系统固有频率范围内的隔振。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。随着对隔振系统深入研究发现，准零刚度隔振系统具有高静低动的优良特性，可实现系统固有频率较低的同时，具有大刚度(大的承载能力)。

发明内容

本发明提供一种兼备较高静态刚度和较低动态刚度，并可实现准零刚度特性且准零刚度可调的宽频域隔振的准零刚度减振平台。。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种可灵活调节的准零刚度减振平台，包括：

定平台；

动平台；

减振组件，其与定平台和动平台连接；以及

推力组件，其设置于定平台上，且用于对动平台施加推力；推力组件在动平台周围设有多个。

所述减振组件的下端与所述定平台转动连接，上端插入所述动平台内部且与动平台连接。

所述减振组件包括减振器、减振弹簧、设置于减振器的活塞杆上的上弹簧座和设置于减振器的缸体上的下弹簧座，减振弹簧套设于减振器上且位于上弹簧座与下弹簧座之间。

所述减振器的缸体下端与所述定平台转动连接，所述上弹簧座与所述动平台固定连接。

所述动平台的内部中心具有容纳所述减振组件的中心孔，所述上弹簧座在中心孔中与动平台固定连接。

所述推力组件包括设置于所述定平台上的推力组件座和可移动的设置于推力组件座上的推杆。

所述推力组件座为两端开口、内部中空的结构，所述推力组件还包括设置于推力组件座内腔中的推力弹簧和插入推力组件座内且与推力组件座为螺纹连接的调节螺钉，所述推杆插入推力组件座内，推力弹簧位于推杆与调节螺钉之间。

所述推力组件座的内腔中还设有分别位于所述推力弹簧与所述调节螺钉之间、所述推力弹簧与所述推杆之间的内弹簧座。

所述推杆一端插入所述推力组件座内，另一端设有与所述动平台接触的滚轮。

所述动平台的外表面具有与所述推力组件接触的弧形面。

本发明的减振平台具有的有益效果是：

1、通过设置合理的结构参数，可实现该减振平台在其静平衡位置的准零刚度和静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、微幅振动时(如1mm甚至0.1mm的振幅)，现有技术中采用斜置弹簧准零刚度隔振器由于斜置弹簧摆角太小，负刚度机构尚未能起作用，导致达不到预期的隔振效果。而本发明的减振平台采用滚球机构代替斜置弹簧，当产生微幅振动时，负刚度机构便能立即介入，从而保证了对微幅振动的有效隔振。

3、减振弹簧便于更换，即系统刚度可简便调节，适用于不同质量物体隔振，具有良好的工程适用性；

4、该减振平台具有高静低动的优良特性，可解决制约传统隔振系统的固有矛盾，还可以解决低频振动传递率与高频振动衰减率之间的难题。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明减振平台的结构示意图；

图2是定平台的结构示意图；

图3是推力组件的结构示意图；

图4是推力组件的剖视图；

图5是减振组件的结构示意图；

图6是动平台的1/4剖视图；

图7是安装板的1/4剖视图；

图中标记为：

1、底座；2、支撑杆；3、支座；4、螺栓；5、推力组件座；6、动平台；7、螺栓；8、上弹簧座；9、减振弹簧；10、调节螺钉；11、下弹簧座；12、调节环；13、外螺纹；14、安装孔；15、螺栓；16、辐板；17、铰链座；18、螺纹孔；19、安装架；20、滚轮；21、滚轮轴；22、内弹簧座；23、推力弹簧；24、内弹簧座；25、安装孔；26、螺母；27、减振器；28、接触面；29、中心孔；30、沉孔；31、螺纹孔；32、螺纹孔；33、安装板；34、沉孔；35、T型槽；36、内六角螺栓；37、推杆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图7所示，本发明提供了一种可灵活调节的准零刚度减振平台，包括定平台、动平台6、减振组件和推力组件。减振组件与定平台和动平台6连接，推力组件是设置于定平台上，推力组件用于对动平台6施加推力，而且推力组件在动平台6周围设有多个。

具体地说，动平台6为相对定平台可垂向移动，动平台6是用于承载隔振物体。如图1和图2所示，定平台包括底座1、与底座1连接的辐板16和与辐板16连接的支撑杆2，减振组件的下端在底座1的中心处与底座1连接，辐板16和支撑杆2在底座1周围布置有多个。支撑杆2是用于安装推力组件，在本实施例中，支撑杆2为开口朝向推力组件的U型结构。辐板16用于连接支撑杆2和底座1，形成一体结构的定平台。辐板16为沿水平方向延伸设置时，支撑杆2的下端与辐板16的端部固定连接，辐板16的另一端与底座1固定连接，推力组件与支撑杆2的上端固定连接。

如图1所示，减振组件的下端与定平台的底座1转动连接，上端插入动平台6内部且与动平台6连接。如图6所示，动平台6的内部中心具有容纳减振组件的中心孔29，中心孔29为圆孔，在动平台6和减振组件在底座1上方呈竖直状态时，底座1的中心线与动平台6的中心孔29的轴线位于同一直线。

如图6所示，动平台6内的中心孔29延伸至动平台6的底面，在底面形成让减振组件穿过的开口。在动平台6的顶面设有一个圆形的沉孔30，沉孔30与中心孔29连通且两者同轴。

如图1和图5所示，减振组件包括减振器27、减振弹簧9、设置于减振器27的活塞杆上的上弹簧座8和设置于减振器27的缸体上的下弹簧座11，减振弹簧9套设于减振器27上且位于上弹簧座8与下弹簧座11之间，上弹簧座8和下弹簧座11夹紧减振弹簧9。减振器27的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。减振器27的活塞杆穿过上弹簧座8，且活塞杆上且设置有螺母26实现活塞杆与上弹簧座8的固定连接。上弹簧座8并设置于动平台6顶部的沉孔30中，上弹簧座8通过螺栓7与动平台6固定连接，上弹簧座8上相应设有让螺栓7穿过的安装孔25，动平台6内相应设有与螺栓7配合的螺纹孔31，上弹簧座8并与动平台6的中心孔29同轴。下弹簧座11套设于减振器27的缸体上，且为沿减振器27轴向可移动的。作为优选的，减振组件还包括套设于减振器27的缸体上且与缸体为螺纹连接的调节环12，相应在减振器27的缸体的外表面设有外螺纹13，调节环12的内壁设有与外螺纹配合的内螺纹。调节环12位于动平台6的下方，下弹簧座11夹在调节环12与减振弹簧9之间，通过转动缸体上的调节环12，可以使下弹簧座11上升或下降，调节下弹簧座11与上弹簧座8之间的距离，也即可以调节减振弹簧9的弹力大小。减振弹簧9优选为圆柱螺旋弹簧，且为压缩弹簧。

如图1所示，减振器27的缸体设置有与定平台的底座1转动连接的铰链座17，铰链座17通过螺栓15与底座1顶面所设的支座转动连接，螺栓15作为销轴，相应在铰链座17上设有让螺栓15穿过的安装孔14；安装孔14的轴线与减振器27的轴向相垂直。

如图1和图4所示，推力组件包括设置于定平台的支撑杆2上的推力组件座5和可移动的设置于推力组件座5上的推杆37。推力组件座5为两端开口、内部中空的结构，推力组件还包括设置于推力组件座5的内腔中的推力弹簧23和在一端插入推力组件座5内且与推力组件座5为螺纹连接的调节螺钉10，推杆37插入推力组件座5内且从推力组件座5另一端开口向外伸出，推力弹簧23位于推杆37与调节螺钉10之间。推力弹簧23为压缩弹簧，用于对推杆37施加向外移动的推力。

作为优选的，如图1和图4所示，推杆37的一端插入推力组件座5内，另一端设有用于安装滚轮20的安装架19，滚轮20通过滚轮轴21安装于安装架19上。滚轮20为圆柱形结构，滚轮20位于推力组件座5与动平台6之间，滚轮20是用于与动平台6外表面相接触。滚轮20在安装架19上可转动的，滚轮轴21的轴线与推力组件座5的圆形内腔的轴线相垂直。

如图4所示，推力组件座5的内腔中还设有位于推力弹簧23与调节螺钉10之间的内弹簧座22和位于推力弹簧23与推杆37之间的内弹簧座24。调节螺钉10一部分插入推力组件座5内与其螺纹连接，另一部分位于推力组件座5外。通过转动调节螺钉10，可以使内弹簧座22在推力组件座5内沿轴向移动，调节内弹簧座22与内弹簧座24之间的距离，也即可以调节推力弹簧23的弹力大小。推力弹簧23优选为圆柱螺旋弹簧，且为压缩弹簧。

如图1所示，推力组件座5分别设置于一个支撑杆2上，推力组件座5的轴线并与下方的辐板16的长度方向相平行。推力组件座5的侧壁上设有两个支座3，两个支座3通过螺栓4与支撑杆2的上端开口两侧的竖直杆固定连接，实现推力组件与定平台的固定连接。

如图1和图6所示，动平台6为方形结构，中心孔29位于动平台6的内部中心处。推力组件在动平台6的周围布置有四个，且四个推力组件以底座1的中心线为中心沿周向均匀分布。动平台6具有顶面、底面和位于顶面和底面之间的四个接触面28，各个推力组件分别位于一个接触面28的外侧，且推力组件的滚轮20与接触面28相接触。作为优选的，接触面28为弧底朝向动平台6内部凹入的为弧形面，接触面28的轴线与滚轮20的轴向相平行，且均与底座1的中心线在空间上相垂直，接触面28的轴线并与动平台6内的中心孔29的轴线在空间上相垂直。

如图1所示，本发明的减振平台还包括固定在动平台6的顶面上的安装板33，安装板33是用于安装被隔振物体。在本实施例中，如图7所示，安装板33的顶面上设置有T型槽，且设置有六个沉孔34，T型槽用于被隔振物体的安装，六个沉孔34通过内六角螺栓36将安装板33固定在动平台6上。T型槽的个数根据需要进行设置，可以设置多条，在本实施例中，T型槽共设有相平行的六条。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，包括：

定平台；

动平台；

减振组件，其与定平台和动平台连接；以及

推力组件，其设置于定平台上，且用于对动平台施加推力；推力组件在动平台周围设有多个。

2.根据权利要求1所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述减振组件的下端与所述定平台转动连接，上端插入所述动平台内部且与动平台连接。

3.根据权利要求1或2所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述减振组件包括减振器、减振弹簧、设置于减振器的活塞杆上的上弹簧座和设置于减振器的缸体上的下弹簧座，减振弹簧套设于减振器上且位于上弹簧座与下弹簧座之间。

4.根据权利要求3所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述减振器的缸体下端与所述定平台转动连接，所述上弹簧座与所述动平台固定连接。

5.根据权利要求4所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述动平台的内部中心具有容纳所述减振组件的中心孔，所述上弹簧座在中心孔中与动平台固定连接。

6.根据权利要求1至5任一所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述推力组件包括设置于所述定平台上的推力组件座和可移动的设置于推力组件座上的推杆。

7.根据权利要求6所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述推力组件座为两端开口、内部中空的结构，所述推力组件还包括设置于推力组件座内腔中的推力弹簧和插入推力组件座内且与推力组件座为螺纹连接的调节螺钉，所述推杆插入推力组件座内，推力弹簧位于推杆与调节螺钉之间。

8.根据权利要求7所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述推力组件座的内腔中还设有分别位于所述推力弹簧与所述调节螺钉之间、所述推力弹簧与所述推杆之间的内弹簧座。

9.根据权利要求8所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述推杆一端插入所述推力组件座内，另一端设有与所述动平台接触的滚轮。

10.根据权利要求1至9任一所述的可灵活调节的准零刚度减振平台，其特征在于，所述动平台的外表面具有与所述推力组件接触的弧形面。