CN106555832A - 摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，属于阻尼减震器技术领域。本发明的技术方案要点为：摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，包括螺旋弹簧，在与所述螺旋弹簧形变方向相平行的面上设有与该螺旋弹簧滑动配合的阻尼件。本发明结构简单且使用方便，能够根据需要任意调节弹簧式阻尼器阻尼的大小。

Description

摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器

技术领域

本发明属于减震器技术领域，具体涉及一种摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器。

背景技术

阻尼是一个完整减震系统中的必不可少的参数之一，其目的是将振动的能量尽快消耗掉，以免待减震设备以减震系统的共振频率发生幅度大且时间长的振动。目前，常见的阻尼器有电磁涡流阻尼器、液体粘滞阻尼器、电流变体阻尼器和摩擦生热式阻尼器，材料包括毛毡、橡胶等。

金属螺旋弹簧具有优异的隔震性能，是隔振器件重要的组成部分，它具有实际动刚度与计算的静刚度基本吻合、最低固有频率低到1Hz甚至更低、载荷能力足够大、弹簧的制作质量和规格比较容易控制等优点，但是螺旋弹簧的阻尼太小。但其吸振性能却特别差。因此，采用它作为隔振元件时，就必须同时采用其他方法来提高减震系统的阻尼值。

由于一般金属弹簧材质多为高强度的合金钢，而合金钢的阻尼较小，要提高弹簧材料的阻尼值很难实现。现有技术改善金属螺旋弹簧阻尼特性的方法如下：在索引号为DOI:10.13616/j.cnki. gcjsysj.1994.05.012的名称为《低频率、高阻尼、大载荷金属螺旋弹簧隔振器的研制》的文章中总结公开了（1）将钢丝替换为钢丝绳的方法，利用钢丝绳之间的摩擦达到阻尼的效果，但是由于加工工艺等原因，导致价格非常昂贵，难以大量普及；（2）在金属螺旋弹簧外圈外或内圈内包裹或放置几层不锈钢丝网布，但是此种方法的载荷小，所以适用范围也较小；（3）采用将金属螺旋弹簧与橡胶结合在一起的工艺，利用橡胶的阻尼来实现总体系统的阻尼效果，但此类隔振器的可选固有频率均很高，且刚度也不易计算和设计。因此，应用范围受到了限制。

电磁涡流阻尼的阻尼效果较好，但会对测试或控制电路中的信号产生一定的电磁干扰，对于有电路的设备，特别是测量微弱信号的设备，就有一定的弊端。为了解决上述阻尼的诸多缺点，在项目批准号为：11304082的国家自然科学基金“超快速扫描隧道显微镜的改进与应用”的支持下，本专利设计了一种结构简单、使用范围广、阻尼可调节的夹持弹簧式阻尼器。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种结构简单且适用范围广的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，包括螺旋弹簧，其特征在于：在与所述螺旋弹簧形变方向相平行的面上设有与该螺旋弹簧滑动配合的阻尼件。

进一步优选，所述的阻尼件箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部，该阻尼件为管状体、棒状体、条状体或板状体。

进一步优选，所述的管状体为圆管、方管、正六边形管或正八边形管。

进一步优选，所述的阻尼件整根箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部，或者阻尼件分为多段分别箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部。

进一步优选，所述的螺旋弹簧为压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧或波纹管式弹簧。

进一步优选，所述的阻尼件的材质为金属、塑料、陶瓷或橡胶。

进一步优选，所述的管状体由两个与螺旋弹簧外圈相配的弧形管体构成，该弧形管体相对套设于螺旋弹簧的外部，在弧形管体的外部设有与该弧形管体外圈相配且用于箍紧弧形管体的卡箍，该卡箍的两侧通过调节螺栓锁紧。

进一步优选，所述的管状体由两个与螺旋弹簧内圈相配的弧形管体构成，该弧形管体相对套设于螺旋弹簧的内部并通过设置于弧形管体之间的调节螺栓顶紧。

本发明结构简单且使用方便，能够根据需要任意调节弹簧式阻尼器阻尼的大小。

附图说明

图1是管状体夹持在螺旋弹簧外部的夹持弹簧式阻尼器的结构示意图；

图2是管状体支撑于螺旋弹簧内部的支撑弹簧式阻尼器的结构示意图；

图3是弧形管体外设卡箍的夹持弹簧式阻尼器的结构示意图；

图4是弧形管体内设调节螺栓的支撑弹簧式阻尼器的结构示意图。

图中：1、螺旋弹簧，2、管状体，3、卡箍，4、调节螺栓。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。

夹持弹簧式阻尼器钟的阻尼不会改变弹簧的倔强系数，所以该方法对减震系统的共振频率没有影响，仍然可以发挥金属螺旋弹簧共振频率低的优点、并将低共振频率和快速稳定这两个优点完美地结合在一起。

同时，由于该结构无油渍、基本无密闭或小孔结构且可选择无磁材料，因此也可以应用于高真空、强磁场和极低温等极端环境，具有很强的环境适应能力。

由于只需要几毫米厚度的阻尼件就可以承受和产生很强的紧箍力，进而产生足够强的阻尼，因此，本专利的方法能够很大地节省空间。对于空间极为狭小的应用场合，本专利也完全可以胜任，如强磁场的核心区域仅有几厘米的孔径，通常磁场越强，孔径越小。

实施例1 管状体夹持于螺旋弹簧外部的弹簧式阻尼器

测量金属螺旋弹簧1的外径，然后按照该尺寸选购内径与该螺旋弹簧1外径相匹配的管状体2，然后将该管状体2套设在螺旋弹簧1上，如图1所示。在外界振动干扰的作用下，螺旋弹簧1发生轴向伸缩形变，则螺旋弹簧1将与管状体2之间发生滑动摩擦，将振动的机械能转换为热能吸收并损耗掉，最终起到阻尼吸振的效果。

发明人曾经在外径18mm、线径2mm、原长1400mm的弹簧钢压缩螺旋弹簧的外侧，套上了一根内径18mm、壁厚2mm的塑料管。经测试其恢复时间从约10个小时缩短到约5秒钟，极大地提高了阻尼效果。

该紧箍方式对螺旋弹簧1的弹性系数以及外径、线径、自由长度、材质和旋绕比几乎没有任何影响，因此，在实现阻尼的同时，并不会影响螺旋弹簧1改变共振频率，进而实现远离共振峰的隔振效果，以这种简单的方式实现了隔振与吸振的完美结合，整体具有结构简单和节省空间的优点。

实施例2 弧形管体外设卡箍的弹簧式阻尼器

当螺旋弹簧1已经安装好、尤其是正在受力工作时，

（1）难以将整体式管状体2从一端套上去，即使能套上去，也会由于螺旋弹簧1与管状体2之间的摩擦阻力而导致需要花费更多的时间和精力，

（2）整根管状体2套上去的方法难以调节管状体2施加在螺旋弹簧1上的紧箍力，因此，难以调节摩擦力，并不是最好的方式。

如图3所示，本实施例将实施例1中的整根套管改为两个弧形管体，然后用卡箍3将该两个弧形管体箍在一起，从径向紧套在螺旋弹簧1的外侧，卡箍3的两侧通过调节螺栓4锁紧。该方法可以解决实施例1中的很多难题，好处是：

（1）即使螺旋弹簧1已经安装好，且无法取下来，也一样可以从外部套上去，然后卡箍3将这两个弧形管体箍成一个整体，容易安装；

（2）通过调节卡箍3的紧箍力的大小，可以调节摩擦力，即调节阻尼，实现阻尼大小可调节功能，解决了实施例1中遇到的不易安装和阻尼不可调节的缺点。

实施例3 管状体支撑于螺旋弹簧内部的弹簧式阻尼器

对于体积较大的弹簧或其它不便于在外部安装夹持器螺旋弹簧1，也可以选择让螺旋弹簧1夹持住其内部的管状体2，如图2所示。此时，螺旋弹簧1内部的管状体2外径要略大于螺旋弹簧1的内径，然后，将该管状体2插入或楔入到螺旋弹簧1的内部。

当在外界振动干扰的作用下，螺旋弹簧1发生轴向伸缩形变的时候，将同样与内部的管状体2之间产生滑动摩擦，进而摩擦生热，将振动的机械能转换为热能吸收并耗散掉，起到阻尼吸振的效果。

该紧箍方式对螺旋弹簧1的弹性系数以及外径、线径、自由长度、材质、旋绕比几乎没有任何影响，因此，在实现阻尼的同时，并不影响螺旋弹簧1改变共振频率，进而实现远离共振峰的隔振效果，实现了隔振和吸振的完美结合，具有结构简单和节省空间的优点。

实施例4 弧形管体内设调节螺栓的弹簧式阻尼器

如图4所示，管状体2由两个与螺旋弹簧1内圈相配的弧形管体构成，该弧形管体相对套设于螺旋弹簧1的内部并通过设置于两个弧形管体之间的调节螺栓4顶紧，当需要的摩擦力较大时，可以调节螺栓4，该做法可以解决实施例3中的阻尼不可调节的难题。

实施例5 分段式螺旋弹簧径向夹持式阻尼器

在实施例1-4中，当无法对整根螺旋弹簧1进行夹持或被夹持时，可以对螺旋弹簧1进行分段式的夹持和被夹持。比如，当螺旋弹簧1的形变量是一个可变的值时。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (8)

1.摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，包括螺旋弹簧，其特征在于：在与所述螺旋弹簧形变方向相平行的面上设有与该螺旋弹簧滑动配合的阻尼件。

2.根据权利要求1所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的阻尼件箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部，该阻尼件为管状体、棒状体、条状体或板状体。

3.根据权利要求2所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的管状体为圆管、方管、正六边形管或正八边形管。

4.根据权利要求2所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的管状体由两个与螺旋弹簧外圈相配的弧形管体构成，该弧形管体相对套设于螺旋弹簧的外部，在弧形管体的外部设有与该弧形管体外圈相配且用于箍紧弧形管体的卡箍，该卡箍的两侧通过调节螺栓锁紧。

5.根据权利要求2所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的管状体由两个与螺旋弹簧内圈相配的弧形管体构成，该弧形管体相对套设于螺旋弹簧的内部并通过设置于弧形管体之间的调节螺栓顶紧。

6.根据权利要求1所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的阻尼件整根箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部，或者阻尼件分为多段分别箍于螺旋弹簧的外部或支撑于螺旋弹簧的内部。

7.根据权利要求1所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的螺旋弹簧为压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧或波纹管式弹簧。

8.根据权利要求1所述的摩擦金属螺旋弹簧式阻尼器，其特征在于：所述的阻尼件的材质为金属、塑料、陶瓷或橡胶。