CN107504115A - 一种三向频率可调吸振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三向频率可调吸振器。包括安装基座机构、质量配重机构、横向刚度调整机构和竖向刚度调整机构；安装基座机构包括底座、中心螺杆和四根杆状的竖向滑动导轨，质量配重机构包括上下对应配合连接的上配重块和下配重块，横向刚度调整机构包括功能平台、金属橡胶网环和四根水平滑动导轨，通过螺栓连接使上配重块、功能平台和下配重块形成一个整体；竖向刚度调整机构包括上中心支座、下中心支座和八片弹簧片。通过旋转中心螺杆来改变四对弹簧片组之间的跨度，进而实现吸振器竖向刚度和频率的变化；旋转四根水平滑动导轨，通过对金属橡胶网环施加作用力，改变其内部的空隙和金属绕丝之间的摩擦力，以实现吸振器横向频率的变化。

Description

一种三向频率可调吸振器

技术领域

本发明属于吸振器技术领域，具体涉及一种三向频率可调吸振器。

技术背景

随着工程应用技术的快速发展，振动控制技术在工程领域内发挥着日益重要的作用。一方面各种工程生产、制造运输工具的机械化和大型化，产生的振动响应越来越突出，例如汽轮机的振动、飞机的颤振、发电机组的振动、大桥的风动等。这些振动引起的结构零部件内部产生的交变应力是导致结构疲劳损伤的主要原因，并且长期工作在振动噪声环境中的人会感到疼痛、不适，工作效率降低，甚至危害到他们的身体健康。另一方面在各种精密加工、测量领域人们对对振动环境的要求也越来越严苛。特别随着各种精密设备不断向集成化、模块化和一体化方向发展，微小的振动环境都将影响精密设备的工作性能。

为了减小各种机电设备自身振动向外部环境传递，或者降低外界环境振动对各种精密设备的工作性能的影响，通常都会采取一些振动控制措施。安装吸振作为振动控制主要技术之一，它的主要工作原理是在被减振对象上安装一个附加的“质量—弹簧”子系统，利用多自由度系统的反共振特性，将被减振对象上的一部分振动能量转移到该附加的子系统上来，以减小或抑制主系统的振动。吸振器具有安装简单、使用方便、不需要对原有结构体和安装方式进行改变，长期受到人们的青睐，已经在电子机械、交通运输，建筑桥梁等振动控制领域得到了广泛的应用。例如在某些直升机桨毂、光盘驱动器、建筑大厦，以及高空缆车中都安装有吸振器。

传统的吸振器，当吸振器设计完成之后，其各项参数不能改变，使用工况也就相对固定。一旦被减振对象外激励的频率发生改变时，吸振器的减振效果会因为失谐而迅速变差。这样传统的吸振器只能适用于设计时的使用环境和装载平台，当使用环境和装载平台发生改变，则需要重新设计和更换吸振器。另外，在进行新产品设计时，在被减振对象的重量、刚度等各种参数没有完全确定前，是无法开展减振设计。由于吸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，鉴于上述原有，就会造成新产品设计周期和成本的巨大增加。

发明内容

为了实现根据被减振对象振动环境和应用平台的不同，调节自身的固有频率，使其充分发挥吸振能力，本发明提供一种三向频率可调吸振器。

一种三向频率可调吸振器包括安装基座机构、质量配重机构、横向刚度调整机构和竖向刚度调整机构；

所述安装基座机构包括板状的底座1，所述底座1的顶面中心设有直立的中心螺杆2，中心螺杆2上两侧分别设有旋向相反的螺纹；中心螺杆2外周的底座1上均布设有四根杆状的竖向滑动导轨3；每根竖向滑动导轨3的上部套设有导轨金属网环4；

所述质量配重机构包括上下对应配合连接的上配重块5和下配重块6；所述上配重块5为柱状，一侧轴向端面上开设有十字形凹槽7，十字形凹槽7中心的上配重块5上开设有轴向的通孔8；所述下配重块6为柱状，轴向底部端面上开设有四个导向盲孔9，四个导向盲孔9的封闭端分别开设有螺栓孔；上配重块5上的十字形凹槽7和下配重块6的封闭端的四个螺栓孔对应错开，与四个螺栓孔对应的上配重块5上开设有四个螺纹孔；四根竖向滑动导轨3上的导轨金属网环4分别对应位于下配重块6上的四个导向盲孔9内；

所述横向刚度调整机构包括圆盘状的功能平台10，功能平台10的中心开设有中心通孔11，中心通孔11内设有金属橡胶网环12；功能平台10通过金属橡胶网环12套设在中心螺杆2的中部；功能平台10的圆周上均布设有贯通轴向的四个矩形孔13和四个连接孔，与四个矩形孔13对应的功能平台10的圆周径向分别设有四个贯通中心通孔11的导轨孔，导轨孔为螺纹孔，导轨孔内配合设有螺杆状的水平滑动导轨14；四根水平滑动导轨14上均套设有滑动支耳15，且滑动支耳15位于功能平台10上相应的矩形孔13内；

上配重块5的四个螺纹孔、功能平台10的四个连接孔和下配重块6的四个螺栓孔分别依次轴向对应，通过螺栓16连接使上配重块5、功能平台10和下配重块6形成一个整体；

所述竖向刚度调整机构包括上中心支座17、下中心支座18和八片弹簧片19；上中心支座17和下中心支座18分别通过旋向相反的螺纹连接设于中心螺杆2上，且位于功能平台10的两侧；八片弹簧片19形成四对弹簧片组，每对弹簧片组中的一个弹簧片位于功能平台10的一侧，另一个弹簧片位于功能平台10的另一侧；一侧弹簧片的一端活动连接着上中心支座17，另一侧弹簧片的一端活动连接着下中心支座18，每对弹簧片的另一端分别活动连接着滑动支耳15；

竖向频率调整时，通过旋转具有旋向相反螺纹的中心螺杆2来改变四对弹簧片组之间的跨度，进而实现吸振器竖向刚度和频率的变化；

横向频率调整时，旋转四根水平滑动导轨14，通过四根水平滑动导轨14的端部对金属橡胶网环12施加作用力，改变金属橡胶网环12内部的空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变金属橡胶网环12的横向刚度，以实现吸振器横向频率的变化。

进一步限定的技术方案如下：

每根竖向滑动导轨3的上部通过竖向直线轴承20套设有导轨金属网环4。

所述金属橡胶网环12中的金属网为压缩金属网，金属橡胶网环12通过中心直线轴承21设于中心螺杆2上；金属橡胶网环12的外圆周上均布设有四个弧形挤压片22，且四个弧形挤压片22和四根水平滑动导轨14之间通过法兰连接；金属橡胶网环12的轴向两端面分别设有限位环23，四个弧形挤压片22外侧的金属橡胶网环12的外圆周上设有管状的挡圈24；挡圈24的轴向两端分别设有向内的翻边，两端的翻边分别包扣在两端面的限位环23上，且固定在功能平台10上。

所述弹簧片19为弓形弹簧片；每片弹簧片19的两端为半圆弧形结构，半圆弧形结构开设有轴承安装孔；每对弹簧片的一端通过轴25和轴承26活动连接着分别上中心支座17和下中心支座18，每对弹簧片的另一端分别通过轴和轴承活动连接着滑动支耳15；所述滑动支耳15通过水平直线轴承27套设在水平滑动导轨14上。

所述上中心支座17和下中心支座18结构相同，中部为管状，管内设有与中心螺杆2配合的螺纹孔，外管壁上均布设有四个连接凸块，通过连接凸块连接弹簧片19。

所述弧形挤压片22为带有圆柱法兰孔的弧形环片；弧形挤压片22的内径与金属橡胶网环12的外径贴合，四根水平滑动导轨14的一端和弧形挤压片22的圆柱法兰孔对应连接。

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（0°转135°折线剖）。

图3为上配重块仰视图。

图4为下配重块俯视图。

图5为功能平台俯视图。

上图中序号：底座1、中心螺杆2、竖向滑动导轨3、导轨金属网环4、上配重块5、下配重块6、十字形凹槽7、通孔8、导向盲孔9、功能平台10、中心通孔11、金属橡胶网环12、矩形孔13、水平滑动导轨14、滑动支耳15、螺栓16、上中心支座17、下中心支座18、八片弹簧片19、竖向直线轴承20、中心直线轴承21、弧形挤压片22、限位环23、挡圈24、轴25、轴承26、水平直线轴承27。

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1，一种三向频率可调吸振器包括安装基座机构、质量配重机构、横向刚度调整机构和竖向刚度调整机构。

参见图1和图2，安装基座机构包括板状的底座1，底座1的顶面中心设有直立的中心螺杆2，中心螺杆2上两侧分别设有旋向相反的螺纹；中心螺杆2外周的底座1上均布设有四根杆状的竖向滑动导轨3；每根竖向滑动导轨3的上部通过竖向直线轴承20套设有导轨金属网环4。

参见图1，质量配重机构包括上下对应配合连接的上配重块5和下配重块6。参见图3，上配重块5为柱状，一侧轴向端面上开设有十字形凹槽7，十字形凹槽7中心的上配重块5上开设有轴向的通孔8。参见图4，下配重块6为柱状，轴向的底部端面上开设有四个导向盲孔9，四个导向盲孔9的封闭端分别开设有螺栓孔。参见图1，上配重块5上的十字形凹槽7和下配重块6的封闭端的四个螺栓孔对应错开，与四个螺栓孔对应的上配重块5上开设有四个螺纹孔；参见图2，四根竖向滑动导轨3上的导轨金属网环4分别对应位于下配重块6上的四个导向盲孔9内。

横向刚度调整机构包括圆盘状的功能平台10，参见图5，功能平台10的中心开设有中心通孔11，中心通孔11内安装有金属橡胶网环12；参见图2，功能平台10通过金属橡胶网环12和中心直线轴承21套装在中心螺杆2的中部。金属橡胶网环12中的金属网为压缩金属网，金属橡胶网环12的外圆周上均布设有四个弧形挤压片22；弧形挤压片22为带有圆柱法兰孔的弧形环片；弧形挤压片22的内径与金属橡胶网环12的外径贴合，四根水平滑动导轨14的一端分别与对应的弧形挤压片22的圆柱法兰孔对应连接。金属橡胶网环12的轴向两端面分别安装有限位环23；四个弧形挤压片22外侧的金属橡胶网环12的外圆周上设有管状的挡圈24；挡圈24的轴向两端分别设有向内的翻边，两端的翻边分别包扣在两端面的限位环23上，且固定在功能平台10上。功能平台10的圆周上均布设有贯通轴向的四个矩形孔13和四个连接孔。与四个矩形孔13对应的功能平台10的圆周径向分别设有四个贯通中心通孔11的导轨孔，导轨孔为螺纹孔，导轨孔内配合设有螺杆状的水平滑动导轨14，见图2；四根水平滑动导轨14上均通过水平直线轴承27套装有滑动支耳15，且滑动支耳15位于功能平台10上相应的矩形孔13内。

参见图2，上配重块5的四个螺纹孔、功能平台10的四个连接孔和下配重块6的四个螺栓孔分别依次轴向对应，通过螺栓16连接使上配重块5、功能平台10和下配重块6形成一个整体。

参见图2，竖向刚度调整机构包括上中心支座17、下中心支座18和八片弹簧片19。上中心支座17和下中心支座18分别通过旋向相反的螺纹连接安装于中心螺杆2上，且位于功能平台10的两侧。上中心支座17和下中心支座18结构相同，中部为管状，管内设有与中心螺杆2配合的螺纹孔，外管壁上均布设有四个连接凸块，通过连接凸块连接弹簧片19。

八片弹簧片19形成四对弹簧片组，弹簧片19为弓形弹簧片；每片弹簧片19的两端为半圆弧形结构，半圆弧形结构开设有轴承安装孔。每对弹簧片组中的一个弹簧片位于功能平台10的一侧，另一个弹簧片位于功能平台10的另一侧；一侧弹簧片的一端通过轴25和轴承26活动连接着上中心支座17上对应的连接凸块，另一侧弹簧片的一端同样通过轴和轴承活动连接着下中心支座18上对应的连接凸块，每对弹簧片的另一端分别活动连接着水平滑动导轨14上的滑动支耳15。

使用时，三向频率可调吸振器通过底座1安装在需要进行减振的机电设备(被减振对象)上，通过三个方向上的频率调节，使吸振器的频率尽可能靠近被减振对象的主振频率，从而极大地吸收被减振对象的振动能量，获得最佳吸振效果。

竖向频率调整时，通过旋转具有旋向相反螺纹的中心螺杆2来改变四对弹簧片组之间的跨度，进而实现吸振器竖向刚度和频率的变化；

横向频率调整时，旋转四根水平滑动导轨14，通过四根水平滑动导轨14的端部对金属橡胶网环12施加作用力，改变金属橡胶网环12内部的空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变金属橡胶网环12的横向刚度，以实现吸振器横向频率的变化。

Claims (6)

1.一种三向频率可调吸振器，其特征在于：包括安装基座机构、质量配重机构、横向刚度调整机构和竖向刚度调整机构；

所述安装基座机构包括板状的底座，所述底座的顶面中心设有直立的中心螺杆，中心螺杆上两侧分别设有旋向相反的螺纹；中心螺杆外周的底座上均布设有四根杆状的竖向滑动导轨；每根竖向滑动导轨的上部套设有导轨金属网环；

所述质量配重机构包括上下对应配合连接的上配重块和下配重块；所述上配重块为柱状，一侧轴向端面上开设有十字形凹槽，十字形凹槽中心的上配重块上开设有轴向的通孔；所述下配重块为柱状，轴向底部端面上开设有四个导向盲孔，四个导向盲孔的封闭端分别开设有螺栓孔；上配重块上的十字形凹槽和下配重块的封闭端的四个螺栓孔对应错开，与四个螺栓孔对应的上配重块上开设有四个螺纹孔；四根竖向滑动导轨上的导轨金属网环分别对应位于下配重块上的四个导向盲孔内；

所述横向刚度调整机构包括圆盘状的功能平台，功能平台的中心开设有中心通孔，中心通孔内设有金属橡胶网环；功能平台通过金属橡胶网环套设在中心螺杆的中部；功能平台的圆周上均布设有贯通轴向的四个矩形孔和四个连接孔，与四个矩形孔对应的功能平台的圆周径向分别设有四个贯通中心通孔的导轨孔，导轨孔为螺纹孔，导轨孔内配合设有螺杆状的水平滑动导轨；四根水平滑动导轨上均套设有滑动支耳，且滑动支耳位于功能平台上相应的矩形孔内；

上配重块的四个螺纹孔、功能平台的四个连接孔和下配重块的四个螺栓孔分别依次轴向对应，通过螺栓连接使上配重块、功能平台和下配重块形成一个整体；

所述竖向刚度调整机构包括上中心支座、下中心支座和八片弹簧片；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，且位于功能平台的两侧；八片弹簧片形成四对弹簧片组，每对弹簧片组中的一个弹簧片位于功能平台的一侧，另一个弹簧片位于功能平台的另一侧；一侧弹簧片的一端活动连接着上中心支座，另一侧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分别活动连接着滑动支耳；

竖向频率调整时，通过旋转具有旋向相反螺纹的中心螺杆来改变四对弹簧片组之间的跨度，进而实现吸振器竖向刚度和频率的变化；

横向频率调整时，旋转四根水平滑动导轨，通过四根水平滑动导轨的端部对金属橡胶网环施加作用力，改变金属橡胶网环内部的空隙和金属绕丝之间的摩擦力，进而改变金属橡胶网环的横向刚度，以实现吸振器横向频率的变化。

2.根据权利要求1所述的一种三向频率可调吸振器，其特征在于：每根竖向滑动导轨的上部通过竖向直线轴承套设有导轨金属网环。

3.根据权利要求1所述的一种三向频率可调吸振器，其特征在于：所述金属橡胶网环中的金属网为压缩金属网，金属橡胶网环通过中心直线轴承设于中心螺杆上；金属橡胶网环的外圆周上均布设有四个弧形挤压片，且四个弧形挤压片和四根水平滑动导轨之间通过法兰连接；金属橡胶网环的轴向两端面分别设有限位环，四个弧形挤压片外侧的金属橡胶网环的外圆周上设有管状的挡圈；挡圈的轴向两端分别设有向内的翻边，两端的翻边分别包扣在两端面的限位环上，且固定在功能平台上。

4.根据权利要求1所述的一种三向频率可调吸振器，其特征在于：所述弹簧片为弓形弹簧片；每片弹簧片的两端为半圆弧形结构，半圆弧形结构开设有轴承安装孔；每对弹簧片的一端通过轴和轴承活动连接着分别上中心支座和下中心支座，每对弹簧片的另一端分别通过轴和轴承活动连接着滑动支耳；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或4所述的一种三向频率可调吸振器，其特征在于：所述上中心支座和下中心支座结构相同，中部为管状，管内设有与中心螺杆配合的螺纹孔，外管壁上均布设有四个连接凸块，通过连接凸块连接弹簧片。

6.根据权利要求1所述的一种三向频率可调吸振器，其特征在于：所述弧形挤压片为带有圆柱法兰孔的弧形环片；弧形挤压片的内径与金属橡胶网环的外径贴合，四根水平滑动导轨的一端和弧形挤压片的圆柱法兰孔对应连接。