CN108953469B - 一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，涉及减振装置技术领域，包括结构一致的圆形上夹板和下夹板，所述上夹板设置有第一弹簧座I、第二弹簧座I以及4个垂直于上夹板的直板I；所述下夹板设置有与所述上夹板上的第一弹簧座I、第二弹簧座I和直板I结构、位置和连接关系完全一致的第一弹簧座II、第二弹簧座II和4个直板II；通过设置在中间的两根垂向大弹簧，以及沿圆周设置的多跟垂向弹簧和横向弹簧，以及磁流变阻尼器，使装置能同时承受并吸收高强度和高频率的振动，在此基础上，可对水平各方向和垂向的振动吸收，整个减振装置的减振吸振效果好，且使用时受振动方向的限制小，适用范围广，安装方便。

Description

一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置

技术领域

本发明涉及减振装置技术领域，特别是一种带磁流变阻尼器的、能吸同时收多方向振动的减振装置。

背景技术

振动是自然界最普遍的现象之一。大至宇宙，小至亚原子粒子，无不存在振动。在工程技术领域中，振动现象也比比皆是。例如，桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动，飞机和船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动，各种动力机械的振动，控制系统中的自激振动，等等。

在许多情况下，振动被认为是消极因素。例如，振动会影响精密仪器设备的功能，降低加工精度和光洁度，加剧构件的疲劳和磨损，从而缩短机器和结构物的使用寿命，振动还可能引起结构的大变形破坏，有的桥梁曾因振动而坍毁；飞机机翼的颤振、机轮的抖振往往造成事故；车船和机舱的振动会劣化乘载条件；强烈的振动噪声会形成严重的公害。

针对桥梁、轨道交通等相关承压式的，振动方向复杂、振动大且振动频率高的工作环境，目前的减振器存在诸多缺陷：一是，只能吸收单向振动能量，不能从容吸收多方位的复杂振动，导致减振效果不佳；二是，对高频振动吸收不好；三是，可能存在的橡胶等易损、易风化材料，导致减振器的使用寿命短，频繁的更换导致成本高，且影响桥梁、轨道交通等的正常运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，作为承压式的减振装置，能在吸收高强度振动的同时，吸收多方向的高频振动，且使用寿命长，使用范围广。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，包括结构一致的圆形上夹板和下夹板，所述上夹板和下夹板平行且同轴设置；所述上夹板的下表面设置有第一弹簧座I、第二弹簧座I以及4个垂直于上夹板的直板I；所述第一弹簧座I与第二弹簧座I沿上夹板的圆心同心设置，4个直板I以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

所述下夹板的上表面设置有第一弹簧座II、第二弹簧座II和4个与直板I结构一致的直板II，所述直板II一端垂直固定在下夹板的上表面，另一端伸向上夹板；所述第一弹簧座II与所述上夹板上的第一弹簧座I对应，形成第一弹簧安装座，垂向大弹簧I的两端分别安装在第一弹簧座II和第一弹簧座I上；所述第二弹簧座II与第二弹簧座I对应，形成第二弹簧安装座，垂向大弹簧II的两端分别安装在第二弹簧座II和第二弹簧座I上；4个直板II以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

间距较小的相邻直板I的板面与直板II的板面平行，且平行的直板I与直板II之间形成的空间中安装多根横向弹簧以及多个横向止挡；所述直板I的自由端设置第三弹簧座I，所述下夹板上与第三弹簧座I竖直对应的位置设置第四弹簧座I，第三弹簧座I和第四弹簧座I之间安装垂向弹簧；所述直板II的自由端设置第三弹簧座II，所述上夹板上与第三弹簧座II对应的位置设置第四弹簧座II，第三弹簧座II和第四弹簧座II之间安装垂向弹簧；

直板I与直板II之间形成的间距较大的空间中倾斜设置有磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器的两端通过上安装座和下安装座分别固定于上夹板和下夹板，磁流变阻尼器以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布，且相邻的磁流变阻尼器间倾斜方向相反，但倾斜角度相同；

所述垂向大弹簧I内部设置垂向止挡，所述垂向止挡包括连接于上夹板的上止挡和连接于下夹板的下止挡。上止挡与下止挡之间的垂直间距根据装置中弹簧的承压极限以及使用环境需求来确定。

首先需要说明的是，下夹板以及其上设置的第一弹簧座II、第二弹簧座II和4个直板II看成是上夹板以及其上设置的第一弹簧座I、第二弹簧座I和直板I的复制结构，只是为了清楚的限定连接关系，进行了区分命名；因此，当相邻的直板I与直板II之间间距不相等时，必定存在间距相对大和相对小的情况，这里为了方便安装横向弹簧和磁流变阻尼器，相邻的直板I与直板II之间设置成存在间距相对大和相对小的情况。相邻的且间距相对小的直板I与直板II在水平方向上有投影重合的部分，用于安装横向弹簧。横向止挡为常用的止挡结构，比如两块结构相同的钢块。在受到轴向上的压力时，原本相邻且平行的直板I与直板II在周向上有相对位移，使相邻且平行的直板I与直板II形成一定角度，这个角度允许范围为0～2.5度。

垂向大弹簧I、垂向大弹簧II以及垂向弹簧提供垂向高强度减振吸振作用。

磁流变阻尼器为市面上售卖的常用的磁流变阻尼器，例如山东百顿减震科技有限公司制造的型号为SG-MRD40的磁流变阻尼器，使用时外接电源即可。

本发明中的横向弹簧根据上夹板和下夹板的圆周进行均匀的横向分布，也就是在多个水平方向上进行横向分布，且在垂向上设置多重且不同结构的弹簧(中心和周向同时设置)，此外，在周向均匀倾斜设置磁流变阻尼器，作为适应高频的结构，同时可以加强多个方向的减振吸振效果和稳定性。

进一步的，平行的直板I的板面与直板II的板面之间之间安装3根横向弹簧。保证水平各方向上的减振效果。

进一步的，所述横向弹簧在直板I与直板II之间的安装方式为：横向弹簧一端通过螺栓固定在直板I或直板II上，另一端相应的置于直板II或直板I上的弹簧座内。弹簧座为普通的环形凹槽弹簧座，使横向弹簧固定，且在整个装置承压时，防止损坏横向弹簧。

进一步的，平行的直板I的板面与直板II的板面之间还安装有2个横向止挡。避免横向弹簧过度压缩，造成损坏，且保证水平各方向上的刚度。

进一步的，所述磁流变阻尼器有4个，磁流变阻尼器的倾斜角度为45～85度。保证水平各方向上阻尼，同时提供更大的垂向阻尼，使减振装置可同时承受多方向的高频振动。

进一步的，所述直板I和直板II的板面上纵向分别设置加强筋I和加强筋II，且在直板I与上夹板的连接处以及直板II与下夹板的连接处设置三角筋I和三角筋II。加强直板的结构强度，从而提高减振装置的强度。

进一步的，所述第一弹簧座I为设置在上夹板上的第一环形围挡I，所述第二弹簧座I为设置在第一环形围挡I外侧的第二环形围挡I；所述第一弹簧座II为设置在下夹板上的第一环形围挡II，所述第二弹簧座II为设置第一环形围挡II外侧的第二环形围挡II。

进一步的，所述减振装置还包括外壳，所述外壳由固定在上夹板侧周的圆筒形上壳和固定在下夹板侧周的圆筒形下壳上下合围而成，且上壳和下壳的连接处错位设置。需要说明的是，这里由于上夹板和下夹板结构一致，为了使上壳和下壳的连接处内外错位，可以通过上壳焊接在上夹板的外侧壁，而下壳焊接在下夹板的上表面边缘，或者反之。总之，使上壳和下壳在连接交叉处错位即可，使装置被压缩时，上壳和下壳上下相对运动时，不会损坏上壳和下壳，达到防止杂物进入装置，影响装置使用，从而对装置进行保护，延长使用寿命的目的。

进一步的，所述减振装置材质为不锈钢或合金材质。保证减振装置的刚度和强度。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，本发明的特殊结构设计，使装置能同时承受并吸收高强度和高频率的振动，在此基础上，由于沿圆形的阵列分布的横向弹簧和磁流变阻尼器的设计，可对水平各方向和垂向的振动吸收，使各方向的阻尼均匀，整个减振装置的减振吸振效果好，且使用时受振动方向的限制小，适用范围广，安装方便。

2、与现有技术相比，该装置未使用任何橡胶类的易损、易风化材料，且装置材料不锈钢或合金材料，设置了加强筋，保证了装置的刚度和强度，加之用于吸收高频振动的磁流变阻尼器寿命长的特点，使用整个寿命更长，装置的更换周期更长，降低了维护成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的一种实施例所述的减振装置的正视图；

图2为图1沿A-A方向的剖面结构示意图；

图3为图1沿B-B方向的剖面结构示意图；

图4为本发明的拆掉上夹板及其连接的相关结构的示意图；

图5为图2基础上加装外壳时的示意图；

图中：1、上夹板；11、直板I；111、三角筋I；112加强筋I；12、第四弹簧座I；13、第三弹簧座I；14、上安装座；15、上止挡；165、第一弹簧座I；16、第一环形围挡I；176、第二弹簧座I；17、第二环形围挡I；2、下夹板；21、直板II；211、三角筋II；212、加强筋II；22、第四弹簧座II；23、第三弹簧座II；24、下安装座；25、下止挡；265、第一弹簧座II；26、第一环形围挡II；276、第二弹簧座II；27、第二环形围挡II；3、磁流变阻尼器；4、垂向大弹簧II；5、垂向大弹簧I；6、垂向弹簧；7、横向止挡；8、横向弹簧；91、上壳；92、下壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但并不是对本发明保护范围的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

在本实施例中，如图1～4所示，一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，包括结构一致的圆形上夹板1和下夹板2，所述上夹板1和下夹板2平行且同轴设置；所述上夹板1的下表面设置有第一弹簧座I165、第二弹簧座I176以及4个垂直于上夹板1的直板I11；所述第一弹簧座I165与第二弹簧座I176沿上夹板1的圆心同心设置，4个直板I11以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

所述下夹板2的上表面设置有第一弹簧座II265、第二弹簧座II276和4个与直板I11结构一致的直板II21，所述直板II21一端垂直固定在下夹板2的上表面，另一端伸向上夹板1；所述第一弹簧座II265与所述上夹板1上的第一弹簧座I165对应，形成第一弹簧安装座，垂向大弹簧I5的两端分别安装在第一弹簧座II265和第一弹簧座I165上；所述第二弹簧座II276与第二弹簧座I176对应，形成第二弹簧安装座，垂向大弹簧II4的两端分别安装在第二弹簧座II276和第二弹簧座I176上；4个直板II21以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

间距较小的相邻直板I11的板面与直板II21的板面平行，且平行的直板I11与直板II21之间形成的空间中安装三根横向弹簧8以及两个横向止挡7；所述直板I11的自由端设置第三弹簧座I13，所述下夹板2上与第三弹簧座I13竖直对应的位置设置第四弹簧座I12，第三弹簧座I13和第四弹簧座I12之间安装垂向弹簧6；所述直板II21的自由端设置第三弹簧座II23，所述上夹板1上与第三弹簧座II23对应的位置设置第四弹簧座II22，第三弹簧座II23和第四弹簧座II22之间安装垂向弹簧6；

直板I11与直板II21之间形成的间距较大的空间中倾斜设置有磁流变阻尼器3，所述磁流变阻尼器3的两端通过上安装座14和下安装座24分别固定于上夹板1和下夹板2，磁流变阻尼器3以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布，且相邻的磁流变阻尼器3间倾斜方向相反，但倾斜角度相同，倾斜角度为45度；

所述垂向大弹簧I5内部设置垂向止挡，所述垂向止挡包括连接于上夹板1的上止挡15和连接于下夹板2的下止挡25。

所述横向弹簧在直板I11与直板II21之间的安装方式为：横向弹簧一端通过螺栓固定在直板I11或直板II21上，另一端相应的置于直板II21或直板I11上的弹簧座内。

所述减振装置材质为不锈钢。由于直板I11与直板II21数量均为4个，则所述磁流变阻尼器3有4个。

作为一种优化方案，所述直板I11和直板II21的板面上纵向分别设置加强筋I112和加强筋II212，且在直板I11与上夹板1的连接处以及直板II21与下夹板2的连接处设置三角筋I111和三角筋II211。加强直板的结构强度，从而提高减振装置的强度。

作为一种优化方案，所述第一弹簧座I165为设置在上夹板1上的第一环形围挡I16，所述第二弹簧座I176为设置在第一环形围挡I16外侧的第二环形围挡I17；所述第一弹簧座II165为设置在下夹板1上的第一环形围挡II16，所述第二弹簧座II176为设置第一环形围挡II16外侧的第二环形围挡II17。

实施例二：

本实施例中，如图1～4所示，在实施例一的基础上，磁流变阻尼器3倾斜角度为85度；所述减振装置材质为合金材料。

实施例三：

本实施例中，如图1～4所示，在实施例一的基础上，磁流变阻尼器3倾斜角度为60度；所述减振装置材质为合金材料。

实施例四

本实施例中，如图1～5所示，在实施例一的基础上，所述减振装置还包括外壳，所述外壳由固定在上夹板1侧周的圆筒形上壳91和固定在下夹板2侧周的圆筒形下壳92上下合围而成，且上壳91和下壳92的连接处错位设置。这里由于上夹板1和下夹板2结构一致，为了使上壳91和下壳92的连接处错位，可以通过上壳91焊接在上夹板1的外侧壁，而下壳92焊接在下夹板2的上表面边缘，或者反之，总之，使上壳91和下壳92在连接交叉处错位即可，使装置被压缩时，上壳91和下壳92上下相对运动，不会损坏上壳91和下壳92，达到防止杂物进入装置，影响装置使用的目的，从而对装置进行保护，延长使用寿命。

在桥梁减振领域使用时，直接将该减振装置至于桥墩与桥梁之间，也可通过在上夹板1和下夹板2上打孔，用螺栓进行固定，即可正常使用，安装方便，减振效果好，适用范围广。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，包括结构一致的圆形上夹板(1)和下夹板(2)，所述上夹板(1)和下夹板(2)平行且同轴设置；所述上夹板(1)的下表面设置有第一弹簧座I(165)、第二弹簧座I(176)以及4个垂直于上夹板(1)的直板I(11)；所述第一弹簧座I(165)与第二弹簧座I(176)沿上夹板(1)的圆心同心设置，4个直板I(11)以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

所述下夹板(2)的上表面设置有第一弹簧座II(265)、第二弹簧座II(276)和4个与直板I(11)结构一致的直板II(21)，所述直板II(21)一端垂直固定在下夹板(2)的上表面，另一端伸向上夹板(1)；所述第一弹簧座II(265)与所述上夹板(1)上的第一弹簧座I(165)对应，形成第一弹簧安装座，垂向大弹簧I(5)的两端分别安装在第一弹簧座II(265)和第一弹簧座I(165)上；所述第二弹簧座II(276)与第二弹簧座I(176)对应，形成第二弹簧安装座，垂向大弹簧II(4)的两端分别安装在第二弹簧座II(276)和第二弹簧座I(176)上；4个直板II(21)以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布；

间距较小的相邻直板I(11)的板面与直板II(21)的板面平行，且平行的直板I(11)与直板II(21)之间形成的空间中安装多根横向弹簧(8)以及多个横向止挡(7)；所述直板I(11)的自由端设置第三弹簧座I(13)，所述下夹板(2)上与第三弹簧座I(13)竖直对应的位置设置第四弹簧座I(12)，第三弹簧座I(13)和第四弹簧座I(12)之间安装垂向弹簧(6)；所述直板II(21)的自由端设置第三弹簧座II(23)，所述上夹板(1)上与第三弹簧座II(23)对应的位置设置第四弹簧座II(22)，第三弹簧座II(23)和第四弹簧座II(22)之间安装垂向弹簧(6)；

直板I(11)与直板II(21)之间形成的间距较大的空间中倾斜设置有磁流变阻尼器(3)，所述磁流变阻尼器(3)的两端通过上安装座(14)和下安装座(24)分别固定于上夹板(1)和下夹板(2)，磁流变阻尼器(3)以所述圆心为中心，呈圆周阵列分布，且相邻的磁流变阻尼器(3)间倾斜方向相反，但倾斜角度相同；

所述垂向大弹簧I(5)内部设置垂向止挡，所述垂向止挡包括连接于上夹板(1)的上止挡(15)和连接于下夹板(2)的下止挡(25)。

2.根据权利要求1所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，平行的直板I(11)的板面与直板II(21)的板面之间安装3根横向弹簧(8)。

3.根据权利要求1或2所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述横向弹簧(8)在直板I(11)与直板II(21)之间的安装方式为：横向弹簧(8)一端通过螺栓固定在直板I(11)或直板II(21)上，另一端相应的置于直板II(21)或直板I(11)上的弹簧座内。

4.根据权利要求2所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，平行的直板I(11)的板面与直板II(21)的板面之间还安装有2个横向止挡(7)。

5.根据权利要求1所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述磁流变阻尼器(3)有4个，磁流变阻尼器(3)的倾斜角度为45～85度。

6.根据权利要求1所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述直板I(11)和直板II(21)的板面上纵向分别设置加强筋I(112)和加强筋II(212)，且在直板I(11)与上夹板(1)的连接处以及直板II(21)与下夹板(2)的连接处设置三角筋I(111)和三角筋II(211)。

7.根据权利要求1所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述第一弹簧座I(165)为设置在上夹板(1)上的第一环形围挡I(16)，所述第二弹簧座I(176)为设置在第一环形围挡I(16)外侧的第二环形围挡I(17)；所述第一弹簧座II(265)为设置在下夹板(2)上的第一环形围挡II(26)，所述第二弹簧座II(276)为设置第一环形围挡II(26)外侧的第二环形围挡II(27)。

8.根据权利要求1所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括外壳，所述外壳由固定在上夹板(1)侧周的圆筒形上壳(91)和固定在下夹板(2)侧周的圆筒形下壳(92)上下合围而成，且上壳(91)和下壳(92)的连接处错位设置。

9.根据权利要求1～8的任意一项所述的一种吸收多方向高频高强度振动的减振装置，其特征在于，所述减振装置材质为不锈钢或合金材质。

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