CN110630675A - 可吸振的准零刚度隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可吸振的准零刚度隔振器，属于机械工程隔振减振技术领域，包括准零刚度隔振器本体、立柱、吸振质量块和吸振弹簧。准零刚度隔振器本体设有主质量块，立柱竖直滑动于主质量块上，吸振质量块竖直滑动于立柱上，吸振弹簧的一端连接主质量块，另一端连接吸振质量块。本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器，可通过设置在准零刚度隔振器本体上的立柱、吸振质量块和吸振弹簧，降低准零刚度隔振器本体中的系统共振峰的峰值，大大提高准零刚度隔振器本体在低频段的稳定性。

Description

可吸振的准零刚度隔振器

技术领域

本发明属于机械工程隔振减振技术领域，更具体地说，是涉及可吸振的准零刚度隔振器。

背景技术

最常用的是隔振的方法，传统线性隔振系统隔振频率要求大于隔振系统固有频率的1.414倍时，隔振系统才有很好的隔振效果，因此传统线性隔振系统的有效隔振频率通常为高频，而现实当中恰恰需要隔振系统隔绝的就是低频，因为机器本身也可以对高频进行隔振，但是对低频不仅没有起到隔振的作用，传动线性隔振系统还会将力激励放大，而为了时传统隔振器能对低频激励同样起到隔振的效果，常用的方法是减小隔振弹簧的刚度或者增大系统的质量，但是以上两种方法会时系统失稳和笨重。

目前已有的准零刚度隔振器就是为了降低低频带来的影响，利用非线性准零刚度隔振器能实现对低频的隔振，虽然非线性准零刚度隔振器能对绝大多数低频进行隔振，但是在低频段处，准零刚度隔振器存在一个峰值很高的共振峰，如果激励频率恰好等于这个系统共振峰值处频率，将会导致准零刚度系统快速失稳。

发明内容

本发明的目的在于提供可吸振的准零刚度隔振器，旨在降低现有准零刚度隔振器在低频段出现的系统共振峰的峰值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供可吸振的准零刚度隔振器，包括准零刚度隔振器本体、立柱、吸振质量块和吸振弹簧；准零刚度隔振器本体，设有主质量块；立柱，竖直滑动于所述主质量块上；吸振质量块，竖直滑动于所述立柱上；以及吸振弹簧，一端连接所述主质量块，另一端连接所述吸振质量块。

作为本申请另一实施例，所述立柱为圆柱，所述吸振弹簧套设于所述立柱上，所述吸振质量块为长方体，所述吸振质量块设有贯穿孔，所述立柱穿设于所述贯穿孔内。

作为本申请另一实施例，所述主质量块设有第一螺纹孔，所述吸振质量块设有第二螺纹孔，多个所述第一螺栓先穿过垫片再分别穿设于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔内，所述垫片将所述弹簧分别压紧在所述主质量块和所述吸振质量块上。

作为本申请另一实施例，所述准零刚度隔振器本体还设有主体架、正刚度弹簧和负刚度机构；主体架，所述立柱穿过所述主质量块固设于所述主体架上；正刚度弹簧，套设于所述立柱上，所述正刚度弹簧一端固设于所述主体架上，另一端固设于所述主质量块上；负刚度机构，为两个且一端与所述主体架铰接，另一端与所述主质量块铰接。

作为本申请另一实施例，所述主体架包括底座和支架；底座，设有第三螺纹孔，所述立柱的底端固设于所述底座上；支架，设有第一通孔，所述支架通过第二螺栓与所述底座连接，所述第二螺栓穿过所述第一通孔并穿入所述第三螺纹孔。

作为本申请另一实施例，所述负刚度机构包括容置缸、活塞杆和缸内弹簧；容置缸，水平放置且一端与所述主体架连接，另一端设有穿透孔；活塞杆，滑动设于所述穿透孔内，所述活塞杆的一端与所述主质量块铰接；缸内弹簧，套设于所述活塞杆伸入所述容置缸的部位上，所述缸内弹簧一端与所述容置缸的另一端连接，另一端与所述活塞杆的端部连接。

作为本申请另一实施例，所述容置缸包括缸体、第一端盖和第二端盖；缸体；第一端盖，螺纹连接在所述缸体的一端；第二端盖，螺纹连接在所述缸体的另一端，所述穿透孔设于所述第二端盖上。

作为本申请另一实施例，所述第一端盖的外侧铰接固定座，所述固定座固设于所述主体架上。

作为本申请另一实施例，所述固定座包括圆环、安装板和销轴；圆环，固设于所述第一端盖的外侧；安装板，固设于所述主体架上，所述安装板上设有连接环；销轴，穿设于所述圆环和所述连接环内。

作为本申请另一实施例，所述主质量块的底部连接托盘，所述托盘与所述活塞杆铰接。

本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的有益效果在于：与现有技术相比，在准零刚度隔振器本体中的主质量块上竖直固定了立柱，在立柱上滑动设置了吸振质量块，吸振弹簧的两端分别连接在主质量块和吸振质量块上，当主质量块振动时，吸振弹簧会出现拉伸或压缩的状态，进而使吸振质量块在立柱上下滑动，立柱与吸振质量块之间的摩擦会消耗吸振质量块的动能，进而降低准零刚度隔振器内系统共振峰的峰值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可吸振的准零刚度隔振器的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1中Ⅰ的局部放大图；

图5为图1中容置缸的剖视图；

图6为图1中的托盘的主视图；

图7为图6的俯视图。

图中：1、准零刚度隔振器本体；11、主质量块；12、正刚度弹簧；13、负刚度机构；131、容置缸；1311、缸体；1312、第一端盖；1313、第二端盖；132、活塞杆；133、缸内弹簧；14、主体架；141、底座；142、支架；2、立柱；3、吸振质量块；4、吸振弹簧；5、固定座；51、圆环；52、安装板；53、销轴；6、托盘；61、支撑板；62、连通孔；63、凸台；64、铰接孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图3，现对本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器进行说明。所述可吸振的准零刚度隔振器，包括准零刚度隔振器本体1、立柱2、吸振质量块3和吸振弹簧4。准零刚度隔振器本体1设有主质量块11；立柱2竖直滑动于主质量块11上；吸振质量块3竖直滑动于立柱2上；以及吸振弹簧4一端连接主质量块11，另一端连接吸振质量块3。

本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器，与现有技术相比，立柱2固定在准零刚度隔振器本体1的主质量块11上，吸振质量块3在立柱2上可以上下滑动，吸振质量块3与主质量块11之间设置了吸振弹簧4，当主质量块11上下振动时，主质量块11通过吸振弹簧4将振动传递给吸振质量块3，吸振质量块3在立柱2上滑动，吸振质量块3与立柱2之间的摩擦力会消耗能量，降低吸振质量块3内的动能，从而降低了准零刚度隔振器本体1的共振峰的峰值。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1，立柱2为圆柱，吸振弹簧4套设于立柱2上，吸振质量块3为长方体，吸振质量块3设有贯穿孔，立柱2穿设于贯穿孔内。吸振弹簧4套设在立柱2的外侧，并且两端分别与吸振质量块3和主质量块11连接，这样的设置形式可以避免吸振弹簧4在压缩或者拉伸状态下发生较大的非轴向的变形，进而不能完整的传递运动和力；贯穿孔设置在矩形的吸振质量块3的中部，并且贯穿孔贯穿吸振质量块3的上下面，立柱2穿入到贯穿孔内，吸振质量块3通孔立柱2与贯穿孔的配合在立柱2上进行滑动；由于吸振弹簧4需要套设在立柱2的外面，因此，吸振弹簧4不会与吸振质量块3上的贯穿孔发生干涉；由于需要吸振质量块3与立柱2之间产生摩擦，因此可以将贯穿孔的内径和立柱2的外径设置为间隙配合的形式。

本实施例中，还可以将立柱2设置为矩形柱，并且在矩形柱的表面设置滑槽，使吸振质量块3在滑槽内仅上下滑动，吸振弹簧4设置在吸振质量块3与主质量块11之间，并且吸振弹簧4位于滑槽内，这种设置方式增大了立柱2与吸振质量块3之间的摩擦力，进而能更好的降低吸振质量块3的动能。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1，主质量块11设有第一螺纹孔，吸振质量块3设有第二螺纹孔，多个第一螺栓先穿过垫片再分别穿设于第一螺纹孔和第二螺纹孔内，垫片将吸振弹簧4分别压紧在主质量块11和吸振质量块3上。垫片的可以选择标准件也可以是非标准件，垫片的中间需要设置中间通孔，以方便螺栓的穿过，为了防止螺栓松动，可以在螺栓上涂抹螺纹胶；为了使吸振弹簧4稳定可靠的被螺栓按压在主质量块11和吸振质量块3上，还可以设置多个螺栓均匀布置的形式将吸振弹簧4的最外圈进行固定；这种可拆卸的连接方式，便于对吸振弹簧4的随时更换。

本实例中，吸振弹簧4的固定形式还可以选择为焊接、胶接或插接的连接形式。焊接是将吸振弹簧4的最外圈通过点焊的形式将吸振弹簧4进行固定，这样的固定形式可以使吸振弹簧4随意的振动，很小几率发生吸振弹簧4脱开的现象；胶接是将吸振弹簧4的最外圈通过胶水粘接到主质量块11和吸振质量块3上，这种固定形式虽然不如焊接的形式牢靠，但是在打开连接方式时会容易；插接是在吸振质量块3和主质量块11上分别开设小孔，使吸振弹簧4的最外圈能插入到小孔中，从而起到固定连接的作用，这种连接方式虽然工艺复杂，但是连接可靠并且可拆卸。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1，准零刚度隔振器本体1还设有主体架14、正刚度弹簧12和负刚度机构13。主体架14，立柱2穿过主质量块11固设于主体架14上；正刚度弹簧12套设于立柱2上，正刚度弹簧12一端固设于主体架14上，另一端固设于主质量块上11；和负刚度机构13为两个且一端与主体架14铰接，另一端与主质量块11铰接。准零刚度隔振器本体1中设置了主体架14，正刚度弹簧12固定连接在主体架14的正中心处，呈圆柱状的立柱2也矗立在主体架14的正中心处，并且正刚度弹簧12套设在立柱2的外部，主质量块11的中心设置圆形的通透孔，立柱2穿过主质量块11后再穿过吸振质量块3，负刚度机构13的一端连接在主体架14上，另一端铰接在主质量块11上，在这个装置不受力的情况下，负刚度机构13呈水平设置，主体架14整体呈平面对称的形式设置，两个负刚度机构13对称的布置在主质量块11的两侧。

本实施例中，为了增加整个机构的减振效果，可以将立柱2与主质量块11之间设置摩擦接触，使两者之间的摩擦力能够减少整体的动能，起到阻尼的作用。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1，主体架14包括底座141和支架142。底座141设有第三螺纹孔，立柱2的底端固设于底座141上；支架142设有第一通孔，支架142通过第二螺栓与底座141连接，第二螺栓穿过第一通孔并穿入第三螺纹孔。将两个支架142对称地布置在底座141上，支架142的横截面呈L形，为了增加支架142的刚度，可以在横边和竖边之间设置筋板；在底座141上开设多个第三螺纹孔，在支架142上开设多个第一通孔，使用第二螺栓将支架142固定在底座141上，为了防止第二螺栓松动，可以在第二螺栓下放置防松垫片或者是弹簧垫圈和平垫片的组合。将底座141和支架142设置成螺纹连接方式，便于进行制造和安装。

本实施例中，为了减少本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的整体重量，还可以在底座141上设置减重孔，减重孔开设在非承载区且不影响底座141的强度。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1和图5，负刚度机构13包括容置缸131、活塞杆132和缸内弹簧133。容置缸131水平放置且一端与主体架14连接，另一端设有穿透孔；活塞杆132滑动设于穿透孔内，活塞杆132的一端与主质量块11铰接；缸内弹簧133套设于活塞杆132伸入容置缸131的部位上，缸内弹簧133一端与容置缸131的另一端连接，另一端与活塞杆132的端部连接。将负刚度机构13中的弹性件放置在容置缸131内，能防止准零刚度隔振器本体1收到外界的干扰；缸内弹簧133设置在容置缸131内，并且一端与容置缸131连接，另一端与活塞杆132连接，当活塞杆132在沿水平方向上的运动时，缸内弹簧133进行压缩或者拉伸，使负刚度机构13起到隔振的作用。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图5，容置缸131包括缸体1311、第一端盖1312和第二端盖1313。第一端盖1312螺纹连接在缸体1311的一端；第二端盖1313螺纹连接在缸体1311的另一端，穿透孔设于第二端盖1313上。缸体1311呈圆筒状，并且在缸体1311的两端分别加工内螺纹，第一端盖1312和第二端盖1313均呈圆饼状，第一端盖1312的外圆上加工外螺纹，在第二端盖1313的外圆加工外螺纹并且在第二端盖1313的端面上设置一个穿透孔，将活塞杆132穿过穿透孔一端设置在缸体1311内，另一端与主质量块11铰接。

本实施例中，还可以在活塞杆132伸入到容置缸131内部的端部上设置活塞，并且在活塞的外周部上设置橡胶圈，使橡胶圈与容置缸131的内部滑动接触，这种设置方式给整个负刚度机构13的内部增加了摩擦力，进而能消耗负刚度机构13的机械能，使本发明中的可吸振的准零刚度隔振器的系统共振峰的峰值更小，使整个系统更加稳定、可靠。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图，第一端盖1312的外侧铰接固定座5，固定座5固设于主体架14上。在第一端盖1312的外侧设置并铰接固定座5，并且是固定座5与主体架14固定连接，这种连接方式避免了第一端盖1312与主体架14直接接触，可以降低对第一端盖1312工艺步骤的要求。设置固定座5，也方便了在第一端盖1312上设置铰接的形式。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图1，固定座5包括圆环51、安装板52和销轴53。圆环51固设于第一端盖1312的外侧；安装板52固设于主体架14上，安装板52上设有连接环；销轴53穿设于圆环51和连接环内。在主体架14上开设透孔，在安装板52上开设穿孔，透孔与穿孔一一对应，然后通过螺栓螺母将安装板52固定在主体架14上，安装板52呈矩形，在安装板52的安装对立面上设置连接怀，将圆环51固定安装在第一端盖1312的外侧端面中心上，使用销轴53同时穿过连接环和圆环51实现第一端盖1312与安装板52的铰接，这种设置形式将负刚度机构13与主体架14之间的铰接变成了便于拆卸的结构，不仅降低了生产难度，还有利于工人快捷的进行零部件的更换。

作为本发明提供的可吸振的准零刚度隔振器的一种具体实施方式，请参阅图6和图7，主质量块11的底部连接托盘6，托盘6与活塞杆132铰接。为了使主质量块11与托盘6之间变成可拆卸的连接方式，使用热熔胶将托盘6固定在主质量块11的底部；在托盘6的中部设置连通孔62，立柱2可穿过连通孔62与主质量块11滑动连接，由于托盘6是固定在主质量块11的底部，因此托盘6随着主质量块11的运动而运动；托盘6还包括支撑板61、凸台63和铰接孔64，凸台63呈半圆状并对称设置在支撑板61的两侧，铰接孔64设置在半圆状的凸台63上，在活塞杆132的铰接端设置转轴，然后将转轴插入到铰接孔64内实现活塞杆132与托盘6的铰接。

本实施例中，为了使立柱2在穿过托盘6时不与托盘6发生干涉，可以将连通孔62的内径设置的大于圆柱状的立柱2的外径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，包括：

准零刚度隔振器本体，设有主质量块；

立柱，竖直滑动于所述主质量块上；

吸振质量块，竖直滑动于所述立柱上；以及

吸振弹簧，一端连接所述主质量块，另一端连接所述吸振质量块。

2.如权利要求1所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述立柱为圆柱，所述吸振弹簧套设于所述立柱上，所述吸振质量块为长方体，所述吸振质量块设有贯穿孔，所述立柱穿设于所述贯穿孔内。

3.如权利要求2所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述主质量块设有第一螺纹孔，所述吸振质量块设有第二螺纹孔，多个所述第一螺栓先穿过垫片再分别穿设于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔内，所述垫片将所述吸振弹簧分别压紧在所述主质量块和所述吸振质量块上。

4.如权利要求1所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述准零刚度隔振器本体还设有：

主体架，所述立柱穿过所述主质量块固设于所述主体架上；

正刚度弹簧，套设于所述立柱上，所述正刚度弹簧一端固设于所述主体架上，另一端固设于所述主质量块上；和

负刚度机构，为两个且一端与所述主体架铰接，另一端与所述主质量块铰接。

5.如权利要求4所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述主体架包括：

底座，设有第三螺纹孔，所述立柱的底端固设于所述底座上；和

支架，设有第一通孔，所述支架通过第二螺栓与所述底座连接，所述第二螺栓穿过所述第一通孔并穿入所述第三螺纹孔。

6.如权利要求4所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述负刚度机构包括：

容置缸，水平放置且一端与所述主体架连接，另一端设有穿透孔；

活塞杆，滑动设于所述穿透孔内，所述活塞杆的一端与所述主质量块铰接；和

缸内弹簧，套设于所述活塞杆伸入所述容置缸的部位上，所述缸内弹簧一端与所述容置缸的另一端连接，另一端与所述活塞杆的端部连接。

7.如权利要求6所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述容置缸包括：

缸体；

第一端盖，螺纹连接在所述缸体的一端；和

第二端盖，螺纹连接在所述缸体的另一端，所述穿透孔设于所述第二端盖上。

8.如权利要求7所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述第一端盖的外侧铰接固定座，所述固定座固设于所述主体架上。

9.如权利要求8所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述固定座包括：

圆环，固设于所述第一端盖的外侧；

安装板，固设于所述主体架上，所述安装板上设有连接环；和

销轴，穿设于所述圆环和所述连接环内。

10.如权利要求6所述的可吸振的准零刚度隔振器，其特征在于，所述主质量块的底部连接托盘，所述托盘与所述活塞杆铰接。

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