CN108869620A - 一种机械分子弹簧单元体装置及隔振器 - Google Patents

一种机械分子弹簧单元体装置及隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械分子弹簧单元体装置及隔振器，机械分子弹簧单元体装置包括盖板、底座、活塞、碟簧；所述盖板固定在底座上，盖板的中部开设有一个通孔；底座中部设置有盲孔；碟簧位于底座的盲孔内；活塞与盖板的通孔密封滑动配合，活塞为阶梯轴，其阶梯面与盖板下端面贴合，活塞下端面与碟簧接触。本发明适用于液压环境，以液体为传力介质，以单元体装置结构外形、活塞和弹簧为承力元件。本发明的机械分子弹簧单元体装置具有赋予液体隔振器高静态刚度以及低动态刚度的特性，特别适用于低频重载隔振领域。

Description

一种机械分子弹簧单元体装置及隔振器
技术领域
本发明属于隔振技术领域，具体涉及机械分子弹簧单元体装置及隔振器。
背景技术
在航空、航天、航海和车辆工程领域，振动始终是焦点问题之一。一般来讲，振动会导致结构疲劳破坏，降低仪表设备使用性能，降低乘坐舒适性。在国防领域，强烈振动更是会影响武器装备的生存力及战斗技术性能。被动隔振技术因其简单、低价、可靠等优点而得到应用广泛，如金属弹簧隔振器、金属橡胶隔振器、橡胶隔振器、钢丝绳隔振器、空气弹簧隔振器等。但这些隔振器在低频重载领域的隔振效果往往不能达到人们的预期，其中最主要的问题就是重载下低固有频率与小静变形不可兼得的问题。分子弹簧隔振缓冲技术是采用水和具有纳米级疏水微孔的多孔材料混合而成的分子弹簧功能材料作为隔振缓冲介质，利用水分子在高压下可克服临界压强进入和逸出疏水微孔的现象，实现高静低动的刚度特性，分子弹簧隔振缓冲技术特别适用于低频重载隔振领域。分子弹簧介质的工作压强相当高，达到20-80Mpa，故而动态密封技术难度较大。为克服这一技术难点，提出本发明。
本发明所述机械分子弹簧单元体装置利用机械装置仿真分子弹簧中微孔的进/出水特性，可在低压下实现类似于分子弹簧的隔振技术，模拟分子弹簧的高静低动刚度特性。同时在结构尺寸上，基于微孔材料能游离于液压容器中的独立性以及占有空间小的特性，所述机械分子弹簧单元体装置体积小，能独立于液压容器内。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，同时提升机械分子弹簧的普适性，本发明的目的是提供一种机械分子弹簧单元体装置，以解决现有技术中重载下低固有频率与小静变形不可兼得等技术瓶颈。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种机械分子弹簧单元体装置，包括盖板、底座、活塞、碟簧；其中：
所述盖板固定在底座上，盖板的中部开设有一个通孔；
所述底座中部设置有盲孔；
所述碟簧位于底座的盲孔内；
所述活塞与盖板的通孔密封滑动配合，活塞为阶梯轴，其阶梯面与盖板下端面贴合，活塞下端面与碟簧接触。
优选的，所述盖板与底座的连接处开设有若干个连接孔，底座上设有若干个与连接孔一一对应的螺纹孔，每一对连接孔与螺纹孔通过螺钉固定。
优选的，所述盖板与底座的连接处设置有密封垫。
优选的，所述连接孔与螺纹孔的数量均为6个。
优选的，所述碟簧的数量为2个。
本发明的另一个目的是提供一种利用基于上述机械分子弹簧单元体装置的隔振器，技术方案如下：
一种基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，包括一个上盖板、一个下底板、若干个机械分子弹簧单元体装置、弹性伸缩部件；所述上盖板与下底板之间通过弹性伸缩部件连接，并在上盖板、下底板、弹性伸缩部件之间形成一个封闭的腔体，该腔体内填充有液体；所述机械分子弹簧单元体装置放置于腔体内。
优选的，所述上盖板中部设有沉头螺纹通孔，沉头螺纹通孔中设置有堵头，并通过螺纹配合进行密封。
优选的，所述弹性伸缩部件为橡胶囊或波纹管。
优选的，所述橡胶囊的上端设置于上盖板于上法兰之间，并通过上螺钉固定并密封，橡胶囊的下端设置于下底板与下法兰之间，并通过下螺钉固定并密封。
优选的，所述波纹管的上端与上盖板焊接并密封，波纹管的下端与下底板焊接并密封。
有益效果：
1.本申请机械分子弹簧单元体装置具有赋予液体隔振器高静低动刚度特性的功能、能独立于液压容器内、体积小等特点，应用范围广泛，特别适合应用于低频重载隔振领域。
2.可以通过增大活塞的截面积来降低液体隔振器的工作刚度。
3.可以通过增加碟簧的数量来降低液体隔振器的工作刚度。
4.可以通过增加单元体装置的数量来降低液体隔振器的工作刚度。
5.通过使用碟簧可以有效降低单元体装置的整体尺寸。
附图说明
图1是本申请机械分子弹簧单元体装置俯视图。
图2是本申请机械分子弹簧单元体装置剖视图。
图3是基于机械分子弹簧单元体装置的囊式隔振器。
图4是基于机械分子弹簧单元体装置的波纹管式隔振器
图5是基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器的典型力-位移曲线。
附图标记：
图1和图2中：101-活塞，102-盖板，103-螺钉，104-密封垫，105-底座，106-碟簧，107-盲孔，108-通孔，109-连接孔，110-螺纹孔；
图3中：201-上盖板，202-堵头，203-上螺钉，204-上法兰，205-橡胶囊，206-下法兰，207-下螺钉，208-下底板，209-机械分子弹簧单元体装置，210-液体。
图4中：301-上盖板，302-堵头，303-波纹管，304-下底板，305-机械分子弹簧单元体装置，306-液体。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本申请，但不以任何形式限制本申请。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本申请的保护范围。
实施例1
机械分子弹簧单元体装置
如图1和2所示，机械分子弹簧单元体装置，包括活塞101、盖板102、底座105、碟簧106；盖板102固定在底座105上，盖板102的中部开设有一个通孔108；底座105中部设置有盲孔107；碟簧106位于底座105的盲孔107内；活塞101与盖板102的通孔108密封滑动配合，活塞101为阶梯轴，其阶梯面与盖板102下端面贴合，活塞101下端面与碟簧106接触。
其中，盖板102与底座105的连接处开设有6个连接孔109，底座105上设有6个与连接孔109一一对应的螺纹孔110，每一对连接孔109与螺纹孔110通过螺钉103固定。
盖板102与底座105的连接处设置有密封垫104，用于密封。
连接孔109与螺纹孔110的数量均为6个。
碟簧106的数量为2个。
实施例2
基于机械分子弹簧单元体装置的囊式隔振器
如图3所示，基于机械分子弹簧单元体装置的囊式隔振器包括上盖板201，堵头202，橡胶囊205，下底板208，若干机械分子弹簧单元体装置209，液体210。上盖板1中部设有沉头螺纹通孔，并与堵头202通过螺纹配合进行密封；上盖板201设有6个沉头孔，上法兰204设有6个螺纹通孔，通过上螺钉203将上盖板201和上法兰204连接紧固；上盖板201与上法兰204之间设有橡胶囊用于密封；下底板208设有6个沉头孔，下法兰206设有6个螺纹通孔，通过下螺钉207将下底板208和下法兰206连接紧固；下底板208与下法兰206之间设有橡胶囊用于密封；上盖板201、下底板208、橡胶囊205之间形成一个封闭的腔体，若干机械分子弹簧单元体装置209放置于该腔体内，该腔体内同时充满液体210，液体210可采用水或者液压油。
本实施例中所采用的机械分子弹簧单元体装置为实施例1所述的机械分子弹簧单元体装置。
使用过程中负载作用在上盖板201上对液体施加压力，当液压无法克服机械分子弹簧单元体装置209内的碟簧预紧力时，其内部的活塞保持静止，囊式隔振器呈现出高刚度，此阶段成为承载段；当液压克服碟簧预紧力后，活塞产生滑动，此时囊式隔振器的刚度急剧降低，呈现出低刚度，此阶段成为工作段；液压继续增加，液压迫使活塞继续滑动直至活塞将碟簧彻底压平，此后囊式隔振器的刚度呈现出高刚度，此阶段称为限位段；囊式隔振器的总体刚度特性呈现出极高承载刚度、极低动态刚度和极高限位刚度的特性，囊式隔振器同时具备极低固有频率和小静变形的理想性能。囊式隔振器总体上的力-位移曲线呈现出分段的高静低动刚度特性。其典型的刚度曲线如图5所示。
实施例3
基于机械分子弹簧单元体装置的波纹管式隔振器
如图4所示，基于机械分子弹簧单元体装置的波纹管式隔振器包括上盖板301，堵头302，波纹管303，下底板304，机械分子弹簧单元体装置305，液体306，上盖板301中部设有沉头螺纹通孔，并与堵头302通过螺纹配合进行密封；上盖板301与波纹管303通过焊接连接并密封；下底板304与波纹管303通过焊接连接并密封；上盖板301、下底板304、波纹管303之间形成一个封闭的腔体，若干机械分子弹簧单元体装置305放置于该腔体内，该腔体内同时充满液体306，液体306可采用水或者液压油。
本实施例中所采用的机械分子弹簧单元体装置为实施例1所述的机械分子弹簧单元体装置。
使用过程中负载作用在上盖板301上对液体施加压力，当液压无法克服机械分子弹簧单元体装置305内的碟簧预紧力时，其内部的活塞保持静止，波纹管式隔振器呈现出高刚度，此阶段成为承载段；当液压克服碟簧预紧力后，活塞产生滑动，此时囊式隔振器的刚度急剧降低，呈现出低刚度，此阶段成为工作段；液压继续增加，液压迫使活塞继续滑动直至活塞将碟簧彻底压平，此后波纹管式隔振器的刚度呈现出高刚度，此阶段称为限位段；波纹管式隔振器的总体刚度特性呈现出极高承载刚度、极低动态刚度和极高限位刚度的特性，波纹管式隔振器同时具备极低固有频率和小静变形的理想性能。波纹管式隔振器总体上的力-位移曲线呈现出分段的高静低动刚度特性。其典型的刚度曲线如图5所示。
本申请机械分子弹簧单元体装置具有赋予液体隔振器高静低动刚度特性的功能、工作压强低、尺寸小等特点，应用范围广泛，特别适合应用于低频重载领域。可以通过降低碟簧的刚度来降低液体隔振器的工作刚度；可以通过增加活塞面积来降低液体隔振器的工作刚度；可以通过增加单元体装置的数量来降低液体隔振器的工作刚度。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
以上对本申请的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本申请并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本申请的实质内容。

Claims (10)

1.一种机械分子弹簧单元体装置，其特征在于：包括盖板、底座、活塞、碟簧；其中：
所述盖板固定在底座上，盖板的中部开设有一个通孔；
所述底座中部设置有盲孔；
所述碟簧位于底座的盲孔内；
所述活塞与盖板的通孔密封滑动配合，活塞为阶梯轴，其阶梯面与盖板下端面贴合，活塞下端面与碟簧接触。
2.根据权利要求1所述的机械分子弹簧单元体装置，其特征在于：所述盖板与底座的连接处开设有若干个连接孔，底座上设有若干个与连接孔一一对应的螺纹孔，每一对连接孔与螺纹孔通过螺钉固定。
3.根据权利要求1或2所述的机械分子弹簧单元体装置，其特征在于：所述盖板与底座的连接处设置有密封垫。
4.根据权利要求2所述的机械分子弹簧单元体装置，其特征在于：所述连接孔与螺纹孔的数量均为6个。
5.根据权利要求2所述的机械分子弹簧单元体装置，其特征在于：所述碟簧的数量为2个。
6.一种基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，其特征在于：包括一个上盖板、一个下底板、若干个机械分子弹簧单元体装置、弹性伸缩部件；所述上盖板与下底板之间通过弹性伸缩部件连接，并在上盖板、下底板、弹性伸缩部件之间形成一个封闭的腔体，该腔体内填充有液体；所述机械分子弹簧单元体装置放置于腔体内。
7.根据权利要求6所述的基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，其特征在于：所述上盖板中部设有沉头螺纹通孔，沉头螺纹通孔中设置有堵头，并通过螺纹配合进行密封。
8.根据权利要求6所述的基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，其特征在于：所述弹性伸缩部件为橡胶囊或波纹管。
9.根据权利要求8所述的基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，其特征在于：所述橡胶囊的上端设置于上盖板于上法兰之间，并通过上螺钉固定并密封，橡胶囊的下端设置于下底板与下法兰之间，并通过下螺钉固定并密封。
10.根据权利要求8所述的基于机械分子弹簧单元体装置的隔振器，其特征在于：所述波纹管的上端与上盖板焊接并密封，波纹管的下端与下底板焊接并密封。
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