CN109505915B - 一种弹性圆环型结构超低频隔振器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种弹性圆环型结构超低频隔振器。该装置利用圆环几何非线性刚度的特殊隔振性能，提出了一种几何非线性刚度结合水平阻尼的实现装置。该隔振装置由支撑底座，薄圆环，水平刚度阻尼结构，角支架，锁紧夹具，垂向导轨和滑动轴承等组成。该装置包含的薄圆环，具有可调节的圆环预变性，提供不同的非线性刚度以提高系统的隔振性能，并且结合水平阻尼，可以提供非线性阻尼。该装置在不同的预变形下具有不同的共振频率，提高装置的预变形使共振峰向左偏移以拓宽隔振频带并且水平阻尼能够很好的抑制高频处的传递率。

Description

一种弹性圆环型结构超低频隔振器
技术领域
本发明涉及隔振装置技术领域，具体涉及一种弹性圆环型结构超低频隔振器。
背景技术
隔振技术已广泛应用于工业界的各行各业，如航空航天、汽车、船舶、精密加工领域等。为提高减振效果，工业界一直在追求低频或超低频的隔振元器件。在低频减振领域，目前广泛通过被动隔振、主动和半主动隔振技术来实现。主动和半主动减振存在需要外界输入能量、系统较为复杂的缺点。相比之下，弹性梁组成的被动隔振结构简单，不需要外部能量，并颇具经济性优势，因此在很多情况下成了解决工程振动传递问题的首选方案。但与其它振动控制技术一样，被动隔振技术也有其难以克服的缺点。如为了提高被动隔振系统隔离低频和超低频振动的隔振效率，应降低隔振系统的固有频率，即要求减振器必须具有足够低的刚度，但是为了保证隔振装置具有一定的承载能力和稳定性，又需要较大的静态刚度。因此传统的被动隔振技术始终存在着动态刚度和静态变形间权衡的问题。另外，传统的被动隔振技术对于共振区域的隔振效果不好。虽然线性阻尼可以控制共振频率下的响应，但是也会降低高频隔振区的隔振效率，因此工程师和科学家们开始研究加入几何非线性刚度和非线性阻尼对隔振器隔振性能的影响。现有的被动隔振器，虽然能够有效隔离低频振动，但系统结构复杂，制作困难，同时在高频隔振区域隔振效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种弹性圆环型结构超低频隔振器，采用圆环型薄壁梁产生几何非线性刚度，并以几何非线性刚度和非线性阻尼，同时在低频和高频振动处提高隔振效率。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种弹性圆环型结构超低频隔振器，包括一个薄圆环、T型平台、支撑底座、垂向导轨，其中，垂向导轨下端固定在支撑底座上，薄圆环穿过垂向导轨，下端通过锁紧夹具和紧固螺栓固定在支撑底座上；且薄圆环上端能够沿垂向导轨相对滑动；所述T型平台穿过薄圆环上端，且中部与薄圆环上端固定连接，所述T型平台能够沿垂向导轨自由移动；薄圆环在振动过程中仅在竖直方向移动而无法水平移动和旋转。
进一步地，所述T型平台中心镂空，镂空的空心长度大于薄圆环受压移动距离，且垂向导轨能够在T型平台中心镂空中自由移动。
进一步地，所述T型平台和垂向导轨之间有一个滑动轴承，滑动轴承套在垂向导轨上端，穿过T型平台，且用螺栓固定在薄圆环表面。
进一步地，一组水平刚度阻尼结构一端与T型平台下端相连接，另一端与支架连接，所述支架通过角支架固定在垂向导轨上；刚度阻尼结构与T型平台相连的一端能够上下自由移动。所述支架长度小于薄圆环半径，且安装位置靠近薄圆环中心位置。
进一步地，所述刚度阻尼结构包括液压缸和活塞杆，液压缸和活塞杆的顶部均为铰链环，而端部固定有弹簧支撑槽板，弹簧安装在两弹簧支撑槽板之间。
本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、该隔振器不仅能够解决了现有隔振系统在低频振动时的难题，还能够有效提高高频工作条件下的隔振效率。
2、通过薄圆环变形程度的控制，在一定的范围内，物体质量增加而刚度减小，可以适应质量变化的隔振物体。
3、该隔振器在一定的变形范围内，薄圆环在物体作用下，可实现在其平衡位置的准零刚度和平衡位置附近的几何非线性刚度。
4、该隔振器结构简单、有效利用了支撑框架的刚度特性，适合宽频域隔振，对不同重量的物体都具有很好的隔振效果，拆装简易，操作方便。
附图说明
图1是本发明隔振器的结构示意图。
图2是本发明隔振器刚度阻尼结构图。
其中：1、T型平台；2、螺栓；3、滑动轴承；4、刚度阻尼结构；5、支架；6、垂向导轨；7、薄圆环；8、角支架；9、锁紧夹具；10、紧固螺栓；11、支撑底座。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下：
如图1所示，一种弹性圆环型结构超低频隔振器，包括一个薄圆环7、T型平台1、支撑底座11、垂向导轨6，其中，垂向导轨6下端固定在支撑底座11上，薄圆环7穿过垂向导轨6，下端通过锁紧夹具9和紧固螺栓10固定在支撑底座11上；且薄圆环7上端能够沿垂向导轨6相对滑动；所述T型平台1穿过薄圆环7上端，且中部与薄圆环7上端固定连接，所述T型平台1能够沿垂向导轨6自由移动；薄圆环7在振动过程中仅在竖直方向移动而无法水平移动和旋转。
所述T型平台1中心镂空，镂空的空心长度大于薄圆环7受压移动距离，且垂向导轨6能够在T型平台1中心镂空中自由移动。
所述T型平台1和垂向导轨6之间有一个滑动轴承3，滑动轴承3套在垂向导轨6上端，穿过T型平台1，且用螺栓2固定在薄圆环7表面。
一组水平刚度阻尼结构4一端与T型平台1下端相连接，另一端与支架5连接，所述支架5通过角支架8固定在垂向导轨6上；刚度阻尼结构4与T型平台1相连的一端能够上下自由移动。所述支架5长度小于薄圆环7半径，且安装位置靠近薄圆环7中心位置。
如图2所示，所述刚度阻尼结构4包括液压缸4-3和活塞杆4-2，液压缸4-3和活塞杆4-2的顶部均为铰链环，而端部固定有弹簧支撑槽板4-5，4-1，弹簧4-4安装在两弹簧支撑槽板4-5，4-1之间。
本发明的工作原理和过程如下：
使用时，被隔振的物体固定在T型平台1上部。薄圆环7在T型平台1压力作用下产生预变形，薄圆环7承受的压力不同，变形程度不同，产生不同的静态刚度，继而使系统表现出几何非线性刚度特性。薄圆环7下端在锁紧工具9作用下，固定不动，上端受到压力作用位移到一定的平衡位置，薄圆环7通过垂向导轨6和滑动轴承3限制在平面内运动，仅能在竖直方向发生位移，而无法在水平方向上移动或转动。由于薄圆环7的刚度特性，承压到一定程度时接近准零刚度，在准零刚度附近具有几何非线性刚度，从而实现了高静承载能力和低固有频率的隔振特性。

Claims (5)

1.一种弹性圆环型结构超低频隔振器，其特征在于：包括一个薄圆环（7）、T型平台（1）、支撑底座（11）、垂向导轨（6），其中，垂向导轨（6）下端固定在支撑底座（11）上，薄圆环（7）穿过垂向导轨（6），薄圆环（7）下端通过锁紧夹具（9）和紧固螺栓（10）固定在支撑底座（11）上；且薄圆环（7）上端能够沿垂向导轨（6）相对滑动；所述T型平台（1）穿过薄圆环（7）上端，且中部与薄圆环（7）上端固定连接，所述T型平台（1）能够沿垂向导轨（6）自由移动；薄圆环（7）在振动过程中仅在竖直方向移动而无法水平移动和旋转；
一组水平刚度阻尼结构（4）一端与T型平台（1）下端相连接，另一端与支架（5）连接，所述支架（5）通过角支架（8）固定在垂向导轨（6）上；所述刚度阻尼结构（4）与T型平台（1）相连的一端能够上下自由移动。
2.根据权利要求1所述的一种弹性圆环型结构超低频隔振器，其特征在于：所述T型平台（1）中心镂空，镂空的空心长度大于薄圆环（7）受压移动距离，且垂向导轨（6）能够在T型平台（1）中心镂空中自由移动。
3.根据权利要求1所述的一种弹性圆环型结构超低频隔振器，其特征在于：所述T型平台（1）和垂向导轨（6）之间有一个滑动轴承（3），滑动轴承（3）套在垂向导轨（6）上端。
4.根据权利要求1所述的一种弹性圆环型结构超低频隔振器，其特征在于：所述支架（5）长度小于薄圆环（7）半径，且所述支架（5）安装位置靠近薄圆环（7）中心位置。
5.根据权利要求1所述的一种弹性圆环型结构超低频隔振器，其特征在于：所述刚度阻尼结构（4）包括液压缸（4-3）和活塞杆（4-2），液压缸（4-3）和活塞杆（4-2）的顶部均为铰链环，而端部固定有弹簧支撑槽板（4-5，4-1），弹簧（4-4）安装在两弹簧支撑槽板（4-5，4-1）之间。
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