CN110513432B - 一种双非线性隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双非线性隔振装置，其特征在于：包括：梁‑柱结构和剪式结构；所述梁‑柱结构包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构包括上平台、X形铰接架、下平台，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器或/和弹性件连接，并与下平台滑移配置；所述支架穿装在剪式结构上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆穿装在下平台上并与下平台滑移连接，其上端与上平台相连，在弹簧导杆上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆上的弹簧相抵接，下端与下平台相抵接。

Description

一种双非线性隔振装置
技术领域
本发明涉及隔振技术领域，具体涉及一种双非线性隔振装置。
背景技术
机械振动是指系统在某一位置附近所做的往复运动，它普遍存在于人们的日常生活和工程实际之中。振动有时是有利的，但在绝大多数情况下，振动带来的影响是消极的。近年来生产机械都朝着大功率、高精度、高转速的方向发展，机械振动的问题逐步突显，隔振技术的研究显得越发重要。
传统的线性隔振系统是指弹性恢复力和阻尼力都与运动参数成线性关系，它的结构简单、成本低，但根据隔振原理知道只有当在激振频率大于隔振系统固有频率的
Figure GDA0002233087690000011
倍时，隔振系统才能起到隔振效果，但如此系统只能通过不断降低支承刚度来降低自身的固有频率，从而会影响系统的安装稳定性，因此线性隔振技术并不是一种好的低频振动解决方案。理想的低频隔振系统应该具有高的静刚度和低的动刚度，高的静刚度能减小系统静变形量，保证系统的支承刚度；低的动刚度能降低系统的固有频率，拓宽隔振系统的工作范围。此外学者在研究中发现增大隔振系统中的线性阻尼虽然能一定程度上降低共振峰值但是削弱了系统在高频段的隔振效果，而非线性阻尼却不存在以上问题。因此本申请就以上问题，对减振结构做出了修改和创新。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种双非线性隔振装置，其通过剪式结构系统减少竖直方向上振动传递，通过梁-柱结构隔振系统减少水平方向上振动传递，保证支承刚度的同时降低了隔振平台的固有频率，拓宽了系统的隔振区间，让系统在平衡位置附近具有良好的高静低动刚度特性，解决了“刚度”和“固有频率”这对矛盾。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种双非线性隔振装置，其特征在于：包括：梁-柱结构和剪式结构；所述梁-柱结构包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构包括上平台、X形铰接架、下平台，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器或/和弹性件连接，并与下平台滑移配置；所述支架穿装在剪式结构上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆穿装在下平台上并与下平台滑移连接，其上端与上平台相连，在弹簧导杆上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆上的弹簧相抵接，下端与下平台相抵接。
本发明中所述隔振装置的设置，其由剪式非线性结构和梁-柱准零刚度结构组合而成双非线性隔振平台，可以让系统在平衡位置附近具有良好的高静低动刚度特性，保证支承刚度的同时尽量降低系统固有频率，从而解决了如何利用被动隔振系统降低低频振动的传递这一难题，并且能够降低两个方向上的振动传递，提高隔振效果。
按上述技术方案，各弹性件还连接有阻尼器，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件及阻尼器连接，两个下端部通过阻尼器连接。
本发明中所述梁-柱结构的设置，当支撑梁两端受到轴向的压力时，由于梁-柱效应，梁-柱结构两端固定的支撑梁水平刚度会减少，可以将两端受压梁-柱结构看成是正刚度结构与负刚度结构并联而成，而且它的水平刚度在轴向压力接近临界屈曲载荷的时候能够实现准零刚度，从而降低系统固有频率，提高隔振效果。
按上述技术方案，所述的剪式结构还包括底座，所述下平台安设在底座上。
按上述技术方案，所述导向件包括导向套筒和调节螺母，所述导向套筒套装在弹簧导杆上，其外周与调节螺母螺纹连接，所述调节螺母的下端与下平台抵接。
所述弹簧导杆包括导杆和套装在导杆上的竖直弹簧，所述竖直弹簧的上端与上平台抵接，下端与导向件抵接。
本发明中所述弹簧的设置，当负载重量发生变化时，可以通过调节螺母改变竖直弹簧的压缩量使隔振平台的工作高度保持不变，操作方便，便于生产和工作。
本发明中所述的调节螺母包括带有螺纹的通孔螺杆和螺母，所述通孔螺杆的上部与竖直弹簧下部连接，所述螺母与下平台接触，所述竖直弹簧导杆通过调节螺母与下平台的通孔产生滑动。
本发明中所述调节螺母的设置，通过旋转改变调节螺母通孔螺杆与螺母之间的相对位置，以此改变竖直弹簧的压缩量，用以改变剪式结构的安装角度。
按上述技术方案，所述支架包括上板、支撑梁以及下板；所述上板和所述下板上均设置有四个通孔；所述支撑梁的上端穿过上板的通孔；所述支撑梁的下端穿过下板上的通孔；所述支撑梁与水平线垂直；所述剪式结构对应位置同样设置有四个通孔，所述支撑梁穿过剪式结构。
按上述技术方案，所述X形铰接架包括两根中间连杆，一根中间连杆一端铰接于上平台，另一端设置于下平台上并与下平台滑动接触；所述另一根中间连杆一端铰接于下平台，另一端设置于上平台上并与上平台滑动接触。
本发明中所述剪式结构的设置，所述中间连杆中点利用旋转副铰接成X形，上、下平台的右侧与中间连杆铰接使其只能做旋转运动，左侧设有轨道中间连杆可以在其上左右滑动，从而实现对竖直方向振动的缓冲，隔振效果好。
按上述技术方案，所述上平台与下平台上设置有轨道，所述轨道与中间连杆滑动连接，所述上平台的轨道内设置有阻尼器及弹性件，所述阻尼器一端连接中间连杆，另一端通过弹性件与另一中间连杆相连；所述下平台的轨道内设置有阻尼器。
本发明中所述阻尼器的设置，其采用非线性的阻尼，能在不削弱高频隔振性能的前提下降低隔振系统的共振峰值，提高隔振效果。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中所述的一种双非线性隔振装置，采用被动式低频隔振系统，无需外部供能，具有稳定性好、可靠性高的特点。
2、本发明中所述的一种双非线性隔振装置，其具有高静刚度低动刚度特性，保证系统支承刚度的同时降低了系统的固有频率，拓宽了系统的隔振区间，解决了“刚度”和“固有频率”这对矛盾。
3、本发明中所述的一种双非线性隔振装置，在剪式结构中设置了含有三次项的非线性阻尼，有助于降低共振峰值的频率响应且不影响自身在高频的隔振效果，且易于制造，稳定性好，具有良好的经济效益。
4、本发明中所述的一种双非线性隔振装置，易于制备，安装方便；具有尺寸紧凑、机构简单、结构稳定、重量轻的特点。
附图说明
图1为本发明中所述的一种双非线性隔振装置的整体结构示意图；
图2为本发明中所述梁-柱结构的结构示意图；
图3为本发明中所述剪式结构的结构示意图；
图4为本发明中所述调节螺母的结构示意图；
图中：负载-1、梁-柱结构-2、上板-21、竖直弹簧-22、支撑梁-23、调节螺母-24、弹簧导杆-25、下板-26、剪式结构-3、弹性件-31、上平台-32、中间连杆-33、下平台-34、阻尼器-35、底座-4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
参照图1～图4所示，本发明提供的一种实施例中一种双非线性隔振装置，包括：梁-柱结构2和剪式结构3；所述梁-柱结构2包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构3包括上平台32、X形铰接架、下平台34，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台32滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器35或/和弹性件31连接，并与下平台34滑移配置；所述支架穿装在剪式结构3上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆25穿装在下平台34上并与下平台34滑移连接，其上端与上平台32相连，在弹簧导杆25上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆25上的弹簧相抵接，下端与下平台34相抵接。
进一步地，各弹性件还连接有阻尼器35，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件31及阻尼器35连接，两个下端部通过阻尼器35连接。
进一步地，所述导向件包括导向套筒和调节螺母24，所述导向套筒套装在弹簧导杆上，其外周与调节螺母24螺纹连接，所述调节螺母24的下端与下平台抵接。
进一步地，所述弹簧导杆包括导杆25和套装在导杆上的竖直弹簧22，所述竖直弹簧22的上端与上平台32抵接，下端与导向件抵接。
本实施例中所述的一种双非线性隔振装置，其工作原理为：当负载1放在梁-柱结构2的上板21上时，其自身振动会向系统传递，其中水平方向振动受支撑梁23影响，当负载1激振频率大于支撑梁23固有频率的
Figure GDA0002233087690000041
倍时，水平方向的振动被抵消削弱；其中竖直方向振动由梁-柱结构2传递至剪式结构3，并通过剪式结构3上下平台不联动的特性切断振动的传递，同时利用水平弹簧31的弹性形变抵消上平台32受振动产生的位移，达到复位。
其中，支撑梁23两端受到轴向的压力，由于梁-柱效应，支撑梁23水平刚度会减少，从而降低系统固有频率，降低隔振频率的下限，从而提高隔振效果。
实施例2
参照图1～图4所示，本发明提供的一种实施例中一种双非线性隔振装置，包括：梁-柱结构2和剪式结构3；所述梁-柱结构2包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构3包括上平台32、X形铰接架、下平台34，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台32滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器35或/和弹性件31连接，并与下平台34滑移配置；所述支架穿装在剪式结构3上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆25穿装在下平台34上并与下平台34滑移连接，其上端与上平台32相连，在弹簧导杆25上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆25上的弹簧相抵接，下端与下平台34相抵接。
进一步地，各弹性件还连接有阻尼器35，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件31及阻尼器35连接，两个下端部通过阻尼器35连接。
进一步地，所述导向件包括导向套筒和调节螺母24，所述导向套筒套装在弹簧导杆上，其外周与调节螺母24螺纹连接，所述调节螺母24的下端与下平台抵接。
进一步地，所述X形铰接架包括两根中间连杆，一根中间连杆33一端铰接于上平台32，另一端设置于下平台34上并与下平台34滑动接触；所述另一根中间连杆33一端铰接于下平台34，另一端设置于上平台32上并与上平台32滑动接触。
进一步地，所述上平台32与下平台34上设置有轨道，所述轨道与中间连杆33滑动连接，所述上平台32的轨道内设置有阻尼器35及弹性件，所述阻尼器35一端连接中间连杆33，另一端通过弹性件与另一中间连杆相连；所述下平台的轨道内设置有阻尼器35。
实施例3
参照图1～图4所示，本发明提供的一种实施例中一种双非线性隔振装置，包括：梁-柱结构2和剪式结构3；所述梁-柱结构2包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构3包括上平台32、X形铰接架、下平台34，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台32滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器35或/和弹性件31连接，并与下平台34滑移配置；所述支架穿装在剪式结构3上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆25穿装在下平台34上并与下平台34滑移连接，其上端与上平台32相连，在弹簧导杆25上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆25上的弹簧相抵接，下端与下平台34相抵接。
进一步地，各弹性件还连接有阻尼器35，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件31及阻尼器35连接，两个下端部通过阻尼器35连接。
进一步地，所述剪式结构3还包括底座4，所述下平台34安设在底座4上。
进一步地，所述导向件包括导向套筒和调节螺母24，所述导向套筒套装在弹簧导杆上，其外周与调节螺母24螺纹连接，所述调节螺母24的下端与下平台抵接。
进一步地，所述弹簧导杆包括导杆25和套装在导杆上的竖直弹簧22，所述竖直弹簧22的上端与上平台32抵接，下端与导向件抵接。
进一步地，所述支架包括上板21、支撑梁23以及下板26；所述上板21和所述下板26上均设置有四个通孔；所述支撑梁23的上端穿过上板21的通孔；所述支撑梁23的下端穿过下板26上的通孔；所述支撑梁23与水平线垂直；所述剪式结构3对应位置同样设置有四个通孔，所述支撑梁23穿过剪式结构3。
进一步地，所述X形铰接架包括两根中间连杆，一根中间连杆33一端铰接于上平台32，另一端设置于下平台34上并与下平台34滑动接触；所述另一根中间连杆33一端铰接于下平台34，另一端设置于上平台32上并与上平台32滑动接触。
进一步地，所述上平台32与下平台34上设置有轨道，所述轨道与中间连杆33滑动连接，所述上平台32的轨道内设置有阻尼器35及弹性件，所述阻尼器35一端连接中间连杆33，另一端通过弹性件与另一中间连杆相连；所述下平台的轨道内设置有阻尼器35。
进一步地，所述弹性件为弹簧。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双非线性隔振装置，其特征在于：包括：梁-柱结构(2)和剪式结构(3)；所述梁-柱结构(2)包括用于承载负载的支架和与支架下端相连的弹簧导杆；所述剪式结构(3)包括上平台(32)、X形铰接架、下平台(34)，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件连接，并与上平台(32)滑移配置，所述X形铰接架的两个下端部通过阻尼器(35)或/和弹性件(31)连接，并与下平台(34)滑移配置；所述支架穿装在剪式结构(3)上，并能沿上、下平台上下滑移，所述弹簧导杆(25)穿装在下平台(34)上并与下平台(34)滑移连接，其上端与上平台(32)相连，在弹簧导杆(25)上设有导向件，所述导向件的上端与弹簧导杆(25)上的弹簧相抵接，下端与下平台(34)相抵接；所述导向件包括导向套筒和调节螺母(24)，所述导向套筒套装在弹簧导杆上，其外周与调节螺母(24)螺纹连接，所述调节螺母(24)的下端与下平台抵接；所述弹簧导杆包括导杆(25)和套装在导杆上的竖直弹簧(22)，所述竖直弹簧(22)的上端与上平台(32)抵接，下端与导向件抵接；所述的调节螺母(24)包括带有螺纹的通孔螺杆和螺母，所述通孔螺杆的上部与竖直弹簧(22)下部连接，所述螺母与下平台(34)接触，所述竖直弹簧导杆通过调节螺母(24)与下平台的通孔产生滑动。
2.根据权利要求1所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：各弹性件还连接有阻尼器(35)，所述X形铰接架的两个上端部通过弹性件(31)及阻尼器(35)连接，两个下端部通过阻尼器(35)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：所述剪式结构(3)还包括底座(4)，所述下平台(34)安设在底座(4)上。
4.根据权利要求1或2所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：所述支架包括上板(21)、支撑梁(23)以及下板(26)；所述上板(21)和所述下板(26)上均设置有四个通孔；所述支撑梁(23)的上端穿过上板(21)的通孔；所述支撑梁(23)的下端穿过下板(26)上的通孔；所述支撑梁(23)与水平线垂直；所述剪式结构(3)对应位置同样设置有四个通孔，所述支撑梁(23)穿过剪式结构(3)。
5.根据权利要求1所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：所述X形铰接架包括两根中间连杆，一根中间连杆(33)一端铰接于上平台(32)，另一端设置于下平台(34)上并与下平台(34)滑动接触；所述另一根中间连杆(33)一端铰接于下平台(34)，另一端设置于上平台(32)上并与上平台(32)滑动接触。
6.根据权利要求5所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：所述上平台(32)与下平台(34)上设置有轨道，所述轨道与中间连杆(33)滑动连接，所述上平台(32)的轨道内设置有阻尼器(35)及弹性件，所述阻尼器(35)一端连接中间连杆(33)，另一端通过弹性件与另一中间连杆相连；所述下平台的轨道内设置有阻尼器(35)。
7.根据权利要求1或2所述的一种双非线性隔振装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧。
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