CN108591348A - 一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，包括碟形弹簧、固定螺钉、内导向轴、轴承、上盖板、端盖、锁紧套筒、缸体和底座，缸体固定在底座上，内导向轴位于缸体内，内导向轴连接在底座上，固定螺钉连接在内导向轴内，端盖设置在缸体上端，端盖与内导向轴之间固定有轴承，锁紧套筒连接在缸体外侧，上盖板设在端盖及锁紧套筒的上端，碟形弹簧设置在内导向轴与缸体之间，碟形弹簧的上下两端分别与端盖及底座抵接，上盖板用于承载被隔振物体，固定螺钉用于实现被隔振物体的限位，底座用于与基础连接。本发明具有阻尼及刚度可调、耗能能力强、性能稳定、操作简便、成本低廉等优点。

Description

一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器
技术领域
本发明属于减隔振技术领域，尤其是涉及一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器。
背景技术
振动广泛地存在于工程技术与日常生活中，这一普遍存在的现象正日益受到人们的关注。工程中人们利用振动的有利一面开发了振动设备，如振动输送、振动筛选、振动研磨等，极大地改善了劳动条件，提高了生产率。但是，振动也存在着不利的一面，不仅影响到机器设备的使用寿命，仪表器械的使用性能，及建筑结构的稳定程度，而且由振动产生的噪声也同时影响着人们的工作、生活和健康。对振动进行有效的隔离控制是当务之急。如何保证一些高、精、尖技术设备在振动干扰下能正常运行，如何消除振动对人们生产生活的影响等等，是科技工作者急需解决的瓶颈问题。
目前，在减、隔振领域，人们也取得了丰硕成果，但是常见的减、隔振产品都或多或少地存在着缺陷，比如粘滞阻尼器、磁流变液阻尼器存在着泄漏密封和介质沉降等问题；电流变液阻尼器存在着成本高、耗电高等缺点；各类隔振支座存在着体积庞大、被动复位等弊端。公开号为CN106437262A的专利申请公开了一种刚度可预设的碟形弹簧阻尼器。公开号为CN106639456A的专利申请公开了一种刚度可调的反压碟形弹簧阻尼器，采用钢丝绳串联在浮动反压钢板及其端盖上，通过改变钢丝绳的有效工作长度来调节碟簧组件的预刚度。但是采用钢丝绳预紧装置的弊端是：(1)钢丝绳的预紧力一般为其破断力的1％～2％，可知用其调节碟簧组件预刚度的变化范围很小；(2)当被隔振物体振动下压碟簧组件时，由于弹性变形，碟簧向下移动，钢丝绳处于松弛状态，一旦被隔振物体向上缓冲时，碟簧组件主动复位，此时钢丝绳突然处于紧绷状态，钢丝绳工作状态的突变对其使用使用寿命要求很高，同时也存在着一定的安全隐患。
同时，现代工程实践中对减隔振器的工作频带、安装空间和耐温耐候环境等的能力要求也越来越高，常规的线性减振器往往不能兼顾多项技术指标，这类工程实践推动了非线性减振技术的发展。常规的碟形弹簧是一种加载与卸载特性曲线不重合的金属弹簧，具有非线性刚度特性，其碟片不同的组合方式，可以获得不同类型的特性曲线，利用非线性机械元件变形时的变刚度或变阻尼特性可以改善振动控制的效果；同时它具有体积小，承载能力大，加压均匀，缓冲和减震能力强等特点，常被用作减振器元件，被广泛用于航空、航天、机械、船舶、交通运输等各工程领域的隔、减振中。因此，开发一种具有减、隔振效应的阻尼器非常重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，包括碟形弹簧、固定螺钉、内导向轴、轴承、上盖板、端盖、锁紧套筒、缸体和底座，所述缸体固定在底座上，所述内导向轴位于缸体内，所述内导向轴连接在底座上，所述固定螺钉连接在内导向轴内，所述端盖设置在缸体上端，所述端盖与内导向轴之间固定有轴承，所述锁紧套筒连接在缸体外侧，所述上盖板设在端盖及锁紧套筒的上端，所述碟形弹簧设置在内导向轴与缸体之间，所述碟形弹簧的上下两端分别与端盖及底座抵接；
所述上盖板用于承载被隔振物体，所述固定螺钉用于实现被隔振物体的限位，所述底座用于与基础连接。
使用时，所述被隔振物体通过固定螺钉限位，作用于上盖板的整个平面，使得碟形弹簧阻尼器产生的阻尼力能垂直且均匀分布于被隔振物体上，可通过调节上盖板厚度的大小来改变阻尼系数的大小，通过改变碟形弹簧的组合形式，和通过调节既定碟形弹簧组合形式下碟形弹簧布置的有效工作行程大小来调节其刚度。
在本发明的一个实施方式中，所述内导向轴呈阶梯型空心体，在下阶梯轴端和空心轴内孔都加工螺纹，所述内导向轴与固定螺钉及底座之间均为螺纹连接。这种结构设置不仅有利于减轻碟形弹簧阻尼器本身的重量，而且便于拆卸维护。
在本发明的一个实施方式中，所述缸体与端盖之间为间隙配合，所述缸体与锁紧套筒之间为间隙配合。
在本发明的一个实施方式中，所述缸体、端盖与锁紧套筒的中心轴线重合，所述端盖与锁紧套筒为螺纹配合。
在本发明的一个实施方式中，所述轴承为直线轴承，所述轴承与端盖之间采用过盈配合。直线轴承不仅利于进行导向作用而且可减小摩擦力，有利于碟形弹簧阻尼器阻尼性能的提高。
在本发明的一个实施方式中，所述锁紧套筒和缸体的截面均设计成L型，能够安全且简捷地解决阻尼器压缩及复位时的限位问题。
在本发明的一个实施方式中，所述端盖截面设计为T型，不仅可以减轻端盖的重量，而且可以有效支撑碟形弹簧外圆。
在本发明的一个实施方式中，所述碟形弹簧具有可支撑的边缘轮廓，从而最大程度地降低碟形弹簧组与内导向轴之间的摩擦，进而使得单个碟形弹簧片都具有均匀的变形量，有利于提高其使用寿命。
在本发明的一个实施方式中，所述碟形弹簧可采用不同的组合形式来调节阻尼器的阻尼特性和刚度，针对既定组合形式碟形弹簧，可调节端盖在锁紧套筒内的螺纹导程来调节碟形弹簧的有效工作行程，进而调节阻尼器的预设刚度。
在本发明的一个实施方式中，所述上盖板采用天然橡胶等粘弹性材料制备而成，可以通过改变上盖板厚度来调节隔振器的阻尼效果。
在本发明的一个实施方式中，所述缸体与底座之间采用周向焊接固定。
在本发明的一个实施方式中，所述底座上设有螺栓孔，通过螺栓可与基础相连。
本发明工作原理如下：碟形弹簧具有体积小，承载能力大，加压均匀，缓冲和减震能力强等特点，其变刚度及变阻尼特性可以用来改善振动控制的效果。本发明专利中采用粘弹性材料和碟形弹簧作为阻尼器的双重减振元件，其中碟形弹簧的摩擦耗能主要由三大部分构成：a.碟形弹簧叠合片之间的摩擦，b.碟形弹簧对合之间的相对摩擦，c.碟形弹簧组件与内导向件的相对滑动摩擦。当固定在上盖板的被隔振产品受到振动时，将带动端盖和锁紧套筒作为整体上下运动，此时复合阻尼器将发挥阻尼减振作用。同时，可通过改变端盖与锁紧套筒间的螺纹导程，来调节碟形弹簧组件的有效工作行程，进而达到刚度可调的效果。
本发明利用碟形弹簧作为阻尼器的重要组成部分，不仅可以通过改变碟形弹簧的组合形式来调节其阻尼特性，而且在既定碟形弹簧组合形式下，还可以通过改变碟形弹簧布置的空间高度来预设其刚度，具有阻尼及刚度可调、性能稳定、安全可靠和操作简便等益处。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一.本发明的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，通过被隔振物体作用在上盖板整个平面，使得阻尼器产生的作用力能垂直且均匀分布于被隔振产品上。
第二.本发明的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，通过将内导向轴做成阶梯型空心体，同时在下阶梯轴端和内空心轴内孔分别加工螺纹，不仅有利于减轻碟形弹簧阻尼器自身的重量，而且便于拆卸维护。
第三.本发明的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，通过在端盖与内导向轴间布置直线轴承，不仅利于进行导向作用而且可减小摩擦力。
第四.本发明的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，通过改变粘弹性上盖板的厚度大小，来调节阻尼器的阻尼参数。
第五.本发明的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，通过改变碟形弹簧的组合形式来调节其刚度，针对既定组合形式碟形弹簧组件，可通过改变端盖在锁紧套筒中的螺纹导程，来调节预压刚度大小，具有操作简便、阻尼、刚度可调，性能稳定、定位准确等优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为实施例1中阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器结构示意图。
图中标号：1、固定螺钉，2、内导向轴，3、轴承，4、上盖板，5、端盖，6、锁紧套筒，7、缸体，8、碟形弹簧，9、底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，如图1，包括碟形弹簧8、固定螺钉1、内导向轴2、轴承3、上盖板4、端盖5、锁紧套筒6、缸体7和底座9，缸体7固定在底座9上，内导向轴2位于缸体7内，内导向轴2连接在底座9上，固定螺钉1连接在内导向轴2内，端盖5设置在缸体7上端，端盖5与内导向轴2之间固定有轴承3，锁紧套筒6连接在缸体7外侧，上盖板4设在端盖5及锁紧套筒6的上端，碟形弹簧8设置在内导向轴2与缸体7之间，碟形弹簧8的上下两端分别与端盖5及底座9抵接；其中，上盖板4用于承载被隔振物体，固定螺钉1用于实现被隔振物体的限位，底座9用于与基础连接。
本实施例中，内导向轴2呈阶梯型空心体，在下阶梯轴端和空心轴内孔都加工螺纹，内导向轴2与固定螺钉1及底座9之间均为螺纹连接。这种结构设置不仅有利于减轻碟簧阻尼器本身的重量，而且便于拆卸维护。
本实施例中，缸体7与端盖5之间为间隙配合，缸体7与锁紧套筒6之间为间隙配合。缸体7、端盖5与锁紧套筒6的中心轴线重合，端盖5与锁紧套筒6为螺纹配合。
本实施例中，轴承3为直线轴承，轴承3与端盖5之间采用过盈配合。直线轴承不仅利于进行导向作用而且可减小摩擦力，有利于碟簧阻尼器阻尼性能的提高。
本实施例中，锁紧套筒6和缸体7的截面均设计成L型，能够安全且简捷地解决阻尼器压缩及复位时的限位问题。端盖5截面设计为T型，不仅可以减轻端盖的重量，而且可以有效支撑碟形弹簧外圆。
本实施例中，碟形弹簧8具有可支撑的边缘轮廓，从而最大程度地降低碟簧组与内导向轴之间的摩擦，进而使得单个碟簧片都具有均匀的变形量，有利于提高其使用寿命。碟形弹簧8可采用不同的组合形式来调节阻尼器的阻尼特性和刚度，针对既定组合形式碟形弹簧，可调节端盖5在锁紧套筒6内的螺纹导程来调节碟形弹簧的有效工作行程，进而调节阻尼器的预设刚度。
本实施例中，上盖板4采用天然橡胶等粘弹性材料制备而成，可以通过改变上盖板4厚度来调节隔振器的阻尼效果。
本实施例中，缸体7与底座9之间采用周向焊接固定。底座9上设有螺栓孔，通过螺栓可与基础相连。
使用时，被隔振物体(图中未标示)通过固定螺钉1限位，作用于上盖板4的整个平面，使得碟形弹簧阻尼器产生的阻尼力能垂直且均匀分布于被隔振物体上，可通过调节上盖板4厚度的大小来改变阻尼系数的大小，通过改变碟形弹簧8的组合形式，和通过调节既定碟形弹簧8组合形式下碟形弹簧8布置的有效工作行程大小来调节其刚度。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，包括碟形弹簧(8)、固定螺钉(1)、内导向轴(2)、轴承(3)、上盖板(4)、端盖(5)、锁紧套筒(6)、缸体(7)和底座(9)，所述缸体(7)固定在底座(9)上，所述内导向轴(2)位于缸体(7)内，所述内导向轴(2)连接在底座(9)上，所述固定螺钉(1)连接在内导向轴(2)内，所述端盖(5)设置在缸体(7)上端，所述端盖(5)与内导向轴(2)之间固定有轴承(3)，所述锁紧套筒(6)连接在缸体(7)外侧，所述上盖板(4)设在端盖(5)及锁紧套筒(6)的上端，所述碟形弹簧(8)设置在内导向轴(2)与缸体(7)之间，所述碟形弹簧(8)的上下两端分别与端盖(5)及底座(9)抵接；
所述上盖板(4)用于承载被隔振物体，所述固定螺钉(1)用于实现被隔振物体的限位，所述底座(9)用于与基础连接。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述内导向轴(2)呈阶梯型空心体，在下阶梯轴端和空心轴内孔都加工螺纹，所述内导向轴(2)与固定螺钉(1)及底座(9)之间均为螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述缸体(7)与端盖(5)之间为间隙配合，所述缸体(7)与锁紧套筒(6)之间为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述缸体(7)、端盖(5)与锁紧套筒(6)的中心轴线重合，所述端盖(5)与锁紧套筒(6)为螺纹配合。
5.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述轴承(3)为直线轴承，所述轴承(3)与端盖(5)之间采用过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述锁紧套筒(6)和缸体(7)的截面均设计成L型。
7.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述端盖(5)截面设计为T型。
8.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述碟形弹簧(8)具有可支撑的边缘轮廓。
9.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述碟形弹簧(8)可采用不同的组合形式来调节阻尼器的阻尼特性和刚度，针对既定组合形式碟形弹簧，可调节端盖(5)在锁紧套筒(6)内的螺纹导程来调节碟形弹簧的有效工作行程，进而调节阻尼器的预设刚度。
10.根据权利要求1所述的一种阻尼及刚度可调的碟形弹簧阻尼器，其特征在于，所述上盖板(4)采用粘弹性材料制备而成。
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