CN108691939A - 零刚度组合减震器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减震器，提供一种零刚度组合减震器，包括底板以及位于底板其中一侧的承重板，还包括安设于底板上的座体，座体具有至少部分结构位于承重板背离底板的一侧，承重板朝向底板一侧通过压缩弹性组件连接底板，压缩弹性组件支承承重板，承重板背离底板的一侧通过拉伸弹性组件连接座体，压缩弹性组件的压缩方向与拉伸弹性组件的拉伸方向平行。本发明中，承重板的两侧分别连接压缩弹性组件与拉伸弹性组件，当承重板受力后相对座体移动，此时压缩弹性组件被压缩，而拉伸弹性组件被拉伸，且压缩弹性组件的形变量与拉伸弹性组件的形变量相同，但是方向相反，进而使得承重板受压后，减震器整体的形变量为零，实现零刚度，减震效果非常好。

Description

零刚度组合减震器

技术领域

本发明涉及减震器，尤其涉及一种零刚度组合减震器。

背景技术

随着科技的日新月异，制造水平越来越高，产品的越来越精细，对产品的要求也越来越高。进而激发精密制造及检测设备的发展和应用，如：半导体加工设备，光刻机；纳米测试设备，电子显微镜；光学实验设备；二次元，三次元检测设备；以及提高汽车乘坐舒适度等。

这些高精度仪器设备作业的同时，对周边环境也是要求非常的高。其中震动对这些精密仪器有着致命的影响，而且这种震动影响非常的广泛，可以说是无处不在。减震器是隔离设备周边的振动影响的最直接的方法，在以上的行业中得到了非常广泛的应用。

减震器根据减震效果(有效减震频率越低，减震效果越好)，分为高端，中端和低端产品。

高端产品有效减震频率：0.5Hz至20Hz；

中端产品有效减震频率：3Hz至-20Hz；

低端产品有效减震频率：10Hz以上；

减震器根据技术实现的方式分为：主动减震器和被动减震器。

主动减震器(高端产品)：是由传感器测量实时震动干扰，通过直线电机产生反向震动，与震动干扰相抵，有效减震频率一般在：0.5Hz至20Hz。这种产品价格昂贵，被欧美和日本垄断，一般在5万-20万美元。

被动减震器：利用弹簧、橡胶垫以及气缸等减震要素组合成的减震器。目前是主流产品，市场占有率在90％以上，其中气缸减震器需要压缩空气等气源，能源消耗量大，不适合节能环保要求，而弹簧，橡胶垫以及无源气囊等有效减震频率高，单独使用减震效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零刚度组合减震器，旨在用于解决现有的被动减震器的减震频率高，减震效果较差的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种零刚度组合减震器，包括底板以及位于所述底板其中一侧的承重板，还包括安设于所述底板上的座体，所述座体具有至少部分结构位于所述承重板背离所述底板的一侧，所述承重板朝向所述底板一侧通过压缩弹性组件连接所述底板，所述压缩弹性组件支承所述承重板，所述承重板背离所述底板的一侧通过拉伸弹性组件连接所述座体，所述压缩弹性组件的压缩方向与所述拉伸弹性组件的拉伸方向平行。

进一步地，所述座体为筒状结构，所述承重板、所述压缩弹性组件以及所述拉伸弹性组件均位于所述座体内，且所述座体远离所述底板的一端具有开口，所述开口正对所述承重板背离所述底板一侧的表面。

进一步地，还包括受压板，所述受压板与所述承压板之间通过连接柱连接，所述受压板位于所述座体外侧且所述连接柱穿过所述开口。

进一步地，所述受压板、所述连接柱以及所述承压板组成工字型。

进一步地，沿朝向所述承压板的方向所述受压板的投影尺寸大于所述开口的投影尺寸，所述座体具有可与所述受压板贴合的限位面。

进一步地，所述拉伸弹性组件包括至少一根拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端与所述承重板连接，另一端与所述座体连接。

进一步地，所述拉伸弹簧为至少两根，且各所述拉伸弹簧绕所述开口间隔分布。

进一步地，所述拉伸弹簧的两个端部均通过丝杆分别与所述承压板以及座体连接，所述丝杆一端具有连接孔，另一端具有螺纹，所述丝杆通过连接孔与所述拉伸弹簧连接，且通过螺纹与所述座体或者所述承压板连接。

进一步地，所述压缩弹性组件包括至少一个压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别抵接所述承压板与所述底板。

进一步地，所述座体的内壁上设置有供所述承压板滑动的滑道，所述滑道的延伸方向垂直于所述承重板。

本发明具有以下有益效果：

本发明的减震器中，承重板的一侧通过拉伸弹性组件与座体连接，另一侧通过压缩弹性组件与底板连接，当承重板受力后相对座体移动，此时压缩弹性组件被压缩，而拉伸弹性组件被拉伸，且压缩弹性组件的形变量与拉伸弹性组件的形变量相同，但是方向相反，进而使得承重板受压后，减震器整体的形变量为零，实现零刚度，有效减震频率可以达到0.5HZ，减震效果非常好，适用于高精度仪器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的零刚度组合减震器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种零刚度组合减震器，包括底板1以及承重板2，通过底板1可以将减震器整体安设于安装基础3上，对于安装基础3可以为地面或者楼板等，承重板2为减震器的承重结构，外力可作用于承重板2上，承重板2位于底板1的其中一侧，具体是位于底板1背离安装基础3的一侧，其厚度为5-10mm，当然可以根据实际需要进行调整，减震器还包括座体4，座体4安设于底板1上且座体4具有至少部分结构位于承重板2背离底板1的一侧，承重板2朝向底板1的一侧通过压缩弹性组件5连接底板1，而承重板2背离底板1的一侧通过拉伸弹性组件6连接座体4，其中压缩弹性组件5支承承重板2，即当承重板2受到外力作用时，承重板2会对压缩弹性组件5作用以使压缩弹性组件5压缩，当然在外力解除后，压缩弹性组件5可以恢复原状态，同理，在承重板2受到外力作用时，承重板2会对拉伸弹性组件6产生拉力作用以使拉伸弹性组件6拉伸，且在外力解除后，其也恢复原状态，压缩弹性组件5的压缩方向与拉伸弹性组件6的拉伸方向平行。本发明中，承重板2作为减震器的承重部位，外力作用于承重板2上，可以迫使承重板2相对座体4以及底板1移动，压缩弹性组件5被压缩，同时拉伸弹性组件6被拉伸，且压缩弹性组件5的压缩量与拉伸弹性组件6的拉伸量相同，即在外力作用承重板2后，压缩弹性组件5与拉伸弹性组件6均发生形变，两者的形变量相同且方向相反，从而表明减震器的总形变量为零。另外有效减震频率W取决于减震器的固有频率W0，具体地：

减震器的固有频率W0与质量M减震器的刚度k的关系：

W₀＝k/M (2)

其中刚度k定义为：弹性组件所承受的载荷P对其引起的形变x的变化率k＝dP/dx

因此，减震器的刚度k越小，固有频率越低，有效减震频率数值就越小，减震效果越好，而在本发明中，减震器的总形变量为零，则表明其刚度也为零，进而保证减震器的固有频率与有效减震频率均非常低，根据测试结果有效减震频率可以达到0.5Hz，可以达到主动减震器的效果，减震效果非常明显，但是本发明提供的减震器，结构简单，实现方便，制作成本低。

优化上述实施例，座体4采用筒状结构，其整体罩盖于底板1上，且上述的承重板2、压缩弹性组件5以及拉伸弹性组件6均位于该座体4内，座体4在远离底板1的一端具有开口41，且该开口41正对承重板2背离底板1一侧的表面。本实施例中，座体4采用筒状结构，可以采用金属材料制成，其内具有腔室，承重板2、压缩弹性组件5以及拉伸弹性组件6均位于该腔室内，座体4可以对三者起到保护作用，外力可以由座体4的开口41处施向承重板2。另外，由于减震器最终的受力点为座体4与底板1，这种结构的座体4可以保证减震器结构的稳定性，对此，座体4在朝向底板1一侧的端部处具有一圈凸缘42，该凸缘42能够与底板1贴合，然后通过螺钉锁紧该凸缘42与底板1，以使座体4与底板1之间具有足够的接触面积，进一步保证结构稳定性。

继续优化上述实施例，减震器还包括有受压板7，该受压板7与承压板之间通过连接柱8连接，当然受压板7、连接柱8以及承压板三者为一个整体，采用一体成型制成，受压板7位于座体4的外侧，而连接柱8穿过上述的开口41。本实施例中，受压板7为直接的受力部位，其为平板状结构，当然也可以根据实际需要，受压板7为其它的结构形式，连接柱8为传力结构，受压板7受到的作用力通过连接柱8传递至承压板。对此，减震器在应用时，外设结构无需伸入座体4内，比较方便两者的安装连接。通常，受压板7、连接柱8以及承压板组成工字型结构，当然是组成结构的截面为工字型，受压板7与承压板的面积大于连接柱8的面积，以使连接柱8能够在开口41内灵活移动，且连接柱8位于受压板7与承压板的中心位置，以使力的传递比较平衡。进一步地，沿朝向承压板方向的投影，受压板7的投影尺寸大于座体4的开口41的投影尺寸，且座体4的外表面具有可与受压板7贴合的限位面43。本实施例中，开口41的尺寸小于受压板7的尺寸，则表明受压板7不会由开口41进入座体4内，且在正常情况下，受压板7与座体4的限位面43之间具有一定的距离，且当受压板7受到外力作用时，受压板7是向靠近限位面43的方向移动，且两者之间保持间隙，而当受压板7受到的外力过大时，受压板7移动至与限位面43贴合，通过限位面43限制受压板7继续移动，从而达到保护压缩弹性组件5与拉伸弹性组件6的作用，避免两者形变过大而失效，难以恢复原状态。

针对上述实施例，细化拉伸弹性组件6的结构，其包括至少一根拉伸弹簧61，拉伸弹簧61的一端与承重板2连接，另一端与座体4连接。由于座体4具有开口41，且开口41与承压板对应，则拉伸弹簧61通常为至少两根，且各拉伸弹簧61均绕开口41均匀间隔分布，以使座体4对承压板施加的拉力比较平衡，承压板能够平稳移动。基于这种结构，拉伸弹簧61也绕连接柱8设置，且连接柱8位于各拉伸弹簧61围合图形的中心位置。另外拉伸弹簧61的两个端部均通过丝杆62分别与承压板以及座体4的内壁连接，丝杆62的一端具有连接孔，拉伸弹簧61的对应端部与丝杆62的该连接孔连接，拉伸弹簧61的挂钩伸入连接孔内连接，而丝杆62的另一端具有螺纹，一般为外螺纹，丝杆62通过该螺纹与座体4或者承压板螺纹连接。每一拉伸弹簧61对应两根丝杆62，且两根丝杆62位于同一直线上，两根丝杆62通过对应的拉伸弹簧61连接。对于拉伸弹性组件6还可以采用另外的结构形式，比如塑性较好的橡胶柱或者气囊等。

对应地，压缩弹性组件5也包括至少一根压缩弹簧51，压缩弹簧51的两端分别抵接承压板与底板1。当压缩弹簧51为一根时，其与连接柱8位于同一直线上，若当压缩弹簧51为多根时，则其与拉伸弹簧61的分布方式类似，绕连接柱8所在的直线均匀间隔分布。承压板朝向底板1一侧的表面还设置有橡胶垫，压缩弹簧51抵接于该橡胶垫上，对应地，在底板1朝向承压板的一侧表面也铺设有橡胶垫，压缩弹簧51的另一端也抵接于该橡胶垫上，可以起到缓冲与增强接触的作用，当然在底板1与安装基础3之间也还可以增设有橡胶垫，可以进一步提高减震效果，同时还能够达到降噪的目的。

进一步地，在座体4的内壁上还设置有供承压板滑动的滑道，滑道的延伸方向垂直于承重板2，即与承重板2的移动方向相同。本实施例中，通过滑道来限定承重板2的移动轨迹，由于承重板2的两侧分别为压缩弹簧51与拉伸弹簧61，而弹簧在使用过程中可能会产生扭力，通过滑道可以使得承重板2移动比较平稳，避免压缩弹簧51与拉伸弹簧61产生倾斜，以保证两者的形变量之和为零。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种零刚度组合减震器，包括底板以及位于所述底板其中一侧的承重板，其特征在于：还包括安设于所述底板上的座体，所述座体具有至少部分结构位于所述承重板背离所述底板的一侧，所述承重板朝向所述底板一侧通过压缩弹性组件连接所述底板，所述压缩弹性组件支承所述承重板，所述承重板背离所述底板的一侧通过拉伸弹性组件连接所述座体，所述压缩弹性组件的压缩方向与所述拉伸弹性组件的拉伸方向平行。

2.如权利要求1所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述座体为筒状结构，所述承重板、所述压缩弹性组件以及所述拉伸弹性组件均位于所述座体内，且所述座体远离所述底板的一端具有开口，所述开口正对所述承重板背离所述底板一侧的表面。

3.如权利要求2所述的零刚度组合减震器，其特征在于：还包括受压板，所述受压板与所述承压板之间通过连接柱连接，所述受压板位于所述座体外侧且所述连接柱穿过所述开口。

4.如权利要求3所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述受压板、所述连接柱以及所述承压板组成工字型。

5.如权利要求3所述的零刚度组合减震器，其特征在于：沿朝向所述承压板的方向所述受压板的投影尺寸大于所述开口的投影尺寸，所述座体具有可与所述受压板贴合的限位面。

6.如权利要求2所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述拉伸弹性组件包括至少一根拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端与所述承重板连接，另一端与所述座体连接。

7.如权利要求6所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述拉伸弹簧为至少两根，且各所述拉伸弹簧绕所述开口间隔分布。

8.如权利要求6所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述拉伸弹簧的两个端部均通过丝杆分别与所述承压板以及座体连接，所述丝杆一端具有连接孔，另一端具有螺纹，所述丝杆通过连接孔与所述拉伸弹簧连接，且通过螺纹与所述座体或者所述承压板连接。

9.如权利要求1所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述压缩弹性组件包括至少一个压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别抵接所述承压板与所述底板。

10.如权利要求1所述的零刚度组合减震器，其特征在于：所述座体的内壁上设置有供所述承压板滑动的滑道，所述滑道的延伸方向垂直于所述承重板。