CN111075874A - 一种大型光学仪器运输振动防护系统 - Google Patents

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许岩
胡明祎
兰日清
康高轩
李颖
杜林林
王建宁
兰天
王菲
伍文科
王进沛
郭金涛
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Abstract

本发明提供一种大型光学仪器运输振动防护系统，形成六自由度隔振装置和四线摆结构组合的防护结构形式，包括：振动防护结构上部和振动防护结构下部，共同组成交通运输随行振动防护结构，振动防护结构上部由外框架结构(3)、隔振悬链单元(1)和隔振拉索单元(5)构成，振动防护结构下部由结构基座(9)、水平竖向多维隔振元件(8)和机架中部联接板(7)构成，还包括具有一定刚度和承载能力的预制件，底部预留螺栓孔洞，可与机架中部联接板(7)连接的翻转装置以及位于翻转装置(4)竖直方向上的侧面的限位阻尼垫(6)。该系统具有低固有频率、高效隔振、高稳定性的优势，可有效解决大型光学仪器运输过程中的振动防护问题。

Description

一种大型光学仪器运输振动防护系统
技术领域
本发明涉及运输振动防护技术领域，特别是涉及一种基于六自由度隔振平台和四线摆隔振装置的大型光学仪器运输振动防护系统。
背景技术
目前，针对大型精密光学仪器类似设备在交通运输中面临路面不平顺冲击和持续振动共同影响难以有效去除，运载仪器受综合振动影响易发生损伤或破坏的问题，一般采用的方法主要包括气囊支撑和钢丝绳固定，但该措施难以满足设备隔振设计需求。总之，传统技术存在的缺陷主要包括以下几个方面：
(1)阻尼特性低。单一采用气囊支撑或钢丝绳固定的减振技术，阻尼特性低，难以根据运载设备的工作振动特点和交通运输的实际需求进行针对性的减隔振设计，并且交通运输过程中的路面颠簸或不平顺冲击振动作用及能力难以被合理消耗，进而将增大运载对象的受损几率，致使精密光学设备的运载存在较高风险。
(2)固有频率高。采用气囊支撑或钢丝绳固定的减振技术在一定程度上可以满足运载稳定的要求，但一般其刚度较大，系统的固有频率较高，进而难以同时消除路面颠簸冲击振动和持续振动作用的不利影响，不能保证交通运输大型精密光学设备的安全。
(3)减振效率低。随行机架结构的隔振性能对保证大型精密光学设备的安全起决定性作用，传统的交通运输减振控制技术工艺简陋、装卸繁琐，且具有较高的固有频率和较低的阻尼特性，进而在复杂的运载路况下，难以有效隔绝外部振源的干扰、耗散传至运载对象的能量和控制大型设备的振动，其综合减振效果较差，减振效率低下，难以满足大型精细设备的设计需求。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种针对大型光学设备等精密仪器在交通运输中因遭受路面颠簸冲击和持续振动作用致使元部件易发生损伤或破坏等问题而提出一种以利用水平竖向多维振动隔离装置和四线摆振动隔离装置组合振动防护的大型精密光学设备交通运输随行振动防护结构技术，可有效减弱振动传递，对振动和冲击能量进行衰减，使得在运输过程中在垂向2Hz～100Hz及水平双向8Hz～50Hz的范围内隔振效率(时域)大于90％。基于本技术而设计的隔振装置具有低固有频率、高效隔振、高稳定性的优势，可有效解决大型光学仪器运输过程中的振动防护问题。
本发明的目的在于提供一种大型光学仪器运输振动防护系统，所述系统形成六自由度隔振装置和四线摆结构组合的防护结构形式，包括：振动防护结构上部和振动防护结构下部，两部分共同组成交通运输随行振动防护结构。
优选的，所述振动防护结构上部由外框架结构(3)、隔振悬链单元(1)和隔振拉索单元(5)构成，所述振动防护结构下部由结构基座(9)、水平竖向多维隔振元件(8)和机架中部联接板(7)构成。
优选地，所述隔振悬链单元(1)为柔性连接件，所述隔振悬链单元(1)的上端与外框架结构(3)的顶角处连接，所述隔振悬链单元(1)的下端连接至运载对象质刚重合的预定水平位置处。
优选地，所述外框架结构(3)为钢制框架，所述外框架结构(3)的底部与所述机架中部联接板(7)固定连接，八个顶角处预留有连接件以连接隔振悬链单元(1)和隔振拉索单元(5)，所述外框架结构(3)的竖向共有四根钢框架柱，所述外框架结构(3)水平方向上在顶部和中部各有四根钢框架梁。
优选地，所述隔振拉索单元(5)为柔性连接件，所述隔振悬链单元(1)、隔振拉索单元(5)及外框架结构(3)共同组成四线摆振动隔离装置。
优选地，所述机架中部联接板(7)为一定厚度的钢板，所述机架中部联接板(7)的平面尺寸与所述结构基座(9)相同，在制作时预留孔洞，与所述水平竖向多维隔振元件(8)和上部的所述外框架结构(1)形成稳定连接，所述结构基座(9)、所述水平竖向多维隔振元件(8)及所述机架中部联接板(7)共同组成水平竖向多维振动隔离装置。
优选地，所述水平竖向多维隔振元件(8)为独立的隔振装置。
优选地，所述结构基座(9)为钢板，其尺寸可根据运输产品情况定制使用，在结构基座制作时预留孔洞，与所述水平竖向多维隔振元件(8)形成稳定连接。
优选地，还包括翻转装置(4)，所述翻转装置(4)为具有一定刚度和承载能力的预制件，底部预留螺栓孔洞，可与所述机架中部联接板(7)连接。
优选地，还包括限位阻尼垫(6)，所述限位阻尼垫(6)为具有一定承载能力的柔性垫，位于所述翻转装置(4)竖直方向上的侧面。
本发明的有益效果：
该系统为高效振动防护性能设计。主要包括有：①六自由度隔振平台，可显著降低竖向冲击振动与水平向振动。②四线摆隔振装置，具有低固有频率的特点，可有效减小低频水平向振动。该技术利用谐调吸振原理和复合隔振技术，可实现交通运输中对冲击振动和水平振动的高效控制，具有固有频率低、隔振效率高、便于搬运和吊装的特点。
本系统应用于一种大型光学仪器在交通运输中的振动防护，通过六自由度隔振装置与四线摆结构架相结合组成振动防护装置，能够有效控制运输振动和冲击的影响、减小振动危害。该技术具有以下优点：
1.高稳定性。框架四个顶角与仪器的质心平面之间连接了四个低频振动隔离装置，四个底角与仪器质心平面下方的平面之间连接4个低频振动隔离装置，既可实现水平隔振又可对仪器形成固定作用，具备隔振高效和高稳定性的优点。
2.高阻尼特性、低固有频率。所采用的水平竖向多维隔振元件具有一定竖向承载能力，阻尼特性高，能够吸收路况颠簸导致的冲击振动能量，大幅减弱振动危害。随行振动防护结构通过参数定制化调整，基于高稳定性、低固有频率的设计原则，其垂向固有频率可达1Hz，水平固有频率可达3～5Hz，阻尼比可调至0.1～0.2，该振动防护装置在2～100Hz频段内所具备的减振效率大于90％的高效振动防护性能，能够有效实现系统整体的振动控制，大幅减小交通运载振动的不利影响，适用于大型精密光学设备的高效运输。
3.运载效率高。由于交通运输采用整体搬运、吊装方式，其装卸工序简便，装卸难度低，仪器装备完成后的吊装及节点连接只需很短的时间即可完成，可以使设备在不拆分为若干部件的前提下实现高效运载，同时在保证设备结构拼装完整的前提下，翻转装置及限位阻尼垫的设计，将有利于运载后期安装时的便捷翻转和仪器调试，为下一步工序的顺利开展节省了时间，有效缩短了建设周期。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图的简要说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
附图1为根据本发明实施例的系统结构视图。
附图2为根据本发明实施例的系统结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。
参见图1-2，本实施例为针对大型光学设备2等精密仪器在交通运输中因遭受路面颠簸冲击和持续振动作用致使元部件易发生损伤或破坏等问题而提出一种以利用水平竖向多维振动隔离装置和四线摆振动隔离装置组合振动防护的大型精密光学设备交通运输随行振动防护结构系统，可有效减弱振动传递，对振动和冲击能量进行衰减，使得在运输过程中在垂向2Hz～100Hz及水平双向8Hz～50Hz的范围内隔振效率(时域)大于90％。基于本技术而设计的隔振装置具有低固有频率、高效隔振、高稳定性的优势，可有效解决大型光学仪器运输过程中的振动防护问题。
本实施例的大型光学仪器2运输振动防护系统形成六自由度隔振装置和四线摆结构组合的防护结构形式，包括：振动防护结构上部和振动防护结构下部，两部分共同组成交通运输随行振动防护结构。其中，振动防护结构上部由外框架结构3、隔振悬链单元1和隔振拉索单元5构成，用于实现高效低频减振效果；振动防护结构下部由结构基座9、水平竖向多维隔振元件8和机架中部联接板7构成，用于实现水平竖向多维振动隔离效果。该装置结构部件均可拆卸，易于安装运输，且该结构具有高阻尼特性，其固有频率低、减振效率高、运载稳定性好。
隔振悬链单元1为具备一定承载能力和减振耗能功能的柔性连接件，隔振悬链单元1的上端与外框架结构3的顶角处连接，隔振悬链单元1的下端连接至运载对象“质刚重合”的预定水平位置处，用于固定大型光学设备等运载对象，实现大型光学设备与随行机架隔离，防止持续振动与颠簸冲击使运载对象脱离或碰撞随行机架。
外框架结构3为钢制框架，外框架结构3的底部与机架中部联接板7固定连接，八个顶角处预留有连接件以连接隔振悬链单元1和隔振拉索单元5，外框架结构3的竖向共有四根钢框架柱，用于承受竖向荷载，外框架结构3水平方向上在顶部和中部各有四根钢框架梁，用于保证结构整体稳定性和空间刚度。
隔振拉索单元5为进一步限制大型光学设备等运载对象与隔振随行机架结构位置的柔性连接件，有效提高装置的整体稳定性，隔振悬链单元1、隔振拉索单元5及外框架结构3共同组成四线摆振动隔离装置。
机架中部联接板7为一定厚度的钢板，机架中部联接板7的平面尺寸与结构基座9相同，在制作时应预留孔洞，便于与水平竖向多维隔振元件8和上部的外框架结构1形成稳定连接，为上部提供稳定支撑平台，结构基座9、水平竖向多维隔振元件8及机架中部联接板7共同组成水平竖向多维振动隔离装置。
水平竖向多维隔振元件8为一种能够有效减免运载冲击和持续振动的独立性隔振装置，用于给整个随行机架提供支撑。
结构基座9为一定厚度的钢板，其尺寸可根据运输产品情况定制使用，在结构基座制作时应预留孔洞，便于与水平竖向多维隔振元件8形成稳定连接，主要起到固定水平竖向多维隔振元件8和承载上部结构的作用。
还包括翻转装置4，翻转装置4为具有一定刚度和承载能力的预制件，底部预留螺栓孔洞，可与机架中部联接板7连接，便于大型光学仪器在运载结束后的安装翻转，可根据实际运载设备需求选择是否安装。
还包括限位阻尼垫6，限位阻尼垫6为具有一定承载能力的柔性垫，位于翻转装置4竖直方向上的侧面，主要作用为减少运载光学设备与翻转装置4之间的刚性碰撞和接触，并在仪器翻转平置后为其提供一定的柔性支撑。
本发明的有益效果：
该系统为高效振动防护性能设计。主要包括有：①六自由度隔振平台，可显著降低竖向冲击振动与水平向振动。②四线摆隔振装置，具有低固有频率的特点，可有效减小低频水平向振动。该技术利用谐调吸振原理和复合隔振技术，可实现交通运输中对冲击振动和水平振动的高效控制，具有固有频率低、隔振效率高、便于搬运和吊装的特点。
本系统应用于一种大型光学仪器在交通运输中的振动防护，通过六自由度隔振装置与四线摆结构架相结合组成振动防护装置，能够有效控制运输振动和冲击的影响、减小振动危害。该技术具有以下优点：
1.高稳定性。框架四个顶角与仪器的质心平面之间连接了四个低频振动隔离装置，四个底角与仪器质心平面下方的平面之间连接4个低频振动隔离装置，既可实现水平隔振又可对仪器形成固定作用，具备隔振高效和高稳定性的优点。
2.高阻尼特性、低固有频率。所采用的水平竖向多维隔振元件具有一定竖向承载能力，阻尼特性高，能够吸收路况颠簸导致的冲击振动能量，大幅减弱振动危害。随行振动防护结构通过参数定制化调整，基于高稳定性、低固有频率的设计原则，其垂向固有频率可达1Hz，水平固有频率可达3～5Hz，阻尼比可调至0.1～0.2，该振动防护装置在2～100Hz频段内所具备的减振效率大于90％的高效振动防护性能，能够有效实现系统整体的振动控制，大幅减小交通运载振动的不利影响，适用于大型精密光学设备的高效运输。
3.运载效率高。由于交通运输采用整体搬运、吊装方式，其装卸工序简便，装卸难度低，仪器装备完成后的吊装及节点连接只需很短的时间即可完成，可以使设备在不拆分为若干部件的前提下实现高效运载，同时在保证设备结构拼装完整的前提下，翻转装置及限位阻尼垫的设计，将有利于运载后期安装时的便捷翻转和仪器调试，为下一步工序的顺利开展节省了时间，有效缩短了建设周期。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于所述系统形成六自由度隔振装置和四线摆结构组合的防护结构形式，包括：振动防护结构上部和振动防护结构下部，两部分共同组成交通运输随行振动防护结构；所述振动防护结构上部由外框架结构(3)、隔振悬链单元(1)和隔振拉索单元(5)构成，所述振动防护结构下部由结构基座(9)、水平竖向多维隔振元件(8)和机架中部联接板(7)构成。
2.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述隔振悬链单元(1)为柔性连接件，所述隔振悬链单元(1)的上端与外框架结构(3)的顶角处连接，所述隔振悬链单元(1)的下端连接至运载对象质刚重合的预定水平位置处。
3.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述外框架结构(3)为钢制框架，所述外框架结构(3)的底部与所述机架中部联接板(7)固定连接，八个顶角处预留有连接件以连接隔振悬链单元(1)和隔振拉索单元(5)，所述外框架结构(3)的竖向共有四根钢框架柱，所述外框架结构(3)水平方向上在顶部和中部各有四根钢框架梁。
4.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述隔振拉索单元(5)为柔性连接件，所述隔振悬链单元(1)、隔振拉索单元(5)及外框架结构(3)共同组成四线摆振动隔离装置。
5.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述机架中部联接板(7)为一定厚度的钢板，所述机架中部联接板(7)的平面尺寸与所述结构基座(9)相同，在制作时预留孔洞，与所述水平竖向多维隔振元件(8)和上部的所述外框架结构(1)形成稳定连接，所述结构基座(9)、所述水平竖向多维隔振元件(8)及所述机架中部联接板(7)共同组成水平竖向多维振动隔离装置。
6.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述水平竖向多维隔振元件(8)为独立的隔振装置。
7.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：所述结构基座(9)为钢板，其尺寸可根据运输产品情况定制使用，在结构基座制作时预留孔洞，与所述水平竖向多维隔振元件(8)形成稳定连接。
8.根据权利要求1所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：还包括翻转装置(4)，所述翻转装置(4)为具有一定刚度和承载能力的预制件，底部预留螺栓孔洞，可与所述机架中部联接板(7)连接。
9.根据权利要求8所述的一种大型光学仪器运输振动防护系统，其特征在于：还包括限位阻尼垫(6)，所述限位阻尼垫(6)为具有一定承载能力的柔性垫，位于所述翻转装置(4)竖直方向上的侧面。
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