CN110159691B - 一种复合刚度大阻尼隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔振缓冲技术应用领域，涉及一种复合刚度大阻尼隔振器。所述复合刚度大阻尼隔振器包括下U型梁1、上U型梁2、上连接盘3、金属丝网弹簧4、U型梁连接螺栓5、U型梁连接螺母及垫圈6、下连接盘7、连接盘预紧螺母8、连接盘垫片9。本发明所述隔振器的刚度由上、下U型梁和金属丝网弹簧共同提供，阻尼主要由金属丝网弹簧提供，上、下U型梁同时可以大幅增加隔振器的侧向刚度和结构强度，使其具备较长的使用寿命和较高的可靠性。

Description

一种复合刚度大阻尼隔振器

技术领域

本发明涉及隔振缓冲技术应用领域，特别涉及一种复合刚度大阻尼隔振器。

背景技术

随着轨道车辆、飞机、船舶技术的发展，各种交通工具上的振动环境会日趋复杂，而其上搭载的设备，对振动环境的要求则会日趋苛刻。尤其是电子、光学设备，为了提高其测量、控制精度，增加其工作的可靠性，需要在仪器设备与运载平台之间安装高效的隔振减振器件。

目前的金属弹簧隔振器大多注重垂向振动的隔离，横向刚度不足。而各种移动运载平台在实际工作中至少会在六个自由度上产生振动，如果只通过普通隔振器并联的方法隔离基础的振动，由于隔振器横向刚度的不足，当基础存在横向振动时，安装在隔振器上方的设备由于横向、纵向振动的耦合，会产生较大幅度的摇摆运动。这种摇摆工况极易造成光束失调，难以满足光电设备对振动隔离的要求。

目前主流的金属隔振器多为单一刚度和阻尼结构，隔振机理单一，隔振频率存在下限，低频隔振效果较差。在复杂振动环境下，难以满足精密电子、光学等设备对振动控制的苛刻要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种复合刚度大阻尼隔振器，具有低频、抗冲击能力，同时具有较大的侧向刚度，从而可以在提供垂向隔振能力的同时抑制由振动的耦合引发的刚体摇摆。

本发明的技术方案是：一种复合刚度大阻尼隔振器，包括下U型梁、上U型梁、上连接盘、下连接盘和金属丝网弹簧；所述下U型梁和上U型梁中部形成一个空腔体，在下U型梁和上U型梁中部分别开有通孔，且两通孔轴线相互重合；下连接盘上的圆柱形接头穿过其中一个通孔，上连接盘上的圆柱形接头穿过另一个通孔，且两个接头与通孔内壁均为间隙配合；上连接盘和下连接盘轴线相互重合，且上连接盘和下连接盘之间形成的空间内布置固定有金属丝网弹簧，金属丝网弹簧初始状态为压缩状态。

本发明的进一步技术方案是：所述壳体包括下U型梁和上U型梁，两个U型梁的结构相同，在U型梁底部两端和中部分别开有通孔，通孔轴线相互垂直；下U型梁和上U型梁的开口方向相对，保证两个U型梁上对应位置的通孔轴线相互重合，对接后中部形成一个空腔体；下U型梁和上U型梁两端通过连接螺栓进行固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述下连接盘为一体成型件，一端呈柱体状，另一端为杆体状；柱体状未与杆体连接的一端内开有同心环形凹槽，同心环形凹槽内沿下连接盘轴线开有六角形凹槽；杆体状未与柱体状连接的一端穿过下U型梁中部的通孔，且柱体端不与下U型梁内壁接触。

本发明的进一步技术方案是：所述上连接盘为一体成型件，一端呈柱体状，且柱体端沿轴线周向开有盲孔，另一端为杆体状；杆体状未与柱体状连接的一端穿过上U型梁中部的通孔，且柱体端不与上U型梁内壁接触。

本发明的进一步技术方案是：所述上连接盘柱状端的内径大于下连接盘柱状端的内径；下连接盘的同心环形凹槽和上连接盘的同心环形凹槽相对，形成空腔体，金属丝网弹簧位于该空腔体内。

本发明的进一步技术方案是：所述金属丝网弹簧为空心圆柱状，布置于所述上连接盘和下连接盘组成的空腔凹槽中进行固定，其轴线与所述上连接盘和下连接盘的轴线重合；所述金属丝网弹簧可以嵌入所述上连接盘和下连接盘的同心环形凹槽中，从而，金属丝网弹簧的内侧壁、外侧壁、上下底面均可被约束、压紧、固定，并将弹性回复力和阻尼力从下连接盘传递到上连接盘。

发明效果

本发明的技术效果在于：设计了一种复合刚度大阻尼隔振器，通过设计上、下U型梁，使其组成的隔振器整体形成一个框架结构，此框架结构上下两边薄，左右两边厚，可以在提供较低垂向刚度的同时，保证很高的横向刚度。同时，嵌在框架结构内部的金属丝网弹簧可以提供部分垂向刚度和较大的垂向阻尼。本发明中上、下U型梁的设计克服了现有金属隔振器横向刚度弱，并联使用易产生摇摆的问题，可大幅提高被隔振物体的稳定性。金属丝网弹簧可提供较大阻尼，克服了现有金属隔振器阻尼低的问题，可大幅降低共振频率处的响应，增强隔振器的抗冲击能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图3是上连接盘的立体剖视图。

图4是下连接盘的立体剖视图。

附图标记说明：1—下U型梁；2—上U型梁；3—上连接盘；4—金属丝网弹簧；5—U型梁连接螺栓；6—U型梁连接螺母；7—下连接盘；8—连接盘预紧螺母；9—连接盘垫片；10—垫圈。

具体实施方式

参见图1—图2，一种复合刚度大阻尼隔振器,包括下U型梁1、上U型梁2、上连接盘3、金属丝网弹簧4、U型梁连接螺栓5、U型梁连接螺母及垫圈6、下连接盘7、连接盘预紧螺母8、连接盘垫片9，上U型梁1和下U型梁2的底面相互接触，两端的垂向通孔同心对齐，上U型梁1和下U型梁2通过两根插入其两侧通孔的U型梁连接螺栓5和U型梁连接螺母及垫圈6固定在一起，上连接盘3的圆柱形接头向上穿过上U型梁2中间的通孔，下连接盘7的圆柱形接头向下穿过下U型梁1中间的通孔，上连接盘3和下连接盘7之间的空腔将金属丝网弹簧4紧密固定，连接盘预紧螺母8和连接盘垫片9将上U型梁2、上连接盘3、下U型梁1和下连接盘7固定为一个整体。

所述上U型梁2和下U型梁1正面呈“U”型，两端厚并开有通孔，中间水平部分极薄，在正中间形成凸台，在凸台中心开有圆形通孔，两个U型梁可对称拼接并通过所述U型梁连接螺栓5和U型梁连接螺母及垫圈6固定为一个框形结构。

所述上连接盘3呈筒状，外底面形成一带圆导角的圆形凸台，在所述凸台之上，向外有圆柱形螺纹接头，同时上连接盘3圆筒状结构内部的底面上开有同心环形凹槽，所述下连接盘7结构与所述上连接盘3相似，不同之处在于其环状圆筒外径小于所述上连接盘3的环状圆筒内径，所述下连接盘7的环状圆筒位于所述上连接盘3环状圆筒的内腔中，但两者之间留有间隙，不相互接触，所述上连接盘3和下连接盘7形成的内部空腔可以将圆柱形金属丝网弹簧4紧密填充并固定在隔振器中心。

如图2所示，本发明的一种复合刚度大阻尼隔振器，包括下U型梁1、上U型梁2、上连接盘3、金属丝网弹簧4、U型梁连接螺栓5、U型梁连接螺母及垫圈6、下连接盘7、连接盘预紧螺母8、连接盘垫片9。其中，所述上U型梁2和下U型梁1如图2所示方式布置，上、下U型梁两端沿垂直方向均开有通孔，可以通过两根U型梁连接螺栓5以及相应的U型梁连接螺母及垫圈6固定。所述上连接盘3、金属丝网弹簧4和下连接盘7如图2所示方式布置，所述上连接盘3和下连接盘7的圆柱形接头分别穿过所述上U型梁2和下U型梁1对应位置处的通孔，并通过连接盘垫片9和连接盘预紧螺母8压紧固定，圆柱形金属丝网弹簧4的上下底面和内外侧面均被上连接盘3和下连接盘7的内部结构紧密包覆固定，从而使整个隔振器构成一个整体。

安装本隔振器时，应首先安装所述上连接盘3、金属丝网弹簧4和下连接盘7，将金属丝网弹簧4的上下端面分别与上连接盘3和下连接盘7的底部端面同心对齐，之后将所述上U型梁2和下U型梁1的中心通孔套入上连接盘3和下连接盘7的连接接头底端，并相互接触平齐，再用所述U型梁连接螺栓5、U型梁连接螺母及垫圈6固定两个U型梁，用所述连接盘预紧螺母8、连接盘垫片9固定下U型梁1和下连接盘7，上U型梁2和上连接盘3，最后通过上下连接盘的接头分别与上部被隔振设备和下部振动平台基础相连。

所述上连接盘3和下连接盘7外侧的环形圆桶状结构一方面可以将金属丝网弹簧4包覆固定，另一方面两者间留有的狭窄间隙间可以填充弹性密封材料，如软质橡胶、硅胶等，还能够起到防水防尘的作用，能有效避免内部的金属丝网弹簧4产生锈蚀，增长其使用寿命。需要说明的是，金属丝网弹簧是一个，呈空心圆柱状，弹簧正好可以嵌入上连接盘3和下连接盘7的同心环形凹槽中从而被压紧、固定，金属丝网弹簧的作用是提供较大的阻尼和部分刚度。

当隔振器承受垂向载荷时，其刚度由上、下U型梁和金属丝网弹簧4共同提供，通过U型梁的弯曲变形和金属丝网弹簧的压缩而产生回复力，阻尼主要由金属丝网弹簧4提供，通过金属丝之间的相互摩擦而耗散能量，大的阻尼可以有效抑制低频振动响应，提高隔振器的抗冲击能力。

由于存在上、下U型梁组成的框架结构起到支撑作用，金属丝网弹簧的使用寿命可以得到增加，此外，上、下U型梁组成的框架结构上下两边薄，左右两边厚，上下薄梁的弹性变形可产生较低的垂向刚度，同时，左右厚梁可以保证高的横向刚度。隔振器整体在提供较小垂向刚度的同时使结构的横向刚度大大提高，特别适合于在复杂振动工况下，由多个减振器并联承载的大型、重型设备。通过将本发明的隔振器并联布置，可以提高隔振系统横向刚度，从而有效抑制由不同方向振动的耦合引起的结构摇摆。

本发明所有部件均采用金属材料制成，安装简明，各部件可独立拆装、更换，保养成本低，不易出现老化现象，使用寿命长，可靠性高。

Claims (6)

1.一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，包括下U型梁(1)、上U型梁(2)、上连接盘(3)、下连接盘(7)和金属丝网弹簧(4)；所述下U型梁(1)和上U型梁(2)中部形成一个空腔体，在下U型梁(1)和上U型梁(2)中部分别开有通孔，且两通孔轴线相互重合，通过设计上、下U型梁，使其组成的隔振器整体形成一个框架结构，此框架结构上下两边薄，左右两边厚，在提供较低垂向刚度的同时，保证很高的横向刚度；下连接盘(7)上的圆柱形接头穿过其中一个通孔，上连接盘(3)上的圆柱形接头穿过另一个通孔，且两个接头与通孔内壁均为间隙配合；上连接盘(3)和下连接盘(7)轴线相互重合，且上连接盘(3)和下连接盘(7)之间形成的空间内布置固定有金属丝网弹簧(4)，金属丝网弹簧(4)初始状态为压缩状态；金属丝网弹簧提供部分垂向刚度和较大的垂向阻尼；上连接盘3呈筒状，外底面形成一带圆导角的圆形凸台，在所述凸台之上，向外有圆柱形螺纹接头，同时上连接盘3圆筒状结构内部的底面上开有同心环形凹槽，所述下连接盘7结构与所述上连接盘3相似，不同之处在于其环状圆筒外径小于所述上连接盘3的环状圆筒内径，所述下连接盘7的环状圆筒位于所述上连接盘3环状圆筒的内腔中，但两者之间留有间隙，不相互接触，所述上连接盘3和下连接盘7形成的内部空腔将圆柱形金属丝网弹簧4紧密填充并固定在隔振器中心。

2.如权利要求1所述的一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，所述下U型梁(1)和上U型梁(2)，两个U型梁的结构相同，在U型梁底部两端和中部分别开有通孔，通孔轴线相互垂直；下U型梁(1)和上U型梁(2)的开口方向相对，保证两个U型梁上对应位置的通孔轴线相互重合，对接后中部形成一个空腔体；下U型梁(1)和上U型梁(2)两端通过连接螺栓进行固定连接。

3.如权利要求1所述的一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，所述下连接盘(7)为一体成型件，一端呈柱体状，另一端为杆体状；柱体状未与杆体连接的一端内开有同心环形凹槽，同心环形凹槽内沿下连接盘(7)轴线开有六角形凹槽；杆体状未与柱体状连接的一端穿过下U型梁(1)中部的通孔，且柱体端不与下U型梁(1)内壁接触。

4.如权利要求1所述的一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，所述上连接盘(3)为一体成型件，一端呈柱体状，且柱体端沿轴线周向开有盲孔，另一端为杆体状；杆体状未与柱体状连接的一端穿过上U型梁(2)中部的通孔，且柱体端不与上U型梁(2)内壁接触。

5.如权利要求3或者4所述的一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，所述上连接盘(3)柱状端的内径大于下连接盘(7)柱状端的内径；下连接盘(7)的同心环形凹槽和上连接盘(3)的同心环形凹槽相对，形成空腔体，金属丝网弹簧(4)位于该空腔体内。

6.如权利要求5所述的一种复合刚度大阻尼隔振器，其特征在于，所述金属丝网弹簧(4)为空心圆柱状，布置于所述上连接盘(3)和下连接盘(7)组成的空腔凹槽中进行固定，其轴线与所述上连接盘(3)和下连接盘(7)的轴线重合；所述金属丝网弹簧(4)嵌入所述上连接盘(3)和下连接盘(7)的同心环形凹槽中，从而，金属丝网弹簧(4)的内侧壁、外侧壁、上下底面均可被约束、压紧、固定，并将弹性回复力和阻尼力从下连接盘(7)传递到上连接盘(3)。

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