CN106195103B - 一种单自由度线振动减振方法及实现装置 - Google Patents

一种单自由度线振动减振方法及实现装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种单自由度线振动减振方法及实现装置，通过弹性连接件连接载体与设备，弹性连接件衰减载体某一自由度的振动；还通过直线运动连接件连接载体与设备，直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向。实现了既可以衰减单自由度运动方向上的线振动又不降低其他运动自由度的刚度的目的。使安装在减振装置上的机械设备在非振动方向上具有很高的刚性及谐振频率；可以有效降低机械设备运动部分的控制难度，大大提高控制精度。优选方案中直线轴承是以点接触形式产生摩擦，极大的降低了损耗。

Description

一种单自由度线振动减振方法及实现装置
技术领域
本发明涉及一种单自由度线振动的减振方法及实现装置，属于需要减振的机械设备领域，尤其是运动载体上的具有多自由度运动部件的机械设备领域，如车载、船载、机载动中通天线产品，摄影云台设备，坦克火炮等设备的减振。
背景技术
在现有的机械设备安装中，为了消除安装固定面振动对设备的影响，通常都在设备与固定面之间安装有减振装置，通常采用的减振装置是弹性连接件。这样的减振装置虽然可以有效衰减固定面传递到机械设备上的某一自由度的振动，但往往使固定面和机械设备之间的其他自由度的刚度和固有频率降低，造成机械设备运动部分的运动控制难度增加，影响整个机械设备性能指标。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种单自由度线振动减振方法及实现装置，既可以有效衰减单自由度运动方向上的线振动又不降低其他运动自由度的刚度。
本发明的技术方案为：
所述一种单自由度线振动减振方法，其特征在于：通过弹性连接件连接载体与设备，弹性连接件衰减载体某一自由度的振动；还通过直线运动连接件连接载体与设备，直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振方法，其特征在于：所述直线运动连接件采用直线轴承和光轴配合实现，光轴轴向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振方法，其特征在于：所述弹性连接件采用钢丝绳减振器和/或减振橡胶实现。
所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：包括用于连接设备的减振板(2)、用于连接载体的底座板(1)、弹性连接件、直线运动连接件；
所述弹性连接件连接减振板(2)和底座板(1)，并且衰减振动方向垂直于底座板(1)平面的载体振动；
所述直线运动连接件连接减振板(2)和底座板(1)，并且直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的振动方向。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述弹性连接件由钢丝绳减振器(3)和装在钢丝绳圈内的减振橡胶(6)配合实现；且弹性连接件数量不小于三套。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线运动连接件由直线轴承(4)和光轴(5)配合实现；直线轴承(4)和光轴(5)分别安装在减振板(2)和底座板(1)上，且光轴(5)轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向；所述直线运动连接件数量不小于三套。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线轴承(4)与光轴(5)配合内孔壁上嵌入有至少3排轴向滚珠(7)。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线运动连接件由法兰轴套(8)和光轴(5)配合实现；法兰轴套(8)和光轴(5)分别安装在减振板(2)和底座板(1)上，且光轴(5)轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向；所述直线运动连接件数量不小于三套。
进一步的优选方案，所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述法兰轴套(8)和光轴(5)采用聚甲醛材质加工。
有益效果
由技术方案可知，本发明提出的方法及实现装置既可以衰减单自由度运动方向上的线振动又不降低其他运动自由度的刚度。使安装在减振装置上的机械设备在非振动方向上具有很高的刚性及谐振频率；可以有效降低机械设备运动部分的控制难度，大大提高控制精度。优选方案中，直线运动连接件采用直线轴承和光轴实现，使用寿命长，价格便宜，可降低生产成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的结构装配示意图；
图2为本发明实施例的结构爆炸图；
图3为本发明实施例直线轴承4和光轴5的简易装配剖视图；
图4：本发明实施例法兰轴套8和光轴5的简易装配剖视图。
图中：
1-底座板，2-减振板，3-钢丝绳减振器，4-直线轴承，5-光轴，6-减振橡胶，7-滚珠，8-法兰轴套。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
由于目前在减振设计领域中，设计人员往往关注和考虑的是如何尽可能的将振动衰减，比如在船载天线设备中，在天线设备与安装载体之间加装弹性连接件，将船舱发动机等外部振动衰减，以满足天线设备的使用要求。但在实际使用中又发现这样的减振方式对控制方面带来了很大的问题，由于加装弹性连接件，不仅衰减了垂直于天线设备与安装载体安装面的振动，而且将其他方向的刚度也降低了，导致固有频率也降低了，造成机械设备运动部分的运动控制难度大幅增加，尤其当载体本身也有运动时，对设备的运动部分的控制精度很难满足设计要求，影响整个机械设备性能指标。
为解决上述技术问题，同时又不大幅增加加工成本，本发明提出了一种单自由度线振动减振方法及实现装置，既可以有效衰减单自由度运动方向上的线振动又不降低其他运动自由度的刚度。
其中方法的核心特征是通过弹性连接件连接载体与设备，弹性连接件衰减载体某一自由度的振动；还通过直线运动连接件连接载体与设备，直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向。这样就通过弹性连接件减振，通过直线运动连接件增加其他方向的刚度。
在实施例中，具体的实现装置包括用于连接设备的减振板2、用于连接载体的底座板1、弹性连接件、直线运动连接件，如图1所示。
所述弹性连接件连接减振板2和底座板1，并且衰减振动方向垂直于底座板1平面的载体振动。对应于船载天线设备，底座板1固定到天线载体上，减振板2连接天线主体。
如图2所示，所述弹性连接件由钢丝绳减振器3和装在钢丝绳圈内的减振橡胶6配合实现；且弹性连接件数量不小于三套，如本实施例中采用四套弹性连接件成正方形分布，且减振橡胶6截面还可变换形状，以更好的满足减振要求。
所述直线运动连接件连接减振板2和底座板1，并且直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的振动方向。如图2和图3所示，所述直线运动连接件由直线轴承4和光轴5配合实现，所述直线轴承4与光轴5配合内孔壁上嵌入有至少3排轴向滚珠7；直线轴承4和光轴5分别安装在减振板2和底座板1上，且光轴5轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向；所述直线运动连接件数量不小于三套，本实施例中采用四套直线运动连接件安装在底座板1和减振板2的四角。
此外，如图4所示，所述直线运动连接件也可由法兰轴套8和光轴5配合实现，法兰轴套8和光轴5分别安装在减振板2和底座板1上，且光轴5轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向。法兰轴套8和光轴5采用聚甲醛材质，聚甲醛不仅质量轻(密度为1.45g/m3)，几何稳定性好，而且抗冲击性能高(缺口冲击韧度6kj/m2)，自润滑，较好的耐酸/碱性，耐高温。其很低的摩擦系数，保证了它在单方向滑动摩擦过程中始终保持稳定的机械配合关系。使用寿命长，价格便宜，生产制造成本低，可用于海上等恶劣环境。
装配时，先将减振橡胶6装入钢丝绳减振器3内待用，直线轴承4连接到减振板2上待用，螺丝保持松动；后将光轴5及安装减振橡胶6的钢丝绳减振器3连接到底座板1上，连接螺丝保持松动；再将连接直线轴承4的减振板2通过直线轴承4和光轴5的配合放置到底座板1上；最后紧固全部连接螺丝完成。
由上述技术方案可知，本发明提出的方法及实现装置既可以衰减单自由度运动方向上的线振动又不降低其他运动自由度的刚度。使安装在减振装置上的机械设备在非振动方向上具有很高的刚性及谐振频率；可以有效降低机械设备运动部分的控制难度，大大提高控制精度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种单自由度线振动减振方法，其特征在于：通过弹性连接件连接载体与设备，弹性连接件衰减载体某一自由度的振动；还通过直线运动连接件连接载体与设备，直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向；所述弹性连接件采用钢丝绳减振器和减振橡胶实现，所述减振橡胶为横截面为C字型的橡胶棒，C字型橡胶棒装在钢丝绳减振器的钢丝绳圈内。
2.根据权利要求1所述一种单自由度线振动减振方法，其特征在于：所述直线运动连接件采用直线轴承和光轴配合实现，光轴轴向沿弹性连接件所衰减的单一自由度振动方向。
3.一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：包括用于连接设备的减振板(2)、用于连接载体的底座板(1)、弹性连接件、直线运动连接件；
所述弹性连接件由钢丝绳减振器(3)和装在钢丝绳圈内的减振橡胶(6)配合实现；且弹性连接件数量不小于三套；所述减振橡胶(6)为横截面为C字型的橡胶棒，C字型橡胶棒装在钢丝绳减振器(3)的钢丝绳圈内；
所述弹性连接件连接减振板(2)和底座板(1)，并且衰减振动方向垂直于底座板(1)平面的载体振动；
所述直线运动连接件连接减振板(2)和底座板(1)，并且直线运动连接件的直线运动方向沿弹性连接件所衰减的振动方向。
4.根据权利要求3所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线运动连接件由直线轴承(4)和光轴(5)配合实现；直线轴承(4)和光轴(5)分别安装在减振板(2)和底座板(1)上，且光轴(5)轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向；所述直线运动连接件数量不小于三套。
5.根据权利要求4所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线轴承(4)与光轴(5)配合内孔壁上嵌入有至少3排轴向滚珠(7)。
6.根据权利要求3所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述直线运动连接件由法兰轴套(8)和光轴(5)配合实现；法兰轴套(8)和光轴(5)分别安装在减振板(2)和底座板(1)上，且光轴(5)轴向沿弹性连接件所衰减的振动方向；所述直线运动连接件数量不小于三套。
7.根据权利要求6所述一种单自由度线振动减振实现装置，其特征在于：所述法兰轴套(8)和光轴(5)采用聚甲醛材质加工。
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