CN110701240A - 一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器及其应用，隔震器包括：相对设置的上法兰组件和下法兰组件，上法兰组件包括上法兰，上法兰焊接有四根上导筒，相邻的上导筒之间焊接有上张拉架，上法兰中心安装有上球铰座，上法兰四周设有防护板；下法兰组件包括下法兰，下法兰焊接有四根下导筒，相邻的下导筒之间焊接有下张拉架，下法兰中心安装有下球铰座，隔震油缸与上球铰座和下球铰座铰接，上导筒与下导筒的外侧套装有压缩弹簧，上张拉架与下张拉架通过螺杆连接；隔震油缸包括套式缸筒，内缸筒安装前缸盖，另一端焊接后缸盖，后缸盖的外侧焊接有下球铰，内缸筒内配合安装有活塞，活塞杆安装有上球铰，承载能力高，同时还具有很高的隔震减震的效果。

Description

一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器及其应用

技术领域

本发明属于爆炸冲击震动的隔震装置，特别是一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器及其应用。

背景技术

无论是动力机械引起的震（振）动，还是爆炸引起的震动，都会给人们的生活产生一定的影响，特别是强烈的震动，往往会造成坏境的破坏、人员的伤亡。为了减小、隔离强烈震动的破坏作用，隔震技术的研究越发受到关注。经过几十年的飞速发展，当前针对动力机械引起的震动的隔震技术已日趋完善，从控制技术层面，包含了被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制等控制技术；从隔震装置类型上，包括滞回阻尼型、摩擦型和粘性阻尼型；从隔震装置产品上，涌现了普通叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、金属滑移隔震支座、金属球面滑移隔震系统、摩擦摆隔震支座、新型SMA滑动隔震支座、金属阻尼器、油缸阻尼器、软钢阻尼器等等。对于爆炸冲击震动的隔震方面，也有一些研究成果，如钢丝绳隔震器、PGG隔震器承载力较低，不具备广泛的适用性，不能满足对承载力要求较高的爆炸冲击震动的隔震。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在爆炸冲击震动隔震领域，能同时满足面积阻尼和抗力要求的隔震装置，克服现有技术的缺点，提供一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器及其应用，根据弹簧、油缸的各自优点，通过将两种不同的隔震构件进行组合，得到一种新型的组合隔震器，既能满足单个隔震器抗力、阻尼的要求，又能保证整体隔震性能，具有承载能力高，内阻尼大，适用于强冲击震动环境中的隔震，同时还具有很高的隔震减震的效果。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，包括：相对设置的上法兰组件和下法兰组件，上法兰组件包括上法兰，上法兰的下表面四角焊接有四根上导筒，相邻的上导筒之间位于上法兰的下表面边缘处焊接有上张拉架，上法兰的下表面中心位置处安装有上球铰座，上法兰的下表面四周设有防护板，防护板下端面与后缸盖的外侧平齐；下法兰组件包括下法兰，下法兰的上表面四角焊接有四根下导筒，相邻的下导筒之间位于下法兰的上表面边缘处焊接有下张拉架，下法兰的上表面中心位置处安装有下球铰座，隔震油缸通过上球铰与上球铰座铰接，同时通过下球铰与下球铰座铰接，上导筒与下导筒位置、形状一一对应且相互套合，上导筒与下导筒的外侧套装有压缩弹簧，压缩弹簧的上、下两端分别与上法兰的下表面以及下法兰的上表面所贴合，上张拉架与下张拉架一一对应且分别通过螺杆连接。

隔震油缸包括竖直设置的套式缸筒，套式缸筒包括内缸筒和外缸筒，内缸筒和外缸筒过盈配合套合而成，内缸筒的一端通过螺纹固定安装有前缸盖，套式缸筒的另一端焊接有后缸盖，套式缸筒的一侧在前缸盖和后缸盖的底面均设有油孔，可通过设置油孔的数量和大小，设计隔振器的阻尼大小；后缸盖的外侧焊接有下球铰，内缸筒内配合安装有活塞，活塞的端部沿内缸筒中心轴方向设有油腔连通孔，钻孔螺钉通过螺纹与油腔连通孔连接，钻孔螺钉内设有通孔，活塞的两端为活塞杆，活塞杆的一端穿过前缸盖通过螺纹与上球铰连接，活塞杆的另一端穿过后缸盖并与套式缸筒同轴。

本发明进一步限定的技术方案是：上导筒的内径比下导筒的外径大9.5mm。

进一步的，压缩弹簧的线径大于35mm，刚度为大于133N/mm。

进一步的，活塞与缸筒的接触处，在活塞上安装有导向带和密封圈。

进一步的，上球铰和下球铰均安装有油杯。

进一步的，下球铰在与后缸盖的接合处设有圆孔，圆孔的直接大于活塞杆的直径。

进一步的，钻孔螺钉的通孔直径为1mm-2mm。

进一步地，本发明还提供一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器的应用，包括：

将若干个隔震装置均布的设置在底座与基座之间，爆炸容器安装在底座的上方并通过支撑固定；隔震装置垂直底座与基座；基座固定安装在地基中。

前述底座与基座平行设置，基座固定镶嵌在地基中，并与地基处于同一水平面上。

前述基座为U型且镶嵌固定在地基中；隔震装置设置在底座的下表面和基座的上表面之间，以及设置在底座四周侧面与基座的U型垂直侧壁的内侧表面之间。

本发明的有益效果是：

本发明通过结合弹簧和油缸，并在油缸的前、后缸盖上设有油孔，当在外力作用下，油缸进行压缩时，通过油孔进出油液，从而达到产生阻力的目的，可通过设置油孔的数量和大小，设计隔震器的阻尼大小。

根据现有弹簧、油缸两种不同物理力学特性的隔震构件的各自优点，将两种不同的隔震构件进行组合，得到一种新型组合隔震器，能满足单个隔震器抗力、阻尼的要求，将爆炸冲击产生的震动分摊到每个隔震器上；降低了对单个隔震器抗力和阻尼的要求，保证整体隔震性能；具有变形相对缓慢、动态力变化较小、易于控制的效果适用于强冲击震动环境中的隔震。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的侧面剖视图；

图4为本发明的隔震油缸的主视图；

图5为本发明的钻孔螺钉的剖视图；

图6为本发明的安装示意图一；

图7为本发明的安装示意图二。

其中，1-上法兰，2-压缩弹簧，3-上导筒，4-隔震油缸，400-上球铰，401-油杯，402-活塞杆，403-前缸盖，404-钻孔螺钉，405-油孔，406-活塞，407-内缸筒，408-后缸盖，409-下球铰，410-油腔连通孔，411-密封圈，412-导向带，413-通孔，414-外缸筒，5-下导筒，6-下法兰，7-下球铰座，8-下张拉架，9-螺杆，10-上张拉架，11-上球铰座,12-防护板，13-爆炸容器，14-支撑，15-底座，16-隔震装置，17-基座。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，结构如图1-5所示，包括：相对设置的上法兰组件和下法兰组件，上法兰组件包括上法兰1，上法兰1与爆炸容器接触，起到支撑爆炸容器的作用，上法兰1的下表面四角焊接有四根上导筒3，相邻的上导筒3之间位于上法兰1的下表面边缘处焊接有上张拉架10，上法兰1的下表面中心位置处安装有上球铰座11，上法兰1的下表面四周设有防护板12，爆炸容器传递力的方向不确定，有时瞬间的力比较大，由于一些原因，会导致隔震器内部的零件发生飞溅，飞溅的零件严重的威胁了工作人员的生命安全，通过设置防护板12，可以有效的阻止隔震器内部的零件飞溅到外部，保护了现场工作人员的安全；防护板12下端面与后缸盖408的外侧平齐；下法兰组件包括下法兰6，下法兰6与地基接触，支撑整个部件，下法兰6的上表面四角焊接有四根下导筒5，相邻的下导筒5之间位于下法兰的上表面边缘处焊接有下张拉架8，下法兰6的上表面中心位置处安装有下球铰座7，隔震油缸4通过上球铰400与上球铰座11铰接，同时通过下球铰409与下球铰座7铰接，爆炸容器传递力的方向不确定，球铰可以适应一定的侧向力，隔震油缸4与上法兰1和下法兰6铰接，可以保证隔震油缸4在减震的过程中不受侧向力干扰，同时也保护了隔震油缸4在减震过程中不被侧向力破坏，保证了隔震油缸4的使用寿命，上导筒3与下导筒5位置、形状一一对应且相互套合，在爆炸容器内的爆炸物爆炸后，爆炸容器会向外界传递一定的力，上法兰组件与下法兰组件会发生一定的相对运动，上导筒3与对应的下导筒5同时会发生相对运动，可以为上法兰组件和下法兰组件提供导向，避免因爆炸产生的侧向力而损坏隔震器的其他部件，上导筒3与下导筒5的外侧套装有压缩弹簧2，压缩弹簧2可以辅助支撑上法兰1与下法兰6，同时提供一定的缓冲力，压缩弹簧2的上、下两端分别与上法兰1的下表面以及下法兰6的上表面所贴合，上张拉架10与下张拉架8一一对应且分别通过螺杆9连接，可以对整个系统提供一定的预紧力，同时也可以保证上法兰1与下法兰6的平行，保证了整个试验的正常进行。

隔震油缸4包括竖直设置的套式缸筒，套式缸筒包括内缸筒407和外缸筒414，内缸筒407和外缸筒414过盈配合套合而成，内缸筒407和外缸筒414为材质不同的金属，经加工制成套式缸筒，套式缸筒可以满足较高的试验压力，一定程度上保证了隔震油缸4的安全性，延长了隔震油缸4的使用寿命，内缸筒407的一端通过螺纹固定安装有前缸盖403，套式缸筒的另一端焊接有后缸盖408，套式缸筒的一侧在前缸盖403和后缸盖408的底面均设有油孔405，后缸盖408的外侧焊接有下球铰409，内缸筒407内配合安装有活塞406，活塞406的端部沿内缸筒407中心轴方向设有油腔连通孔410，油腔连通孔410连通了隔震油缸4的两个油腔，在爆炸容器会向外界传递力的时候，活塞杆402带动活塞406向下运动的同时，隔震油缸4的两个油腔会通过油腔连通孔410传递压力油，使隔震油缸4的两个油腔的压力平衡，保证了活塞406不会快速下落，保持了一定的阻尼特性，同时也保护了隔震油缸4不被突然增大的压力破坏，钻孔螺钉404通过螺纹与油腔连通孔410连接，钻孔螺钉404内设有通孔413，通孔413直径的大小决定了隔震油缸4的两个油腔达到压力平衡的快慢，通孔413直径越小，高压油腔内的油进入低压油腔越困难，隔震油缸4的隔震效果越好，反之，通孔413直径越大，高压油腔内的油进入低压油腔越容易，隔震油缸4的隔震效果越差，活塞406的两端为活塞杆402，活塞杆402的一端穿过前缸盖403通过螺纹与上球铰400连接，活塞杆402的另一端穿过后缸盖408并与套式缸筒同轴。

具体工作过程为：本发明安装在爆炸容器的下方，在爆炸容器内的爆炸物爆炸后，爆炸容器会向外界传递一定的力，本发明的上法兰组件与下法兰组件会发生一定的相对运动，上导筒3与对应的下导筒5同时会发生相对运动，为上法兰组件和下法兰组件提供导向，压缩弹簧2可以辅助支撑上法兰1与下法兰6，同时提供一定的缓冲力；隔震油缸4的活塞杆402带动活塞406向下运动，隔震油缸4的两个油腔会通过油腔连通孔410传递压力油，使隔震油缸4的两个油腔的压力平衡，保证了活塞406不会快速下落，保持了一定的阻尼特性，同时也保护了隔震油缸4不被突然增大的压力破坏，钻孔螺钉404通过螺纹与油腔连通孔410连接，钻孔螺钉404内设有通孔413，通孔413直径的大小决定了隔震油缸4的两个油腔达到压力平衡的快慢，通孔413直径越小，高压油腔内的油进入低压油腔越困难，隔震油缸4的隔震效果越好，反之，通孔413直径越大，高压油腔内的油进入低压油腔越容易，隔震油缸4的隔震效果越差。

上导筒3的内径比下导筒5的外径大9.5mm，在上导筒3与对应的下导筒5发生相对运动的时候，可以保证更好的导向，同时可以适应更大的侧向力，适应爆炸容器向外界传递力的方向的不确定性；压缩弹簧2的线径大于35mm，刚度大于133N/mm，保证了压缩弹簧2起到更好的辅助支撑的作用；活塞406与缸筒407的接触处，在活塞406上安装有导向带412和密封圈411，活塞406向下运动的过程中，导向带412可以为活塞406提供支撑力，同时为活塞406提供导向，避免活塞406在缸筒407内出现偏移，导致活塞406与缸筒407的内壁发生磕碰、划伤，保证了隔震油缸4的使用寿命，密封圈411可以为活塞406与缸筒407内壁提供密封，同时保持了一定的阻尼特性；上球铰400和下球铰409均安装有油杯401，通过油杯401可以随时为上球铰400和下球铰409注油，保证了上球铰400和下球铰409的润滑性，保证了上球铰400和下球铰409的使用寿命；下球铰409在与后缸盖408的接合处设有圆孔，圆孔的直接大于活塞杆402的直径，在隔震过程中，活塞杆402向下运动的同时会伸出后缸盖408的外部，圆孔的直接大于活塞杆402的直径，正好可以为活塞杆402提供保护；钻孔螺钉404的通孔413直径为1mm-2mm，这样起到的缓冲作用最理想。

实施例2

本实施例提供一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器的应用，如图6所示，包括：将若干个隔震装置16均布的设置在底座15与基座17之间，爆炸容器13安装在底座15的上方并通过支撑14固定；隔震装置16垂直底座15与基座17；基座17固定安装在地基中。

如图6所示为第一种安装方式，前述底座15与基座17平行设置，基座17固定镶嵌在地基中，并与地基处于同一水平面上。

如图7所示为第二种安装方式，前述基座17为U型且镶嵌固定在地基中；隔震装置16设置底座15的下表面和基座17的上表面之间，以及设置在底座15四周侧面与基座17的U型垂直侧壁的内侧表面之间。

本实施例根据现有弹簧、油缸两种不同物理力学特性的隔震构件的各自优点，将两种不同的隔震构件进行组合，得到一种新型组合隔震器，能满足单个隔震器抗力、阻尼的要求，将爆炸冲击产生的震动分摊到每个隔震器上；降低了对单个隔震器抗力和阻尼的要求，保证整体隔震性能；具有变形相对缓慢、动态力变化较小、易于控制的效果适用于强冲击震动环境中的隔震。

以下通过第一种安装方式对隔震装置在静力和动力两种情况下的性能参数进行实验。

分别在静力、动力作用下，根据隔震装置刚度的计算方法，计算出不同编号、不同加载分级下弹簧-油缸隔震装置的刚度，如下表所示。

从表中可以看出，3个弹簧-油缸隔震装置的周期分别为0.815s、0.849s和0.823s，最大相对误差为4.2%，频率分别为1.23Hz、1.18Hz和1.215Hz，阻尼比ξ分别为0.158、0.188和0.176。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，包括：相对设置的上法兰组件和下法兰组件，所述上法兰组件包括上法兰（1），所述上法兰（1）的下表面四角焊接有四根上导筒（3），相邻的上导筒（3）之间位于上法兰（1）的下表面边缘处焊接有上张拉架（10），所述上法兰（1）的下表面中心位置处安装有上球铰座（11），所述上法兰（1）的下表面四周设有防护板（12），所述防护板（12）下端面与后缸盖（408）的外侧平齐；所述下法兰组件包括下法兰（6），所述下法兰（6）的上表面四角焊接有四根下导筒（5），相邻的下导筒（5）之间位于下法兰的上表面边缘处焊接有下张拉架（8），所述下法兰（6）的上表面中心位置处安装有下球铰座（7），隔震油缸（4）通过上球铰（400）与上球铰座（11）铰接，同时通过下球铰（409）与下球铰座（7）铰接，所述上导筒（3）与下导筒（5）位置、形状一一对应且相互套合，所述上导筒（3）与下导筒（5）的外侧套装有压缩弹簧（2），所述压缩弹簧（2）的上、下两端分别与上法兰（1）的下表面以及下法兰（6）的上表面所贴合，所述上张拉架（10）与下张拉架（8）一一对应且分别通过螺杆（9）连接；

所述隔震油缸（4）包括竖直设置的套式缸筒，所述套式缸筒包括内缸筒（407）和外缸筒（414），所述内缸筒（407）和外缸筒（414）过盈配合套合而成，所述内缸筒（407）的一端通过螺纹固定安装有前缸盖（403），所述套式缸筒的另一端焊接有后缸盖（408），所述套式缸筒的一侧在前缸盖（403）和后缸盖（408）的底面均设有油孔（405），所述后缸盖（408）的外侧焊接有下球铰（409），所述内缸筒（407）内配合安装有活塞（406），所述活塞（406）的端部沿内缸筒（407）中心轴方向设有油腔连通孔（410），钻孔螺钉（404）通过螺纹与油腔连通孔（410）连接，所述钻孔螺钉（404）内设有通孔（413），所述活塞（406）的两端为活塞杆（402），所述活塞杆（402）的一端穿过前缸盖（403）通过螺纹与上球铰（400）连接，所述活塞杆（402）的另一端穿过后缸盖（408）并与套式缸筒同轴。

2.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述上导筒（3）的内径比下导筒（5）的外径大9.5mm。

3.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述压缩弹簧（2）的线径大于35mm，刚度大于133N/mm。

4.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述活塞（406）与缸筒（407）的接触处，在活塞（406）外周边缘上安装有导向带（412）和密封圈（411）。

5.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述上球铰（400）和下球铰（409）上均安装有油杯（401）。

6.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述下球铰（409）在与后缸盖（408）的连接处设有用于活塞杆（402）活动的空隙，所述空隙的横截面大于活塞杆（402）的横截面。

7.根据权利要求1所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器，其特征在于，所述钻孔螺钉（404）的通孔（413）直径为1mm-2mm。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器的应用，其特征在将若干个隔震装置（16）均布的设置在底座（15）与基座（17）之间，爆炸容器（13）安装在底座（15）的上方并通过支撑（14）固定；

所述隔震装置（16）垂直安装在底座（15）与基座（17）之间；

所述基座（17）固定安装在地基中。

9.根据权利要求8所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器的应用，其特征在于，所述底座（15）与基座（17）平行设置，基座（17）固定镶嵌在地基中，并与地基处于同一水平面上。

10.根据权利要求8所述的高承载力圆柱弹簧油缸组合式隔震器的应用，其特征在于，所述基座（17）为U型且镶嵌固定在地基中；所述隔震装置（16）设置在底座（15）的下表面和基座（17）的上表面之间，以及设置在底座（15）四周侧面与基座（17）的U型垂直侧壁的内侧表面之间。

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