CN108458168A - 一种智能恒力减振支架 - Google Patents

Abstract

本发明属于支撑减振领域，并公开了一种智能恒力减振支架，包括支架外壳组件和恒力输出组件，支架外壳组件包括外壳体、预压调节螺母、辅助弹簧端盖和固定顶盖，恒力输出组件包括主弹簧、主弹簧顶盖、限位块、辅助力输出组件、连接套件和拉杆；辅助力输出组件包括凸轮轴承座、凸轮、辅助弹簧和弹簧推动座，外部套件受到外部结构施加的向下的拉力时，主弹簧施加在主弹簧顶盖上的力和辅助弹簧通过凸轮的型面施加在主弹簧顶盖上的力的合力方向向上，并且该合力与外部套件受到向下的拉力大小相同。本发明重量体积小，结构对称，工作过程中无水平位移，便于安装，恒力可调，工作量程大，可实时输出位移和恒力大小的数值，能广泛应用于大变形管路的支撑。

Description

一种智能恒力减振支架

技术领域

本发明属于支撑减振领域，更具体地，涉及一种智能恒力减振支架。

背景技术

恒力支架主要用于船舶制造行业、热力发电厂、石油化工行业中的蒸汽管路的支撑。由于热胀冷缩的缘故，管路在通有蒸汽的时候会产生较大的位移变形，所以必须给管路提供柔性支撑，恒力支承是一种支承力不随支承力方向的位移发生变化的柔性支承，在无动力源的情况下相当刚度为零的弹簧。相比于普通的弹簧支撑，恒力支架有明显的优点。恒力支架可以在工作行程内可以通过主弹簧和辅助弹簧的配合来达到输出恒力的作用，对管路的影响最小。

现有的恒力支架体积和重量偏大，安装不便，输出力的恒定度不是很高，对于振动没有减振的作用，工作量程偏小，并且没有智能显示的功能，监管人员不能知道支架的工作状态，检查起来比较麻烦。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种智能恒力减振支架，能够输出可调稳定恒力，使其能够对大变形的管路起到稳定的支撑保护作用。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种智能恒力减振支架，其特征在于，包括支架外壳组件和恒力输出组件，其中，

所述支架外壳组件包括外壳体、预压调节螺母、辅助弹簧端盖和固定顶盖，所述外壳体的上下两端均敞口，所述预压调节螺母竖直设置并且该预压调节螺母螺纹连接在所述外壳体的底部，所述辅助弹簧端盖安装在所述外壳体的侧壁上，所述固定顶盖安装在所述外壳体的顶部；

所述恒力输出组件包括主弹簧、主弹簧顶盖、限位块、辅助力输出组件、连接套件和拉杆，所述主弹簧竖直设置，该主弹簧的下端通过推力轴承压在所述预压调节螺母上，该主弹簧的上端承接所述主弹簧顶盖，所述主弹簧顶盖的边缘设置有缺口槽，所述缺口槽片水平设置有滚动轴承，所述限位块设置在所述主弹簧顶盖的上方；所述辅助力输出组件包括凸轮轴承座、凸轮、辅助弹簧和弹簧推动座，所述凸轮轴承座安装在所述外壳体内部，所述凸轮通过水平设置的凸轮轴可转动安装在所述凸轮轴承座上，并且所述凸轮的型面与所述滚动轴承相接触，所述滚动轴承的上下移动可带动所述凸轮绕所述凸轮轴转动，所述弹簧推动座通过水平设置的铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧水平放置在所述辅助弹簧端盖内，所述凸轮的转动可使所述弹簧推动座压缩所述辅助弹簧，所述连接套件位于所述主弹簧顶盖的下方，以用于用于连接外部结构，所述拉杆设置有多根，每根所述拉杆分别穿过所述限位块、主弹簧顶盖和连接套件，并且每根所述拉杆的上端固定连接在所述限位块上而下端固定在所述连接套件上，所述主弹簧顶盖活塞穿装在所述拉杆上，外部套件受到外部结构施加的向下的拉力时，主弹簧施加在主弹簧顶盖上的力和辅助弹簧通过凸轮的型面施加在主弹簧顶盖上的力的合力方向向上，并且该合力与外部套件受到向下的拉力大小相同。

优选地，还包括竖直设置的阻尼器，所述阻尼器包括活塞杆和穿装在所述活塞杆上的阻尼器缸体，所述活塞杆的下端固定在所述预压调节螺母上而上端固定在所述主弹簧顶盖上。

优选地，所述外壳体包括外筒体及安装在所述外筒体下部的壳底板，所述外筒体上均匀开设置有窄条状的观察窗。

优选地，所述弹簧推动座包括辅助弹簧推杆头部和辅助弹簧推杆，所述辅助弹簧推杆头部通过所述铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧推杆水平设置，其一端固定在所述辅助弹簧推杆头部而另一端压在所述辅助弹簧上。

优选地，所述限位块与所述主弹簧顶盖之间还设置有输出力传感器，所述限位块通过所述输出力传感器带动主弹簧顶盖向下移动。

优选地，还包括用于防止所述输出力传感器撞坏的抗冲装置，所述抗冲装置包括抗冲垫块和防撞顶杆，所述抗冲垫块安装在所述固定顶盖的底面上，所述防撞顶杆设置有多根并且每根所述防撞顶杆均竖直设置，每根所述防撞顶杆分别穿过所述限位块和所述主弹簧顶盖，并且每根所述防撞顶杆的下端均固定连接在所述主弹簧顶盖上而上端伸出所述限位块，所述限位块活动穿装在所述防撞顶杆上。

优选地，还包括位移传感器，所述位移传感器的固定部分固定在壳底板上，所述位移传感器的可移动部分固定在限位块上。

优选地，所述辅助弹簧端盖内设置有中间垫块组件，所述中间垫块组件包括半球端盖和球头垫块，所述半球端盖具有球形凸面，所述球头垫块具有与所述球形凸面相配合的球形凹面，并且该球形凸面顶住所述球形凹面，所述辅助弹簧压住所述半球端盖，所述半球端盖通过所述球头垫块压在所述辅助弹簧端盖的端部。

优选地，所述辅助力输出组件的数量为多个并且它们周向均匀设置，相应地，所述辅助弹簧端盖和中间垫块组件也设置有多个。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明连接套件受向下的外载荷时，外载荷通过拉杆和主弹簧顶盖施加给主弹簧，并可以通过中间的力传感器测出力的大小，主弹簧受力压缩，凸轮的位置随主弹簧状态的改变而变化，并通过推杆对辅助弹簧施加的压力，通通凸轮的耦合，辅助弹簧和主弹簧的合力为恒定的值，从而达到输出恒力的效果；

2)本发明配备有多个辅助弹簧，周向刚度均匀，能大大提高输出恒力的恒定度，在振动下还能起到减振的效果；

3)本发明通过力传感器和位移传感器可以实时监测输出恒力的大小和主弹簧位移的变化；

4)本发明的重量体积小，结构对称，工作过程中无水平位移，便于安装，恒力可调，工作量程大，能广泛应用于大变形管路的支撑。

5)本发明穿装有阻尼器，可以在工作行程内起到减振的作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中沿A-A剖视图；

图3是本发明的外部整体结构示意图；

图4是本发明的内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图4，一种智能恒力减振支架，包括支架外壳组件和恒力输出组件，其中，

所述支架外壳组件包括外壳体、预压调节螺母12、辅助弹簧端盖18和固定顶盖27，所述外壳体的上下两端均敞口，所述预压调节螺母12竖直设置并且该预压调节螺母12螺纹连接在所述外壳体的底部，所述辅助弹簧端盖18安装在所述外壳体的侧壁上，所述固定顶盖27安装在所述外壳体的顶部；

所述恒力输出组件包括主弹簧15、主弹簧顶盖25、限位块3、辅助力输出组件、连接套件和拉杆14，所述主弹簧15竖直设置，该主弹簧15的下端通过推力轴承11压在所述预压调节螺母12上，该主弹簧15的上端承接所述主弹簧顶盖25，所述主弹簧顶盖25的边缘设置有缺口槽，所述缺口槽片水平设置有滚动轴承24，所述限位块3设置在所述主弹簧顶盖25的上方；所述辅助力输出组件包括凸轮轴承座17、凸轮22、辅助弹簧21和弹簧推动座，所述凸轮轴承座17安装在所述外壳体内部，所述凸轮22通过水平设置的凸轮22轴8可转动安装在所述凸轮轴承座17上，并且所述凸轮22的型面与所述滚动轴承24相接触，所述滚动轴承24的上下移动可带动所述凸轮22绕所述凸轮22轴8转动，所述弹簧推动座通过水平设置的铰轴铰接在所述凸轮22上，所述辅助弹簧21水平放置在所述辅助弹簧端盖18内，所述凸轮22的转动可使所述弹簧推动座压缩所述辅助弹簧21，所述连接套件位于所述主弹簧顶盖25的下方，以用于用于连接外部结构，所述拉杆14设置有多根，每根所述拉杆14分别穿过所述限位块3、主弹簧顶盖25和连接套件，并且每根所述拉杆14的上端固定连接在所述限位块3上而下端固定在所述连接套件上，所述主弹簧顶盖25活塞穿装在所述拉杆14上，外部套件13受到外部结构施加的向下的拉力时，主弹簧15施加在主弹簧顶盖25上的力和辅助弹簧21通过凸轮22的型面施加在主弹簧顶盖25上的力的合力方向向上，并且该合力与外部套件13受到向下的拉力大小相同。

进一步，还包括竖直设置的阻尼器，所述阻尼器包括活塞杆9和穿装在所述活塞杆9上的阻尼器缸体10，所述活塞杆9的下端固定在所述预压调节螺母12上而上端固定在所述主弹簧顶盖25上。

进一步，所述外壳体包括外筒体23及安装在所述外筒体23下部的壳底板16，所述外筒体23上均匀开设置有窄条状的观察窗。

进一步，所述弹簧推动座包括辅助弹簧推杆头部6和辅助弹簧推杆7，所述辅助弹簧推杆头部6通过所述铰轴铰接在所述凸轮22上，所述辅助弹簧推杆7水平设置，其一端固定在所述辅助弹簧推杆头部6而另一端压在所述辅助弹簧21上。

进一步，所述限位块3与所述主弹簧顶盖25之间还设置有输出力传感器4，所述限位块3通过所述输出力传感器4带动主弹簧顶盖25向下移动。

进一步，还包括用于防止所述输出力传感器4撞坏的抗冲装置，所述抗冲装置包括抗冲垫块1和防撞顶杆2，所述抗冲垫块1安装在所述固定顶盖27的底面上，所述防撞顶杆2设置有多根并且每根所述防撞顶杆2均竖直设置，每根所述防撞顶杆2分别穿过所述限位块3和所述主弹簧顶盖25，并且每根所述防撞顶杆2的下端均固定连接在所述主弹簧顶盖25上而上端伸出所述限位块3，所述限位块3活动穿装在所述防撞顶杆2上。

进一步，还包括位移传感器26，所述位移传感器26的固定部分固定在壳底板16上，所述位移传感器26的可移动部分固定在限位块3上。

进一步，所述辅助弹簧端盖18内设置有中间垫块组件，所述中间垫块组件包括半球端盖19和球头垫块20，所述半球端盖19具有球形凸面，所述球头垫块20具有与所述球形凸面相配合的球形凹面，并且该球形凸面顶住所述球形凹面，所述辅助弹簧21压住所述半球端盖19，所述半球端盖19通过所述球头垫块20压在所述辅助弹簧端盖18的端部。

进一步，所述辅助力输出组件的数量为多个并且它们周向均匀设置，相应地，所述辅助弹簧端盖18和中间垫块组件也设置有多个。

参见图1、图2、图3和图4，预压调节螺母12通过攻好的丝口拧紧在壳底板16上，预压调节螺母12可以通过调节拧入壳底板16的深度来改变输出恒力的大小；外壳筒体23通过螺栓与壳底板16相连，六个辅助弹簧端盖18通过螺栓均布安装在外筒体23，所述的外筒体23上均匀开六个窄条状的观察窗，可以减轻整体重量的和观察内部构件工作时的状态；固定顶盖27通过螺栓与外壳筒体23相连。

参见图1、图2和图4，主弹簧15一端顶在主弹簧顶盖25上，一端通过推力轴承11顶在预压调节螺母12上；主弹簧顶盖25开有六个凸轮的缺口槽，每个缺口槽安装有两个小号滚动轴承24，所述的滚动轴承24与凸轮22的工作面接触，凸轮22与滚动轴承24之间为滚动摩擦，能将摩擦力控制到最小。主弹簧盖25通过力传感器4上的螺栓与限位块3连接，所述的限位块3和主弹簧盖25的端面上相同位置开有六个通孔，每个通孔各穿有一个拉杆14，所述的拉杆14贯穿限位块3，主弹簧顶盖25，壳底板16和连接套件13，所述的连接套件13的中心开有一个丝孔，方便与施力点连接，防撞顶杆2穿过限位块3的开孔与主弹簧顶盖25连接，所述的防撞顶杆2的头部段与抗冲垫块1接触，抗冲垫块1通过螺栓与固定顶盖27固定在一起。当主弹簧在压缩状态下，突然失去拉力，迅速回弹时，防撞顶盖2先与抗冲垫块1接触，承受大部分反弹力，可以避免损坏输出力传感器4。球头垫块20的平面端与辅助弹簧端盖18接触，曲面端与辅助弹簧半球端盖19相接触，辅助弹簧半球端盖19与辅助弹簧推杆7之间安装有辅助弹簧21，辅助弹簧推杆7与两个辅助弹簧推杆头部6用螺栓连接，两个辅助弹簧推杆头部6之间安装有两个大号滚动轴承5，所述的两个滚动轴承5穿过凸轮22中部的开孔，凸轮22由两个凸轮轴承座17和凸轮轴8来固定，所述的凸轮轴承座通过螺栓安装在壳底板16上。

参见图1，本减振支架受到向下的拉力，主弹簧15和辅助弹簧21的合力方向向上，与拉力平衡，通过凸轮的耦合，可以使得主弹簧15和辅助弹簧21的合力为一恒定值，从而达到支架输出恒力的效果。

参见图1，阻尼器由活塞杆9和阻尼器缸体10组成，所述的活塞杆9和阻尼器缸体10之间充满粘性液体，活塞杆9上有一定数量的阻尼孔，当活塞杆9缓慢运动时，阻尼器产生的阻尼力很小，可以忽略不计，当活塞杆9的运动剧烈时，阻尼器产生的阻尼力较大，起到减振的作用，阻尼缸体10采用组合密封的技术进行密封。

参见图1和图3，智能控制组件由输出力传感器4，位移传感器26和智能控制模块28组成，所述的输出力传感器4安装在限位块3和主弹簧顶盖25之间，外部施加的拉力会通过输出力传感器4传递给主弹簧，从而测出输出力的大小；位移传感器26为接触式传感器，一端固定在壳底板16上，一端顶在限位块3处，当限位块3受到拉力向下运动时会压缩位移传感器26，从而测出位移变化量，输出力传感器4和位移传感器26的信号线从观察窗引出接入到智能控制模块28，将传感器所测得的数据实时显示在智能控制模块的LED屏上。

在一个具体实施中，连接套件与施力点连接，连接套件通过与之连接的拉杆将受到的拉力传输到限位块上，限位块通过力传感器将力传输到主弹簧顶盖处，主弹簧受到力被压缩，限位块和主弹簧顶盖都会向下运动，主弹簧顶盖上的滚动轴承与接触的凸轮发生滚动位移，带动凸轮发生绕凸轮轴的转动，凸轮在转动过程中通过与之接触的辅助弹簧推杆，将会压缩六个辅助弹簧，由于凸轮工作面设计的曲率，主弹簧和辅助弹簧合成的力是一个恒定不变的值，从而实现该发明输出恒力的目的。并且，在支架处于准静态情况下时，阻尼器提供很小阻尼力，可以忽略不计，如果在这种状态下受到振动影响时，阻尼器会提供较大的粘性阻尼力，从而起到在工作状态下减振的作用。在整个工作过程中，力传感器和位移传感器测量的数值可以实时通过信号线传输到智能控制模块上，并显示在LED屏上，方便检查人员实时知晓装置的工作情况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能恒力减振支架，其特征在于，包括支架外壳组件和恒力输出组件，其中，

所述支架外壳组件包括外壳体、预压调节螺母、辅助弹簧端盖和固定顶盖，所述外壳体的上下两端均敞口，所述预压调节螺母竖直设置并且该预压调节螺母螺纹连接在所述外壳体的底部，所述辅助弹簧端盖安装在所述外壳体的侧壁上，所述固定顶盖安装在所述外壳体的顶部；

所述恒力输出组件包括主弹簧、主弹簧顶盖、限位块、辅助力输出组件、连接套件和拉杆，所述主弹簧竖直设置，该主弹簧的下端通过推力轴承压在所述预压调节螺母上，该主弹簧的上端承接所述主弹簧顶盖，所述主弹簧顶盖的边缘设置有缺口槽，所述缺口槽片水平设置有滚动轴承，所述限位块设置在所述主弹簧顶盖的上方；所述辅助力输出组件包括凸轮轴承座、凸轮、辅助弹簧和弹簧推动座，所述凸轮轴承座安装在所述外壳体内部，所述凸轮通过水平设置的凸轮轴可转动安装在所述凸轮轴承座上，并且所述凸轮的型面与所述滚动轴承相接触，所述滚动轴承的上下移动可带动所述凸轮绕所述凸轮轴转动，所述弹簧推动座通过水平设置的铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧水平放置在所述辅助弹簧端盖内，所述凸轮的转动可使所述弹簧推动座压缩所述辅助弹簧，所述连接套件位于所述主弹簧顶盖的下方，以用于用于连接外部结构，所述拉杆设置有多根，每根所述拉杆分别穿过所述限位块、主弹簧顶盖和连接套件，并且每根所述拉杆的上端固定连接在所述限位块上而下端固定在所述连接套件上，所述主弹簧顶盖活塞穿装在所述拉杆上，外部套件受到外部结构施加的向下的拉力时，主弹簧施加在主弹簧顶盖上的力和辅助弹簧通过凸轮的型面施加在主弹簧顶盖上的力的合力方向向上，并且该合力与外部套件受到向下的拉力大小相同。

2.根据权利要求1所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，还包括竖直设置的阻尼器，所述阻尼器包括活塞杆和穿装在所述活塞杆上的阻尼器缸体，所述活塞杆的下端固定在所述预压调节螺母上而上端固定在所述主弹簧顶盖上。

3.根据权利要求1所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，所述外壳体包括外筒体及安装在所述外筒体下部的壳底板，所述外筒体上均匀开设置有窄条状的观察窗。

4.根据权利要求1所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，所述弹簧推动座包括辅助弹簧推杆头部和辅助弹簧推杆，所述辅助弹簧推杆头部通过所述铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧推杆水平设置，其一端固定在所述辅助弹簧推杆头部而另一端压在所述辅助弹簧上。

5.根据权利要求1所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，所述限位块与所述主弹簧顶盖之间还设置有输出力传感器，所述限位块通过所述输出力传感器带动主弹簧顶盖向下移动。

6.根据权利要求5所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，还包括用于防止所述输出力传感器撞坏的抗冲装置，所述抗冲装置包括抗冲垫块和防撞顶杆，所述抗冲垫块安装在所述固定顶盖的底面上，所述防撞顶杆设置有多根并且每根所述防撞顶杆均竖直设置，每根所述防撞顶杆分别穿过所述限位块和所述主弹簧顶盖，并且每根所述防撞顶杆的下端均固定连接在所述主弹簧顶盖上而上端伸出所述限位块，所述限位块活动穿装在所述防撞顶杆上。

7.根据权利要求1所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，还包括位移传感器，所述位移传感器的固定部分固定在壳底板上，所述位移传感器的可移动部分固定在限位块上。

8.根据权利要求1～7中任一权利要求所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，所述辅助弹簧端盖内设置有中间垫块组件，所述中间垫块组件包括半球端盖和球头垫块，所述半球端盖具有球形凸面，所述球头垫块具有与所述球形凸面相配合的球形凹面，并且该球形凸面顶住所述球形凹面，所述辅助弹簧压住所述半球端盖，所述半球端盖通过所述球头垫块压在所述辅助弹簧端盖的端部。

9.根据权利要求1～8中任一权利要求所述的一种智能恒力减振支架，其特征在于，所述辅助力输出组件的数量为多个并且它们周向均匀设置，相应地，所述辅助弹簧端盖和中间垫块组件也设置有多个。