CN106523585A - 抗拉弹性隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明属于振动控制领域，具体涉及一种抗拉弹性隔振器，它包括顶板、基板和弹性支承元件，所述弹性支承元件中包含金属压缩弹簧，还包括反压弹性元件、反压板和连杆，连杆的底端与基板固定相连，连杆顶部设有反压弹性元件的限位件，顶板上一体化设置反压凹槽、反压台肩或反压腔室，通过连杆顶部的限位件将反压弹性元件设置在反压台肩上、或限位凹槽中、或反压腔室中；本发明抗拉弹性隔振器，结构简单，其不仅可以承受向下的压力，还能够承受向上的拉力，隔振效率高，隔振性能更加稳定可靠，可以广泛应用于各种工业回转设备或轨道交通车辆运营的弹性隔振基础工程中，具有广阔的市场应用前景。

Description

抗拉弹性隔振器

技术领域

本发明属于振动控制领域，具体涉及一种隔振器件，特别是一种可广泛用于轨道浮置板道床、设备或设备基础等隔振的抗拉弹性隔振器。

背景技术

近年来，随着我国产业升级的不断推进，各种大型冲击或回转设备广泛用于工业生产和商业领域中,例如各种锻打设备、冲压设备、核电汽轮发电机组等等，同时，这些设备在运转过程中产生的振动及噪声的治理问题也日益得到人们的关注。目前，为控制此类振动及噪声问题，多采用质量调谐的技术原理，利用质量块和弹性元件组成隔振系统，将设备置于隔振系统上，利用隔振系统对设备运转过程中产生的振动进行消耗和隔离，从而实现降低噪声和减少对外部环境的影响。现有隔振系统中，钢弹簧隔振器作为弹性元件的隔振系统，由于具有承载力大、隔振效率高、性能稳定、使用寿命长等优点被广泛应用于高等级隔振场合。但是此类隔振系统中，钢弹簧隔振器中的弹簧不仅要承受向下的压力，而且还经常会承受向上的拉力。以大型锻压设备为例，工作时，锻压工作部对工件施加冲击后会马上抬起，此时工作台受到的冲击会传递至设备下方的钢弹簧隔振器上，由于锻压工作部施加的载荷并非持续作用在工作台上，因此钢弹簧隔振器受压变形后会马上回弹，又由于现有钢弹簧隔振器一般不能承受向上的拉力，因此轻则压力不足钢弹簧隔振器产生移位，重则钢弹簧隔振器中的弹簧部件回弹至超过其自由高度时会发生跳动现象，当冲击十分强烈时，就可能出现弹簧部件跳动的幅度过大，弹簧部件从限位结构中脱出并且倾倒的情况，这种情况会导致钢弹簧隔振器失去部分甚至全部弹性支承能力，影响设备正常使用和运行安全。

同样，短预制板浮置道床也存在此类问题，例如，当轨道车辆从一端进入时，由于短预制板的自身重量较轻，会产生翘翘板效应，即短预制板的另一端存在向上翘起的趋势，如不能有效控制，则位于短预制板翘起一侧的钢弹簧隔振器会出现压力不足的情况，容易导致短预制板移位或钢弹簧隔振器中弹性元件跳动脱出或倾覆等问题，给日常运营带来安全隐患。

另外，船舶动力设备的钢弹簧隔振装置也存在此类问题，当遇到海上大风浪时，船舶会产生剧烈摇晃，船舶动力设备也不可避免的一起晃动，严重时部分钢弹簧隔振装置所承受的载荷可能会完全被释放，容易出现弹簧部件跳动脱出或倾倒的情况，造成隔振系统失效，甚至危及船舶动力设备的安全。

综上所述，市场迫切需要提供一种不仅可以承受向下的压力，还可以承受向上的拉力的新型隔振装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不仅可以承受向下的压力，还能够承受向上拉力的抗拉弹性隔振器。

本发明抗拉弹性隔振器是这样实现的，包括顶板、基板和弹性支承元件，所述弹性支承元件中包含金属压缩弹簧，其特征在于还包括反压弹性元件、反压板和连杆，连杆的底端与基板固定相连，连杆顶部设有反压弹性元件的限位件，顶板上一体化设置反压凹槽、反压台肩或反压腔室，通过连杆顶部的限位件将反压弹性元件设置在反压台肩上、或限位凹槽中、或反压腔室中。

所述限位件的具体形式可以多种多样，例如，限位件可以为锁紧螺母，相应的连杆顶部设置螺纹连接段，反压板设置在反压弹性元件的顶端，锁紧螺母与连杆顶部的螺纹连接段配合将反压板抵压在反压弹性元件上，反压弹性元件对顶板的作用力方向与弹性支承元件对顶板的支承力方向相反；或者，限位件还可以为限位销，相应的连杆顶部设置销孔，反压板设置在反压弹性元件的顶端，限位销与连杆顶部的销孔配合将反压板抵压在反压弹性元件上，反压弹性元件对顶板的作用力方向与弹性支承元件对顶板的支承力方向相反。

本发明抗拉弹性隔振器中反压弹性元件的数量可以根据实际工况设定，其可以是一个、二个、三个甚至是更多个，当反压弹性元件设置二个及以上时在连杆周围均匀布置。

本发明抗拉弹性隔振器中阻尼装置的结构形式可以多种多样，其可以在反压凹槽或反压腔室的底部与基板之间设置阻尼装置，根据产品需要，所述阻尼装置可以选择包括液压式阻尼装置、粘滞阻尼装置、电涡流阻尼装置、磁流变阻尼装置和粘弹性阻尼装置等各种类型的阻尼装置；此外，也可以在基板上设置阻尼缸，阻尼缸中设置液体阻尼材料，反压凹槽或反压腔室部分设置在阻尼缸内并且反压凹槽或反压腔室的下部浸在液体阻尼材料之中。另外，为了进一步提高阻尼力，还可以在反压凹槽或反压腔室的底部或/和侧壁上设置通孔，使反压弹性元件至少部分浸在液体阻尼材料之中。

本发明中所述的反压弹性元件包括反压弹性元件包括金属螺旋弹簧、金属碟簧、高分子材料制成的弹簧以及上述金属弹簧与高分子材料构成的复合弹簧，所述高分子材料具体包括橡胶、弹性聚氨酯和弹性塑料等材料；所述构成弹性支承元件的金属压缩弹簧主要包括金属螺旋弹簧、金属碟簧等金属压缩弹簧。优选的，所述弹性支承元件中的压缩弹簧为金属压缩弹簧，包括金属螺旋弹簧和金属碟簧等。当然，也不排除非金属剪切式弹簧等其他压缩弹簧形式，只要能提供良好的弹性支承，并满足使用寿命和安全性要求，都可以应用于本发明中。此外，为了保证良好的隔振效果，优选的，本发明抗拉弹性隔振器系统的固有频率在4-25Hz范围。

本发明抗拉弹性隔振器，通过在隔振装置中增设反压板及反压弹性元件，利用反压弹性元件提供的反压作用力，抵消弹性支承元件回弹时产生的向上的拉力，避免弹性支承元件跳动的幅度过大，弹性支承元件从限位结构中脱出并且倾倒的情况，从而保证本发明抗拉弹性隔振器不仅具有良好的承压能力，而且还具有良好的抗拉能力，其工作状态更加稳定可靠，可以有效保证被隔振的设备或车辆的正常使用和运行安全。特别要指出的是，如果反压弹性元件的反压作用力使全部或至少大部分弹性支承元件实现预紧，进入所承受外力与自身的压缩位移成正比的线性变化阶段，可以消除或部分消除加工误差及装配误差对本发明抗拉弹性隔振器的系统固有频率的影响，使其系统固有频率变化范围更小，保证本发明抗拉弹性隔振器的固有频率参数始终处于合理可控水平，其隔振效果也将更加稳定可靠。为实现上述目的，一般情况下，反压弹性元件的预压缩行程应大于工作状态下弹性支承元件最大压缩变形量的110％。

本发明抗拉弹性隔振器，结构简单，其不仅可以承受向下的压力，还能够承受向上的拉力，隔振效率高，隔振性能更加稳定可靠，可以广泛应用于各种工业回转设备或轨道交通车辆运营的弹性隔振基础工程中，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之一。

图2图1的A-A剖视图。

图3为图1的左视图。

图4为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之二。

图5为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之三。

图6图5的B-B剖视图。

图7为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之四。

图8为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之五。

图9图8的C-C剖视图。

图10为图8的左视图。

图11为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之六。

图12为图11的俯视图。

图13为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之七。

图14为本发明抗拉弹性隔振器的结构示意图之八。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2和图3所示本发明抗拉弹性隔振器，包括顶板1、基板8和弹性支承元件5，弹性支承元件5具体为螺旋钢弹簧构成的金属压缩弹簧，所述螺旋钢弹簧共设置四个，此外，还包括反压弹性元件10、反压板3和连杆9，反压弹性元件10采用压缩弹簧，具体为螺旋钢弹簧，连杆9的底端与基板8固定相连，连杆9顶部设有反压弹性元件的限位件，顶板1上一体化设置反压凹槽2，通过连杆9顶部的限位件将反压弹性元件10限位在限位凹槽2中。所述限位件为锁紧螺母4，相应的连杆9顶部设置螺纹连接段，反压板3设置在反压弹性元件10的顶端，锁紧螺母4与连杆顶部的螺纹连接段配合将反压板3抵压在反压弹性元件10上，反压弹性元件10对顶板1的作用力方向与弹性支承元件5对顶板1的支承力方向相反。其中，为节约空间和提高安全性，连杆9从反压弹性元件10的内圈中穿过。另外，为方便对反压弹性元件10限位，反压板3和反压凹槽2底部分别设置反压弹性元件的对中限位块7。同样道理，为便于对支承弹性元件5限位，在顶板1和基板8上分别设置支承弹性元件的对中限位块6。

需要指出的是，图1、图2和图3所示本发明抗拉弹性隔振器中仅设置了弹性元件，没有设置阻尼结构，在应用时可以与阻尼装置配合使用。例如，如图4所示，可以在顶板1与基板8之间增设阻尼装置11，在此阻尼装置11具体为两个小孔节流结构的液压式阻尼装置。当然，除了液压式阻尼器，根据产品的不同需要，阻尼装置也可以采用粘滞阻尼装置、电涡流阻尼装置、磁流变阻尼装置和粘弹性阻尼装置等其他类型的阻尼装置，只要能有效提高系统阻尼，实现快速消耗振动能量的目的，都可以应用于本发明。本发明中，可以用做反压弹性元件10的所述压缩弹簧的具体形式多种多样，其可以是金属螺旋弹簧、金属碟簧、高分子材料制成的弹簧以及上述金属弹簧与高分子材料构成的复合弹簧，所述高分子材料具体包括橡胶、弹性聚氨酯和弹性塑料等材料。此外，本发明中的弹性支承元件，可以采用螺旋钢弹簧或蝶簧等金属压缩弹簧构成。另外，本例仅以设置二个反压弹性元件10、二根连杆9及四个弹性支承元件5为例进行说明，在实际应用中，可以根据工程需要设定反压弹性元件10、连杆9及弹性支承元件5的数量。为了保证良好的隔振效果，优选的，本发明抗拉弹性隔振器系统的固有频率在4-25Hz范围。以上技术方案都是基于本发明技术原理的简单变化，在此仅以文字给予说明，都在本发明要求的保护范围之中。上述说明同样也适用于本发明的其也实施例，在此一并给予说明。

本发明抗拉弹性隔振器，通过在隔振装置中增设反压板及反压弹性元件，利用反压弹性元件提供的反压作用力，抵消弹性支承元件回弹时产生的向上的拉力，避免弹性支承元件跳动的幅度过大，弹性支承元件从限位结构中脱出并且倾倒的情况，从而保证本发明抗拉弹性隔振器不仅具有良好的承压能力，而且还具有良好的抗拉能力，其工作状态更加稳定可靠，可以有效保证被隔振的设备或车辆的正常使用和运行安全。特别要指出的是，如果反压弹性元件的反压作用力使全部或至少大部分弹性支承元件实现预紧，进入所承受外力与自身的压缩位移成正比的线性变化阶段，可以消除或部分消除加工误差及装配误差对本发明抗拉弹性隔振器的系统固有频率的影响，使其系统固有频率变化范围更小，保证本发明抗拉弹性隔振器的固有频率参数始终处于合理可控水平，其隔振效果也将更加稳定可靠。为实现上述目的，一般情况下，反压弹性元件的预压缩行程应大于工作状态下弹性支承元件最大压缩变形量的110％。使用时，将本发明抗拉弹性隔振器放置在待隔振物体与基础之间即可，必要时可以采取防滑或固定措施。另外，为了防止异物落入反压凹槽2中，使用时，可以在顶板1上方再增设一块盖板。

本发明抗拉弹性隔振器，结构简单，其不仅可以承受向下的压力，还能够承受向上的拉力，隔振效率高，隔振性能更加稳定可靠，可以广泛应用于各种工业回转设备或轨道交通车辆运营的弹性隔振基础工程中，具有广阔的市场应用前景。特别要说明的是，本发明所述抗拉弹性隔振器由于设置了反压弹性元件，其不仅可以承受向下的压力，还可以承受向上的拉力，因此，当应用于船舶动力设备等工业设备时，其可以更好地满足风浪条件下设备摇晃时的安全需求，具有隔振效果稳定，安全性能可靠的突出优点。

实施例二

如图5和图6所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例一的区别在于，顶板1上一体化设置钢管及钢板焊接制成的反压腔室12，反压板3和反压弹性元件10设置在反压腔室12中，为方便安装和维护，顶板1上对应设置安装通孔13。此外，反压腔室12与基板8之间设有阻尼装置11，阻尼装置11具体为两个液压式阻尼装置。

与实施例一所述技术方案相比，本例所述技术方案中，由于阻尼装置11设置在反压腔室12与基板8之间，产品结构更加紧凑，可以为摆放弹性支承元件5留出更多空间，充分满足重载条件下，弹性支承元件数量较多的使用需求，其空间利用率更好。此外，在顶板1上一体化固定设置反压腔室12和安装通孔13，顶板1的有效支撑工作面积和板体强度基本不受影响，产品加工制作也更容易。当然，在使用时，也要考虑遮蔽安装通孔13，以免异物落入反压腔室12中。

实施例三

如图7所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例二的不同之处在于，阻尼装置具体为粘滞阻尼装置，所述粘滞阻尼装置包括固定设置在基板8上的阻尼缸14，阻尼缸14中设有液体阻尼材料15，液体阻尼材料15具体为液体粘滞阻尼，反压腔室12部分置于阻尼缸内并且反压腔室12的下部浸在液体阻尼材料15之中。

与实施例二相比，本例所述技术方案中，利用反压腔室12作为粘滞阻尼装置的动体，应用过程中，当弹性支承元件5承受变化载荷发生往复变形时，顶板1带动反压腔室12往复剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15，即可迅速实现耗能，其具有阻尼比大，产品结构紧凑，空间利用率高的优点。

实施例四

如图8、图9和图10所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例三的不同之处在于，顶板1上一体化固定设置反压凹槽2，反压板3和反压弹性元件10设置在反压凹槽2中。此外，阻尼装置中，反压凹槽2部分置于阻尼缸14内并且反压腔室12的下部浸在液体阻尼材料15之中，其中，反压弹性元件10也部分浸入液体阻尼材料15内。

与实施例三相比，由于反压凹槽2具有两个开放端，可以从其开放端对锁紧螺母4进行拆装，因此不需要在顶板1上设置安装通孔，产品的结构更加简单，加工工序更少。此外，由于反压凹槽2具有两个开放端，反压弹性元件10也部分浸入液体阻尼材料15内，在使用过程中，当弹性支承元件5承受变化载荷发生往复变形时，顶板1带动反压凹槽2往复剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15实现耗能，同时，反压弹性元件10也会往复变形剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15实现耗能，因此本例所述产品中阻尼装置的阻尼比更大，耗能能力也更强。

实施例五

如图11和12所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例三的不同之处在于，弹性支承元件5也设置在阻尼缸14内，弹性支承元件5具体为一个螺旋钢弹簧，螺旋钢弹簧部分浸在液体阻尼材料15中；此外，反压腔室12位于螺旋钢弹簧的内部，反压腔室12部分置于阻尼缸14内并且反压腔室12的下部浸在液体阻尼材料15之中，反压腔室12的底部和侧壁上设置若干通孔17，反压弹性元件10也部分浸在液体阻尼材料15之中；另外，反压弹性元件10具体由多个钢制碟簧构成；再有为了防止异物进入阻尼缸14，顶板1与阻尼缸14之间设有密封套圈16。

与实施例三相比，本例所述技术方案结构更紧凑，由于反压弹性元件10采用了碟簧，因此其可以承受的向上拉力更大，占用空间更小；此外，由于弹性支承元件5部分置于液体阻尼材料15之中，当弹性支承元件5承受变化载荷发生往复变形时，弹性支承元件5可以往复剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15实现耗能，同时，顶板1带动反压凹槽2往复剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15实现耗能，另外，反压弹性元件10也会往复变形剪切阻尼缸14中液体阻尼材料15实现耗能，所以本例所述技术方案可以实现非常大的系统阻尼比，其减振耗能能力更加显著。

当然，基于本例所述的技术原理，图6、图7所示的技术方案中，也可以在反压凹槽2和反压腔室12的底部或/和侧壁上设置通孔，也可以实现增大阻尼力的效果，也在本发明要求的保护范围之中。

实施例六

如图13所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例三的区别在于，反压弹性元件10设置四个，具体为四个螺旋钢弹簧，所述四个螺旋钢弹簧在连杆9的周围均匀布置；此外，连杆9顶部设置的限位件为限位销50，相应的连杆9顶部设置销孔，反压板3设置在反压弹性元件10的顶端，限位销50与连杆9顶部的销孔配合将反压板3抵压在反压弹性元件10上，反压弹性元件10对顶板1的作用力方向与弹性支承元件对顶板1的支承力方向相反；另外，阻尼缸14中设置固体阻尼材料51，弹性支承元件5部分嵌置在固体阻尼材料51中。

与实施例三相比，本例所述技术方案中，由于阻尼缸14中采用了固体阻尼材料51，其无需采取防水防尘措施，产品的结构更加简单。

此外，本例中以设置四个反压弹性元件10为例进行说明，在实际应用中，也可以设置二个、三个、五个、六个甚至更多个，为了保证承载均匀，反压弹性元件设置二个及以上时在连杆周围均匀布置，以确保稳定。上述技术方案都是基于本例所述技术原理的简单变化，在此仅以文字给予说明，都能实现很好的技术效果，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例七

如图14所示本发明抗拉弹性隔振器，与实施例一的区别在于，顶板1上一体化设置反压台肩52，通过连杆9顶部的限位件将反压弹性元件10设置在反压台肩52上，其中连杆9共设置四根，二根为一组对称设置在弹性支承元件5两侧。

本例所述技术方案具有实施例一所述技术方案的全部优点，在此不现重复，由于本例中，连杆9的数量更多，其布置方式使连杆9受力更加合理，顶板1不容易发生倾覆，稳定性更好。

本发明抗拉弹性隔振器，通过在隔振装置中增设反压板及反压弹性元件，利用反压弹性元件提供的反压作用力，抵消弹性支承元件回弹时产生的向上的拉力，避免弹性支承元件跳动的幅度过大，弹性支承元件从限位结构中脱出并且倾倒的情况，从而保证本发明抗拉弹性隔振器不仅具有良好的承压能力，而且还具有良好的抗拉能力，其工作状态更加稳定可靠，可以有效保证被隔振的设备或车辆的正常使用和运行安全。特别要指出的是，如果反压弹性元件的反压作用力使全部或至少大部分弹性支承元件实现预紧，进入所承受外力与自身的压缩位移成正比的线性变化阶段，可以消除或部分消除加工误差及装配误差对本发明抗拉弹性隔振器的系统固有频率的影响，使其系统固有频率变化范围更小，保证本发明抗拉弹性隔振器的固有频率参数始终处于合理可控水平，其隔振效果也将更加稳定可靠，可以广泛应用于各种工业回转设备或轨道交通车辆运营的弹性隔振基础工程中，具有广阔的市场应用前景。特别是应用于船舶动力设备等工业设备时，其可以更好地满足风浪条件下设备摇晃时的安全需求，具有隔振效果稳定，安全性能可靠的突出优点。

本发明的实施例主要是为了方便理解本发明的技术原理，并不局限于上述实施例记载的内容，上述实施例记载的技术内容也可以进行交叉使用，基于本发明技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本发明的技术原理，都在本发明要求的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种抗拉弹性隔振器，包括顶板、基板和弹性支承元件，所述弹性支承元件中包含金属压缩弹簧，其特征在于还包括反压弹性元件、反压板和连杆，连杆的底端与基板固定相连，连杆顶部设有反压弹性元件的限位件，顶板上一体化设置反压凹槽、反压台肩或反压腔室，通过连杆顶部的限位件将反压弹性元件设置在反压台肩上、或限位凹槽中、或反压腔室中。

2.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于所述限位件为锁紧螺母，相应的连杆顶部设置螺纹连接段，反压板设置在反压弹性元件的顶端，锁紧螺母与连杆顶部的螺纹连接段配合将反压板抵压在反压弹性元件上，反压弹性元件对顶板的作用力方向与弹性支承元件对顶板的支承力方向相反。

3.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于所述限位件为限位销，相应的连杆顶部设置销孔，反压板设置在反压弹性元件的顶端，限位销与连杆顶部的销孔配合将反压板抵压在反压弹性元件上，反压弹性元件对顶板的作用力方向与弹性支承元件对顶板的支承力方向相反。

4.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于所述反压弹性元件至少设置二个，反压弹性元件设置二个及以上时在连杆周围均匀布置。

5.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于基板上设置阻尼缸，阻尼缸中设置液体阻尼材料，反压凹槽或反压腔室设置在阻尼缸内并且至少部分浸在液体阻尼材料之中。

6.根据权利要求5所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于反压凹槽或反压腔室的底部或/和侧壁上设置通孔，反压弹性元件至少部分浸在液体阻尼材料之中。

7.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于反压凹槽或反压腔室的底部与基板之间设置阻尼装置。

8.根据权利要求7所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于所述阻尼装置包括液压式阻尼装置、粘滞阻尼装置、电涡流阻尼装置、磁流变阻尼装置和粘弹性阻尼装置。

9.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于反压弹性元件包括金属螺旋弹簧、金属碟簧、高分子材料制成的弹簧以及上述金属弹簧与高分子材料构成的复合弹簧。

10.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于所述弹性支承元件中金属压缩弹簧包括金属螺旋弹簧和金属碟簧。

11.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于系统的固有频率在4-25Hz范围。

12.根据权利要求1所述的抗拉弹性隔振器，其特征在于反压弹性元件的预压缩行程应大于工作状态下弹性支承元件最大压缩变形量的110％。