CN107289054B - 一种三向刚度可调隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三向刚度可调隔振器。该隔振器，包括垂直刚度可调部分和横向刚度可调部分，具体由外壳、功能平台、中心螺杆、上中心支座、下中心支座、八片弓形弹簧片、中心金属橡胶网、四根水平导轨组成。八片弓形弹簧片与中心螺杆、上中心支座和下中心支座构成了隔振器的垂向刚度调整机构；中心金属橡胶网、功能平台的四根水平导轨等构成了隔振器的横向刚度调整机构。旋转中心螺杆实现调整上中心支座和下中心支座之间的间距，带动四对弹簧片组之间跨度的变化，实现竖向刚度调整；旋转四根滑动导轨，对中心金属橡胶网施加作用力，改变中心金属橡胶网内部空隙和金属绕丝之间的摩擦力，实现横向刚度调整。本发明的适装性强和性能稳定性高。

Description

一种三向刚度可调隔振器

技术领域

本发明属于车载、机载、舰载电子设备的隔振保护技术领域，具体涉及一种机电设备的隔振缓冲装置。

技术背景

随着现在军事科技的发展，一方面电子设备不断向集成化、模块化和一体化方向发展，其对振动环境的要求也越来越严苛；另一方面由于装载平台的多样化和功能化，其对电子设备的振动激励也越来越复杂。例如，各种机载电子设备，在飞机起飞、降落和飞行过程中会受到从飞机平台传递来的振动和冲击，过大的振动或冲击将直接影响电子设备的性能，甚至无法正常工作。特别是像机载雷达频综器类产品，其对振动环境尤为敏感，微小的振动将导致频综器相躁指标的极大恶化，这将将会极大降低雷达探测距离和精度。

为了降低振动对电子设备的影响，提高电子产品的装机适应性，通常会采取一些振动控制措施，以降低电子产品受到的振动与冲击。隔振器作为最为简单和有效的减振器件已经广泛应用于实际产品之中。然而传统的隔振器，其各项参数相对固定不变，这样就会带来三个方面的问题：一、当外部装载平台发生改变或者平台参数发生改变时，原有的隔振器就再不适用，甚至会加剧振动；二、在电子产品设计时，在产品重量、刚度等各种参数没有确定前，无法正确的选择合适的减振器件；三、进行隔振器设计时，针对同一类型的隔振器，为了适应不同平台的装载需求，需要开发出系列化的隔振器序列，才能投入使用。

由于隔振器的设计和选型工作是一个反复周期性的试验验证工作，鉴于上述三方面的问题，就会造成设计周期和成本的巨大增加。例如刚度是隔振器设计中最为重要的参数，与隔振器的起始隔振频率、隔振效率等直接相关。隔振器刚度较大，隔振器的减振起始频率就较大，这样低频隔振效果也相对较差；隔振器刚度较小，隔振器的静承载力较小，静态变形较大，载荷适用范围就较小。传统隔振器，其各向刚度是固定不变的，一旦设计定型之后，其使用工况也基本设定。若隔振器的使用环境和装载平台发生改变，都需要重新设计和更换隔振器。例如针对机载设备进行减振，如果机载设备在某方向上的振动环境发生变化、或者机载设备的重量比原设计增加了少许、或者飞机的飞行环境发生改、等等，那么原有的隔振器就需要重新设计或者更换型号。

发明内容

为了实现根据外界振动环境的不同，改变器件自身的刚度，以适应不同装载平台和应用场合，本发明提供一种三向刚度可调隔振器。

一种三向刚度可调隔振器包括底座1、外壳2、功能平台3、杆状的四根水平滑动导轨4和竖向刚度调整机构；

所述底座1、外壳2和功能平台3构成主体结构；所述外壳2为底部敞口的罩体，顶部开设有安装孔5；外壳2罩设在底座1上构成机体，所述功能平台3水平设于机体中部；

所述功能平台3的中部开设有贯通轴向的中心通孔6，中心通孔6外周的功能平台3上均布设有四个矩形孔7，与四个矩形孔7对应的功能平台3的径向上分别设有贯通中心通孔6的四个导轨螺纹孔，所述四根水平滑动导轨4通过螺纹配合设于四个导轨螺纹孔内，通过旋转水平滑动导轨4实现调整水平滑动导轨4伸入中心通孔6径向的深度；

所述竖向刚度调整机构包括中心螺杆8、上中心支座9、下中心支座10和八片弹簧片11；所述上中心支座9和下中心支座10分别通过旋向相反的螺纹连接设于中心螺杆8上；旋转中心螺杆8实现上中心支座9和下中心支座10之间间距的调整；所述八片弹簧片11组成四对弹簧片组，每对弹簧片组中的一只弹簧片的一端活动连接着上中心支座9，另一只弹簧片的一端活动连接着下中心支座10，每对弹簧片的另一端均活动连接着滑动支耳12；所述滑动支耳12对应位于功能平台3上的矩形孔7内，滑动支耳12的中部为管状，套设在对应的水平滑动导轨4上；

上中心支座9和下中心支座10之间的中心螺杆8中部套设有环状的中心金属橡胶网13；中心金属橡胶网13的外圆周设有挡环14，挡环14的圆周上均布设有四个导孔，所述四根水平滑动导轨4的一端分别对应伸入四个导孔内；所述功能平台3、四根水平滑动导轨4和中心金属橡胶网13构成横向刚度调整机构。

与上中心支座9相邻的中心螺杆8的上部套设有环状的上金属橡胶网15，中心螺杆8的上端伸至外壳2顶部的安装孔5外部，中心螺杆8的外伸端上设有转接块16；

竖向刚度调整时，旋转中心螺杆8实现上中心支座9和下中心支座10之间间距的调整；上中心支座9和下中心支座10之间间距的变化将带动四对弹簧片组之间的跨度的变化，实现竖向刚度的调节；

横向刚度调整时，通过旋转四根滑动导轨4，通过滑动导轨4的端部对中心金属橡胶网13施加的作用力，改变中心金属橡胶网13内部空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变中心金属橡胶网13的横向刚度，实现横向刚度可调。

进一步限定的技术方案如下：

所述上中心支座9和下中心支座10结构相同；下中心支座10为螺纹管状，外圆周上对称分布了四个连接支耳。

所述弹簧片11为弓形的弹簧片，两端带有轴承安装孔的半圆弧形；弹簧片11两端分别通过轴承和轴连通着上中心支座9或下中心支座10或滑动支耳12。

所述滑动支耳12通过水平直线轴承17套设在水平滑动导轨4上。

所述中心金属橡胶网13为中心开孔的圆柱型压缩金属丝网，中心金属橡胶网13通过中心直线轴承18套设在上中心支座9和下中心支座10之间的中心螺杆8中部上，且实现自由滑动；中心金属橡胶网13的外圆柱面和挡环14之间设有弧形挤压片19，所述弧形挤压片19的外侧面与水平滑动导轨4的内端接触；中心金属橡胶网13的轴向两端面与挡环14的轴向之间分别设有中心限位环20。

所述弧形挤压片19为带有管状法兰孔的弧形环片，其内表面与中心金属橡胶网13贴合，外表面与挡环14的径向内侧面贴合。

与上中心支座9相邻中心螺杆8的上部通过上直线轴承21设有环状的上金属橡胶网15。

所述挡环14圆周的下边缘均设有向外的径向翻边，径向翻边固定在功能平台3上。

所述上金属橡胶网15的轴向顶部和外壳2的安装孔5之间设有上限位环22，轴向底部设有上挡环23；上挡环23的边缘处设有向上的翻边，上挡环23的翻边罩设在上金属橡胶网15上，且固定在外壳2内部。

本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：

1.本发明可以根据被隔振对象的应用场合和外界振动环境的不同，调节器自身刚度。能够适用于不同振动工况需求，具有较宽的振动环境适用范围。

2.本发明的额定载荷和静态变形都可以通过垂向刚度的变化进行调整，适用不同重量的隔振对象，具有较宽的载重范围。

3.本发明在三个方向上的刚度均可以调节，其不受载荷方向的限制。不论哪方向上的振动环境和载荷重量发生变化，都可以通过调节刚度来达到隔振器的最佳减振性能。其垂向刚度变化范围为可以达到中心刚度的30%到200%，横向刚度变化范围为中心刚度的90%到150%。

4.本发明为全机械式隔振器，材料性能相对稳定和可靠，隔振器的性能不会随着使用时间的增加而变化。

5.本发明为一种被动式无源隔振器，工作时不需要外加能量和控制，具有简单可靠、实现方便、绿色无耗能等优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的轴向剖视图。

图3为功能平台结构示意图。

图4为外壳结构示意图。

上图中序号：底座1、外壳2、功能平台3、水平滑动导轨4、安装孔5、中心通孔6、矩形孔7、中心螺杆8、上中心支座9、下中心支座10、弹簧片11、滑动支耳12、中心金属橡胶网13、挡环14、上金属橡胶网15、转接块16、水平直线轴承17、中心直线轴承18、弧形挤压片19、中心限位环20、上直线轴承21、上限位环22、上挡环23。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例

参见图1，一种三向刚度可调隔振器包括底座1、外壳2、功能平台3、杆状的四根水平滑动导轨4和竖向刚度调整机构。

所述底座1、外壳2和功能平台3构成主体结构；所述外壳2为底部敞口的罩体，顶部开设有安装孔5，见图3；外壳2罩设在底座1上构成机体，所述功能平台3水平设于机体中部。

参见图4，功能平台3的中部开设有贯通轴向的中心通孔6，中心通孔6外周的功能平台3上均布设有四个矩形孔7，与四个矩形孔7对应的功能平台3的径向上分别设有贯通中心通孔6的四个导轨螺纹孔；参见图2，四根水平滑动导轨4通过螺纹配合设于四个导轨螺纹孔内，通过旋转水平滑动导轨4实现调整水平滑动导轨4伸入中心通孔6径向的深度。

所述竖向刚度调整机构包括中心螺杆8、上中心支座9、下中心支座10和八片弓形弹簧片11。上中心支座9和下中心支座10结构相同，下中心支座10为螺纹管状，外圆周上对称分布了四个连接支耳。上中心支座9和下中心支座10分别通过旋向相反的螺纹连接设于中心螺杆8上；旋转中心螺杆8实现上中心支座9和下中心支座10之间间距的调整。八片弹簧片11组成四对弹簧片组，每对弹簧片组中的一只弹簧片的一端活动连接着上中心支座9上对应的连接支耳，另一只弹簧片的一端活动连接着下中心支座10上对应的连接支耳，每对弹簧片的另一端均活动连接着滑动支耳12；弹簧片11为弓形的弹簧片，两端带有轴承安装孔的半圆弧形；弹簧片11两端分别通过轴承和轴连通着上中心支座9或下中心支座10或滑动支耳12。所述滑动支耳12对应位于功能平台3上的矩形孔7内，滑动支耳12的中部为管状，通过水平直线轴承17套装在水平滑动导轨4上。

参见图2，上中心支座9和下中心支座10之间的中心螺杆8中部通过中心直线轴承18套装有环状的中心金属橡胶网13，中心金属橡胶网13为中心开孔的圆柱型压缩金属丝网，且能实现自由滑动。中心金属橡胶网13的外圆周设有挡环14，挡环14的圆周上均布设有四个导孔，所述四根水平滑动导轨4的一端分别对应伸入四个导孔内；挡环14圆周的上边缘和下边缘均设有向内的径向翻边，径向翻边固定在功能平台3上。中心金属橡胶网13的外圆柱面和挡环14之间装有弧形挤压片19，弧形挤压片19的外侧面与水平滑动导轨4的内端接触。弧形挤压片19为带有管状法兰孔的弧形环片，其内表面与中心金属橡胶网13贴合，外表面与挡环14的径向内侧面贴合。中心金属橡胶网13的轴向两端面与挡环14圆周的上边缘、下边缘的径向翻边之间分别设有中心限位环20。功能平台3、四根水平滑动导轨4和中心金属橡胶网13构成横向刚度调整机构。

与上中心支座9相邻的中心螺杆8的上部套装有环状的上金属橡胶网15，上金属橡胶网15的轴向顶部和外壳2的安装孔5之间设有上限位环22，轴向底部设有上挡环23；上挡环23的边缘处设有向上的翻边，上挡环23的翻边罩设在上金属橡胶网15上，且固定在外壳2内部。中心螺杆8的上端伸至外壳2顶部的安装孔5外部，中心螺杆8的外伸端上设有转接块16。

使用时，三向刚度可调隔振器通过底座1安装在设备装载平台上，转接块16连接着需要隔振的电子设备上。装载平台上的振动响应需要通过隔振器的减振后才传递到电子设备上，并且根据不同的振动环境，调节隔振器的三向刚度，使隔振器的减振效果达到最佳状态，这样就能极大地减小电子设备承受的振动响应。

竖向刚度调整时，旋转中心螺杆8实现上中心支座9和下中心支座10之间间距的调整；上中心支座9和下中心支座10之间间距的变化将带动四对弹簧片组之间的跨度的变化，实现竖向刚度的调节；

横向刚度调整时，通过旋转四根滑动导轨4，通过滑动导轨4的端部对中心金属橡胶网13施加的作用力，改变中心金属橡胶网13内部空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变中心金属橡胶网13的横向刚度，实现横向刚度可调。

Claims (7)

1.一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：包括底座、外壳、功能平台、杆状的四根水平滑动导轨和竖向刚度调整机构；

所述底座、外壳和功能平台构成主体结构；所述外壳为底部敞口的罩体，顶部开设有安装孔；外壳罩设在底座上构成机体，所述功能平台水平设于机体中部；

所述功能平台的中部开设有贯通轴向的中心通孔，中心通孔外周的功能平台上均布设有四个矩形孔，与四个矩形孔对应的功能平台的径向上分别设有贯通中心通孔的四个导轨螺纹孔，所述四根水平滑动导轨通过螺纹配合设于四个导轨螺纹孔内，通过旋转水平滑动导轨实现调整水平滑动导轨伸入中心通孔径向的深度；

所述竖向刚度调整机构包括中心螺杆、上中心支座、下中心支座和八片弹簧片；所述上中心支座和下中心支座分别通过旋向相反的螺纹连接设于中心螺杆上；旋转中心螺杆实现上中心支座和下中心支座之间间距的调整；所述八片弹簧片组成四对弹簧片组，每对弹簧片组中的一只弹簧片的一端活动连接着上中心支座，另一只弹簧片的一端活动连接着下中心支座，每对弹簧片的另一端均活动连接着滑动支耳；所述滑动支耳对应位于功能平台上的矩形孔内，滑动支耳的中部为管状，套设在对应的水平滑动导轨上；

上中心支座和下中心支座之间的中心螺杆中部套设有环状的中心金属橡胶网；中心金属橡胶网的外圆周设有挡环，挡环的圆周上均布设有四个导孔，所述四根水平滑动导轨的一端分别对应伸入四个导孔内；所述功能平台、四根水平滑动导轨和中心金属橡胶网构成横向刚度调整机构；

与上中心支座相邻的中心螺杆的上部套设有环状的上金属橡胶网，中心螺杆的上端伸至外壳顶部的安装孔外部，中心螺杆的外伸端上设有转接块；所述中心金属橡胶网为中心开孔的圆柱型压缩金属丝网，中心金属橡胶网通过中心直线轴承套设在上中心支座和下中心支座之间的中心螺杆中部上，且实现自由滑动；中心金属橡胶网的外圆柱面和挡环之间设有弧形挤压片，所述弧形挤压片的外侧面与水平滑动导轨的内端接触；所述弧形挤压片为带有管状法兰孔的弧形环片，其内表面与中心金属橡胶网贴合，外表面与挡环的径向内侧面贴合；中心金属橡胶网的轴向两端面与挡环的轴向之间分别设有中心限位环；

竖向刚度调整时，旋转中心螺杆实现上中心支座和下中心支座之间间距的调整；上中心支座和下中心支座之间间距的变化将带动四对弹簧片组之间的跨度的变化，实现竖向刚度的调节；

横向刚度调整时，通过旋转四根滑动导轨，通过滑动导轨的端部对中心金属橡胶网施加的作用力，改变中心金属橡胶网内部空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变中心金属橡胶网的横向刚度，实现横向刚度可调。

2.根据权利要求1所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：所述上中心支座和下中心支座结构相同；下中心支座为螺纹管状，外圆周上对称分布了四个连接支耳。

3.根据权利要求1所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：所述弹簧片为弓形的弹簧片，两端带有轴承安装孔的半圆弧形；弹簧片两端分别通过轴承和轴连通着上中心支座或下中心支座或滑动支耳。

4.根据权利要求1所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：所述滑动支耳通过水平直线轴承套设在水平滑动导轨上。

5.根据权利要求1所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：与上中心支座相邻中心螺杆的上部通过上直线轴承设有环状的上金属橡胶网。

6.根据权利要求1所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：所述挡环圆周的上边缘和下边缘分别设有向内的径向翻边，径向翻边固定在功能平台的底部。

7.根据权利要求5所述的一种三向刚度可调隔振器，其特征在于：所述环状的上金属橡胶网的轴向顶部和外壳的安装孔之间设有上限位环，轴向底部设有上挡环；上挡环的边缘处设有向上的翻边，上挡环的翻边罩设在上金属橡胶网上，且固定在外壳内部。