CN106704473B - 多刚度三向冲击隔离装置 - Google Patents

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    • F16F15/022Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using dampers and springs in combination

Abstract

多刚度三向冲击隔离装置,该装置包括设备连接器、基座、连接板、硬弹簧、软弹簧、下活塞、上活塞、楔形顶块和弹簧;该隔离器使用压缩弹簧为弹性缓冲原件。本发明的有益效果是:1)传统的圆柱螺旋弹簧冲击隔离装置的弹性元件只有一种刚度,本发明提供一种多刚度三向冲击隔离装置使用三种不同刚度元件组合,适应多种冲击环境,通过分段隔离冲击载荷,从而保护设备。2)多刚度三向冲击隔离装置相对传统的单向冲击隔离器,其能实现x、y和z三个方向上缓冲。

Description

多刚度三向冲击隔离装置
技术领域
本发明属于冲击隔离技术领域,涉及一种冲击隔离装置,特别涉及一种多刚度三向冲击隔离装置。
背景技术
舰船在作战中不可避免的会遭受水雷、鱼雷等各类武器的攻击,由此产生的水下非接触爆炸冲击载荷虽然不会直接造成舰体结构的破坏,但是会造成舰用设备发生大面积破坏,进而导致舰船丧失战斗力和生命力。为提高舰用设备的抗冲击能力,已研制出气囊式、橡胶式、钢丝绳等多种弹性安装的抗冲击隔离器,依靠其弹性体的大位移变形能力,发动机、燃气轮机等大部分对精度要求不高的设备已得到了有效的冲击防护。但传统的弹簧冲击隔离器的弹性元件大部分为圆柱螺旋压缩弹簧,弹性元件只有一种刚度,不能适应不同冲击环境,其抗冲击效果均不理想。
发明内容
发明目的:发明提供一种多刚度三向冲击隔离装置,其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案:发明是通过以下技术方案实现的:
多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:该装置包括设备连接器、基座、连接板、硬弹簧、软弹簧、下活塞、上活塞、楔形顶块和弹簧;
基座内部为空腔结构,连接板设置在基座底部;
连接器包括锤头、连接杆和支撑面,锤头通过连接杆与支撑面连接,锤头伸进基座空腔内,锤头的侧面设置有接触面,接触面的上下两端设置有削角的斜面,分别为上接触面和下接触面;
楔形顶块包括楔形头和与楔形头连接的滑杆,楔形头与滑杆连接的面为限位面,楔形头前端为顶面,顶面的上端或下端为楔形顶面,楔形顶面为削角斜面,滑杆穿过基座侧面的滑孔内与基座滑孔接触连接并形成滑动副,楔形顶块分为上下两组,上组的楔形顶块的楔形顶面位于顶面下端,该顶面下端的楔形顶面与上接触面接触连接,形成能相对移动的滑动副,下组的楔形顶块的楔形顶面位于顶面的上端,该顶面上端的楔形顶面与下接触面接触连接,形成能相对移动的滑动副;弹簧套在滑杆上,弹簧的两端分别与楔形顶块的限位面和基座内壁接触连接;
连接板上安装有下活塞、上活塞、硬弹簧和软弹簧;连接板上设置有中空的连接板凸起,连接板凸起设置在基座空腔内的锤头的下方,下活塞为底部开口的中空结构,下活塞伸进连接板凸台内并能相对于连接板凸台做轴向移动,上活塞的一端连接锤头,另一端伸进下活塞的空腔内并能下活塞做轴向移动,硬弹簧安装在下活塞和连接板凸起的空腔底面之间;软弹簧安装在上活塞和连接板凸起的空腔底面之间。
在连接板凸起的内壁为连接板滑面,连接板滑面的上部设置有向内延伸的连接板内凸台,在下活塞的外壁的下端设置有向外延伸的下活塞外凸台,通过连接板内凸台卡住下活塞外凸台限制下活塞的最大行程;
下活塞的内壁为下活塞滑面,在下活塞滑面的上端设置有向内延伸的下活塞内凸台,上活塞的外壁的下端设置有向外延伸的上活塞凸台,通过下活塞内凸台卡住上活塞凸台限制上活塞的最大行程。
在连接板凸起的侧壁设置有与连接板凸起的空腔和下活塞的空腔连通的液压油口。
下活塞外凸台与连接板滑面之间为动密封,上活塞凸台与下活塞滑面之间也为动密封。
基座包括上基座和下基座,上基座和下基座连接固定,与上组楔形顶块连接的滑杆穿过上基座滑孔,与下组楔形顶块连接的滑杆穿过下基座滑孔。
滑杆伸出基座的一端旋拧有防止滑杆滑进基座空腔内的螺母。
上组楔形顶块和下组楔形顶块均为三个,上组楔形顶块和下组楔形顶块上下一一对应。
优点效果:本发明提供一种多刚度三向冲击隔离装置,
该隔离器使用压缩弹簧为弹性缓冲原件。本发明的有益效果是:
1)传统的圆柱螺旋弹簧冲击隔离装置的弹性元件只有一种刚度,本发明提供一种多刚度三向冲击隔离装置使用三种不同刚度元件组合,适应多种冲击环境,通过分段隔离冲击载荷,从而保护设备。
2) 多刚度三向冲击隔离装置相对传统的单向冲击隔离器,其能实现x、y和z三个方向上缓冲。
附图说明
图1 整体正等轴测图
图2 装置部分剖图
图3 连接板结构示意图
图4设备连接器示意图
图5 上基座示意图
图6 下基座示意图
图7 楔形顶块示意图。
具体实施方式:
如图1所示,发明提供一种多刚度三向冲击隔离装置,该装置包括设备连接器1、基座、连接板4、硬弹簧5、软弹簧6、下活塞7、上活塞8、楔形顶块9和弹簧10;
基座内部为空腔结构,连接板4设置在基座底部;
设备连接器1包括锤头、连接杆1-5和支撑面1-7,锤头通过连接杆1-5与支撑面1-7连接,锤头伸进基座空腔内,锤头的侧面设置有接触面1-3,接触面1-3的上下两端设置有削角的斜面,分别为上接触面1-4和下接触面1-2;
楔形顶块9包括楔形头和与楔形头连接的滑杆9-3,楔形头与滑杆9-3连接的面为限位面9-5,楔形头前端为顶面9-1,顶面9-1的上端或下端为楔形顶面9-2,楔形顶面9-2为削角斜面,滑杆9-3穿过基座侧面的滑孔内与基座滑孔接触连接并形成滑动副,楔形顶块9分为上下两组,上组的楔形顶块9的楔形顶面9-2位于顶面9-1下端,该顶面9-1下端的楔形顶面9-2与上接触面1-4接触连接,形成能相对移动的滑动副,下组的楔形顶块9的楔形顶面9-2位于顶面9-1的上端,该顶面9-1上端的楔形顶面9-2与下接触面1-2接触连接,形成能相对移动的滑动副;弹簧10套在滑杆9-3上,弹簧10的两端分别与楔形顶块9的限位面9-5和基座内壁接触连接;
位于上基座2中的弹簧10安装在楔形顶块9的滑杆9-3上,并且弹簧10的两端分别与楔形顶块9的限位面9-5和上基座2接触连接;位于下基座3中的弹簧10安装在楔形顶块9的滑杆9-3上,并且弹簧10的两端分别与楔形顶块9的限位面9-5和下基座3接触连接。
连接板4上安装有下活塞7、上活塞8、硬弹簧5和软弹簧6;连接板4上设置有中空的连接板凸起,连接板凸起设置在基座空腔内的锤头的下方,下活塞7为底部开口的中空结构,下活塞7伸进连接板凸起内并能相对于接板凸起做轴向移动,上活塞8的一端连接锤头,另一端伸进下活塞7的空腔内并能相对于下活塞7做轴向移动,硬弹簧5安装在下活塞7和连接板凸起的空腔底面之间;软弹簧6安装在上活塞8和连接板凸起的空腔底面之间。
连接板凸起的内壁为连接板滑面4-2,连接板滑面4-2的上部设置有向内延伸的连接板内凸台4-1,在下活塞7的外壁的下端设置有向外延伸的下活塞外凸台7-3,通过连接板内凸台4-1卡住下活塞外凸台7-3限制下活塞7的最大行程;
下活塞7的内壁为下活塞滑面7-2,在下活塞滑面7-2的上端设置有向内延伸的下活塞内凸台7-1,上活塞8的外壁的下端设置有向外延伸的上活塞凸台8-3,通过下活塞内凸台7-1卡住上活塞凸台8-3限制上活塞8的最大行程。
在连接板凸起的侧壁设置有与连接板凸起的空腔和下活塞7的空腔连通的液压油口4-3。
下活塞外凸台7-3与连接板滑面4-2之间为动密封,上活塞凸台8-3与下活塞滑面7-2之间也为动密封。
基座包括上基座2和下基座3,上基座2和下基座3连接固定,与上组楔形顶块9连接的滑杆9-3穿过上基座滑孔2-3,与下组楔形顶块9连接的滑杆9-3穿过下基座滑孔3-3。
滑杆9-3伸出基座的一端旋拧有防止滑杆9-3滑进基座空腔内的螺母。
上组楔形顶块9和下组楔形顶块9均为三个,上组楔形顶块9和下组楔形顶块9上下一一对应。
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明:
如图1和图2所示,本发明涉及一种多刚度三向冲击隔离装置,该装置包括:设备连接器1、上基座2、下基座3、连接板4、硬弹簧5、软弹簧6、上活塞7、上活塞8、楔形顶块9、弹簧10和螺母11;
上基座2的上基座连接孔2-2与下基座3的下基座连接孔3-2通过螺栓连接固定,从而保证上基座2与下基座3之间不发生相对运动;
上基座2设置有三个上基座滑孔2-3,每个上基座滑孔2-3安装有一个楔形顶块9;安装在上基座2内的楔形顶块9的滑杆9-3与上基座滑孔2-3接触连接并形成滑动副,并且通过螺母11与楔形杆连接螺纹9-6的连接固定在上基座2上。
安装在下基座3内的楔形顶块9的滑杆9-3与下基座滑孔3-3接触连接并形成滑动副,并且通过螺母11与楔形杆连接螺纹9-6的连接固定在下基座3上;
位于上基座2中的弹簧10安装在楔形顶块9的滑杆9-3,并且弹簧10的两端分别与楔形顶块9的限位面9-5和上基座2内表面连接;位于下基座3中的弹簧10安装在楔形顶块9的滑杆9-3,并且弹簧10的两端分别与楔形顶块9的限位面9-5和下基座3连接;
设备连接器1的活塞连接孔1-1与上活塞8的上活塞连接孔8-1通过螺栓连接,从而固定在下基座3上;设备连接器1的下接触面1-2和上接触面1-4都与楔形顶块9的楔形顶面9-2接触连接,形成滑动副可以相对移动;并且安装在上基座2内的楔形顶块9的楔形杆滑面9-4与上基座滑面2-4接触连接形成滑动副可以相对移动;安装在下基座3的楔形顶块9的楔形杆滑面9-4与下基座滑面3-5接触连接并形成滑动副可以相对移动;设备连接器1的支撑面1-7用于支撑安装设备,并且通过设备连接孔1-6完成安装设备连接固定。
设备连接器1设置有三个下接触面1-2和三个上接触面1-4,每个下接触面1-2和上接触面1-4都对应与一个楔形顶块9的楔形顶面9-2接触连接,形成滑动副可以相对移动。
如图3所示,所述的连接板4包括:连接板内凸台4-1、连接板滑面4-2、液压油口4-3、连接板内连接孔4-4、连接板外连接孔4-5、连接板面4-6;下活塞7包括:下活塞内凸台7-1、下活塞滑面7-2、下活塞外凸台7-3;上活塞8包括:上活塞连接孔8-1、上活塞杆8-2、上活塞凸台8-3;
连接板4上安装有上活塞7、上活塞8、硬弹簧5和软弹簧6;硬弹簧5安装在上活塞8和连接板4之间;软弹簧6安装在上活塞7和连接板4之间;上活塞8安装在连接板4的连接板滑面4-2上,通过连接板内凸台4-1和下活塞外凸台7-3限制下活塞向上运动的行程;上活塞8安装在下活塞滑面7-2上,并通过下活塞内凸台7-1和上活塞凸台8-3限制上活塞向上运动的行程。
如图4所示,所述的设备连接器1包括:活塞连接孔1-1、下接触面1-2、上接触面1-4、连接杆1-5、设备连接孔1-6、支撑面1-7;
如图5所示,所述的上基座2包括:上基座连接面2-1、上基座连接孔2-2、上基座滑孔2-3、上基座滑面2-4、上基座中心孔2-5;
如图6所示,所述的下基座3包括:下基座连接面3-1、下基座连接孔3-2、下基座滑孔3-3、下基座中心孔3-4、下基座滑面3-5;
下基座3上设置有三个下基座滑孔3-3,每个下基座滑孔3-3都安装有一个楔形顶块9;安装在下基座3内的楔形顶块9的滑杆9-3与下基座滑孔3-3接触连接并形成滑动副,并且通过螺母11与楔形杆连接螺纹9-6的连接固定在下基座3上。
如图7所示,所述的楔形顶块9包括:顶面9-1、楔形顶面9-2、滑杆9-3、楔形杆滑面9-4、限位面9-5、楔形杆连接螺纹9-6;
多刚度三向冲击隔离装置具体动作方式:
一般冲击在和为正负双波加速度载荷,在冲击作用之前,所有的楔形顶块9都以预紧力F顶着设备连接器1,使得设备连接器1保持静止;一般冲击在和为正负双波加速度载荷,当设备连接器1在向上的冲击载荷作用下,多刚度三向冲击隔离装置的工作过程分为四个阶段:设备连接器1离开平衡位置顶开楔形顶块9开始下滑;设备连接器1压着软弹簧6向下滑动直到上活塞8顶着下活塞7;设备连接器1顶着下活塞7压缩硬弹簧5直到停止运动;设备连接器1在液压油作用下回到平衡位置。
第一阶段,设备连接器1离开平衡位置顶开楔形顶块9开始下滑:连接板4受到向上冲击载荷时,设备连接器1由于惯性作用离开平衡点相对连接板4向下运动,当冲击载荷超过预紧力F时,设备连接器1推着楔形顶块9沿着径向向外滑动,直到楔形顶块9的楔形顶面9-2与设备连接器1的下接触面1-2脱离接触,设备连接器1沿着楔形顶块9的顶面9-1开始向下滑动;
第二阶段,设备连接器1压着软弹簧6向下滑动直到上活塞8顶着下活塞7:设备连接器1推着下活塞7向下运动从而压缩软弹簧6,软弹簧6的刚度很小,不能使设备连接器1受到缓冲而停止,能够隔离较大加速度冲击载荷对设备连接器1的冲击作用,直到活塞7向下运动到下极限位置时;
第三阶段,设备连接器1顶着下活塞7压缩硬弹簧5直到停止运动:上活塞8推着下活塞7向下运动从而下活塞7的下活塞外凸台7-3顶着硬弹簧5,硬弹簧5刚度较大,足以让设备连接器1受到缓冲而停止,到达下极限位置。
第四阶段,设备连接器1在液压油作用下回到平衡位置:冲击结束后,连接板4固定不动,在硬弹簧5恢复力作用下,设备连接器1向上运动一小段位移,由于软弹簧6恢复力小不能推动设备连接器1向上运动,通过往液压油口4-3内注入高压油从而顶着下活塞7和上活塞8向上运动从而顶着设备连接器1向上运动,直到回到平衡位置,楔形顶块9在弹簧预紧力作用下沿径向向内运动,楔形顶面9-2与设备连接器1的下接触面1-2重新接触。
多刚度三向冲击隔离装置除了能在z方向上实现多刚度缓冲,达到隔离冲击载荷的效果,在xy平面内由于楔形顶块9和弹簧10的作用下也能实现小范围缓冲作用,从而保护设备连接器1。

Claims (5)

1.多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:该装置包括设备连接器(1)、基座、连接板(4)、硬弹簧(5)、软弹簧(6)、下活塞(7)、上活塞(8)、楔形顶块(9)和弹簧(10);
基座内部为空腔结构,连接板(4)设置在基座底部;
设备连接器(1)包括锤头、连接杆(1-5)和支撑面(1-7),锤头通过连接杆(1-5)与支撑面(1-7)连接,锤头伸进基座空腔内,锤头的侧面设置有接触面(1-3),接触面(1-3)的上下两端设置有削角的斜面,分别为上接触面(1-4)和下接触面(1-2);
楔形顶块(9)包括楔形头和与楔形头连接的滑杆(9-3),楔形头与滑杆(9-3)连接的面为限位面(9-5),楔形头前端为顶面(9-1),顶面(9-1)的上端或下端为楔形顶面(9-2),楔形顶面(9-2)为削角斜面,滑杆(9-3)穿过基座侧面的滑孔内与基座滑孔接触连接并形成滑动副,楔形顶块(9)分为上下两组,上组的楔形顶块(9)的楔形顶面(9-2)位于顶面(9-1)下端,该顶面(9-1)下端的楔形顶面(9-2)与上接触面(1-4)接触连接,形成能相对移动的滑动副,下组的楔形顶块(9)的楔形顶面(9-2)位于顶面(9-1)的上端,该顶面(9-1)上端的楔形顶面(9-2)与下接触面(1-2)接触连接,形成能相对移动的滑动副;弹簧(10)套在滑杆(9-3)上,弹簧(10)的两端分别与楔形顶块(9)的限位面(9-5)和基座内壁接触连接;
连接板(4)上安装有下活塞(7)、上活塞(8)、硬弹簧(5)和软弹簧(6);连接板(4)上设置有中空的连接板凸起,连接板凸起设置在基座空腔内的锤头的下方,下活塞(7)为底部开口的中空结构,下活塞(7)伸进连接板凸起内并能相对于连接板凸起做轴向移动,上活塞(8)的一端连接锤头,另一端伸进下活塞(7)的空腔内并能相对于下活塞(7)做轴向移动,硬弹簧(5)安装在下活塞(7)和连接板凸起的空腔底面之间;软弹簧(6)安装在上活塞(8)和连接板凸起的空腔底面之间;
连接板凸起的内壁为连接板滑面(4-2),连接板滑面(4-2)的上部设置有向内延伸的连接板内凸台(4-1),在下活塞(7)的外壁的下端设置有向外延伸的下活塞外凸台(7-3),通过连接板内凸台(4-1)卡住下活塞外凸台(7-3)限制下活塞(7)的最大行程;
下活塞(7)的内壁为下活塞滑面(7-2),在下活塞滑面(7-2)的上端设置有向内延伸的下活塞内凸台(7-1),上活塞(8)的外壁的下端设置有向外延伸的上活塞凸台(8-3),通过下活塞内凸台(7-1)卡住上活塞凸台(8-3)限制上活塞(8)的最大行程;
在连接板凸起的侧壁设置有与连接板凸起的空腔和下活塞(7)的空腔连通的液压油口(4-3)。
2.根据权利要求1所述的多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:下活塞外凸台(7-3)与连接板滑面(4-2)之间为动密封,上活塞凸台(8-3)与下活塞滑面(7-2)之间也为动密封。
3.根据权利要求1所述的多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:基座包括上基座(2)和下基座(3),上基座(2)和下基座(3)连接固定,与上组楔形顶块(9)连接的滑杆(9-3)穿过上基座滑孔(2-3),与下组楔形顶块(9)连接的滑杆(9-3)穿过下基座滑孔(3-3)。
4.根据权利要求1或3所述的多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:滑杆(9-3)伸出基座的一端旋拧有防止滑杆(9-3)滑进基座空腔内的螺母。
5.根据权利要求1或3所述的多刚度三向冲击隔离装置,其特征在于:上组楔形顶块(9)和下组楔形顶块(9)均为三个,上组楔形顶块(9)和下组楔形顶块(9)上下一一对应。
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