CN111075884B - 一种基于Stewart构型的减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Stewart构型的减振器，包括上平台、下平台、减振组件和限位件，上平台和下平台之间均布有减振组件、限位件，减振组件的压缩至最大量时的长度不大于所限位件的限位长度。本发明的基于Stewart构型的减振器，是一种新型被动元件的减振器专利，主要用于海洋环境；采用双重限位机制，避免高冲击、高负载或左右摇摆破坏片弹簧；通过结构的优化设计，减小了平台面的所占面积，与传统Stewart构型减振器相比所占空间小，结构紧凑，充分利用了上、下平台间的空间。

Description

一种基于Stewart构型的减振器

技术领域

本发明涉及减振器的技术领域，特别是涉及一种基于Stewart构型的减振器。

背景技术

我国海域面积广阔，海洋环境异常复杂，长期在海洋环境下工作的设备面临着许多挑战，比如强压强，高腐蚀性，海洋内涌流等。良好的减振装置是实现信号采集装备持久工作的必要前提，它通过隔离和抑制内外的振动与扰动，为装备提供一个超稳定工作环境。隔振频带和振动衰减率是衡量超精密隔振系统性能的两个最重要的指标，它们分别与隔振系统的固有频率和阻尼特性相关。

对隔振系统隔振频带具有决定性影响的因素是系统的刚度，降低系统的刚度能够降低系统的固有频率，使系统的隔振频带向低频、超低频延伸，从而显著提高系统对低频振动的隔离能力。为了降低系统的刚度，通常有两种技术手段：一是对隔振元件进行结构优化设计来降低其刚度，例如为空气弹簧附加腔室、增加悬挂机构摆长等；二是引入负刚度元件，通过刚度设计降低系统的综合刚度。增加阻尼方面，电流变阻尼器是一种应用非常广泛的消能减振控制装置，可用于机械、建筑等领域。其控制机理是通过对阻尼器中的电流变效应，将结构的部分振动能量通过阻尼材料耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小振动的目的；而在海洋环境中工作的背景下，减振器最好是一种能长期稳定工作的无源装置。因此，亟需一种长期稳定工作的减振器，来满足系统对不同振动的刚度需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Stewart构型的减振器，以解决上述现有技术存在的问题，使减振组件被动减振，并采用限位件避免高冲击、高负载或左右摇摆破坏减振组件。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种基于Stewart构型的减振器，包括上平台、下平台、减振组件和限位件，所述上平台和所述下平台之间均布有所述减振组件、所述限位件，所述减振组件的压缩至最大量时的长度不大于所限位件的限位长度。

优选的，所述上平台和所述下平台均为设置有通槽的环状板，所述环状板中心的通孔用于容纳电缆，所述通槽便于所述电缆的通过。

优选的，所述下平台上均布有三个凸台，每个所述凸台上设置有两个所述减振组件和一个所述限位件，所述限位件位于两个所述减振组件的中间。

优选的，所述限位件为可伸缩杆，所述可伸缩杆包括嵌套连接的外套筒和内杆，所述外套筒与所述内杆之间的伸缩量为所述减振组件的最大压缩量。

优选的，所述外套筒的端面直径大于所述内杆在所述凸台上的安装孔的直径，用于限制内杆的收缩量。

优选的，所述减振组件包括闭合的片弹簧和安装角座，所述片弹簧的两端分别与一所述安装角座连接，所述安装角座与所述上平台或者所述下平台连接。

优选的，所述片弹簧的材质为65锰或者阻尼钢，所述片弹簧外的涂层材质为特氟龙。

优选的，所述安装角座为一斜切棱柱且斜切角度为40°-60°。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的基于Stewart构型的减振器，是一种新型被动元件的减振器专利，主要用于海洋环境；采用双重限位机制，避免高冲击、高负载或左右摇摆破坏片弹簧；通过结构的优化设计，减小了平台面的所占面积，与传统Stewart构型减振器相比所占空间小，结构紧凑，充分利用了上、下平台间的空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明基于Stewart构型的减振器的结构示意图；

图2为本发明基于Stewart构型的减振器中减振组件的结构示意图；

图3为本发明基于Stewart构型的减振器中安装角座的结构示意图；

图4为本发明基于Stewart构型的减振器中限位件的结构示意图；

图5为本发明基于Stewart构型的减振器中上平台的结构示意图；

图6为本发明基于Stewart构型的减振器中下平台的结构示意图；

图7为本发明中Stewart构型的几何原理示意图；

其中：1-上平台，2-片弹簧，3-可伸缩杆，4-安装角座，5-下平台，6- 凸台，7-外套筒，8-内杆，9-通槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于Stewart构型的减振器，以解决现有技术存在的问题，使减振组件被动减振，并采用限位件避免高冲击、高负载或左右摇摆破坏减振组件。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图7所示：本实施例提供了一种基于Stewart构型的减振器，包括上平台1、下平台5、减振组件和限位件，上平台1和下平台5之间均布有减振组件、限位件，减振组件的压缩至最大量时的长度不大于所限位件的限位长度。

具体的，上平台1和下平台5均为设置有通槽9的环状板，环状板中心的通孔用于容纳电缆，通槽9便于电缆的通过。下平台5上均布有三个凸台6，每个凸台6上设置有两个减振组件和一个限位件，限位件位于两个减振组件的中间。上平台1和下平台5都在同一侧设置有通槽9的开口，方便通信电缆顺利通过。

限位件为可伸缩杆3，可伸缩杆3包括嵌套连接的外套筒7和内杆8，外套筒7与内杆8之间的伸缩量为减振组件的最大压缩量。外套筒7的端面直径大于内杆8在凸台6上的安装孔的直径，用于限制内杆8的收缩量。本实施例的下平台5安装好需要隔振的设备，可伸缩杆3可以防止大负载使弹簧发生不可恢复的形变，且当发生突变的冲击扰动时，可伸缩杆3也会保护弹簧遭受破坏。

减振组件包括闭合的片弹簧2和安装角座4，片弹簧2的两端分别与一安装角座4连接，安装角座4与上平台1或者下平台5连接，安装角座4 为一斜切棱柱且斜切角度为40°-60°。本实施例的安装角座4为一端斜切 54.74°±0.02°的长方体柱状结构，片弹簧2安装在斜切面上，使弹簧的压缩量并非只是同一竖直直线方向上的，基于正立方体构型的受力面，能够实现解耦。片弹簧2的材质为65锰或者阻尼钢，片弹簧2外的涂层材质为特氟龙。建模与仿真制造出的异形片弹簧2可变性范围广，弹性模量高；异形闭合的片弹簧2可以是不同的材料，来形成不同刚度要求，还可附加涂层产生不同的特性，如特氟龙涂层可防腐蚀，有利于长期稳定的工作。

本实施例的装置和常见的减振器工作不同，振源在在上平台1是用于海洋环境的；也可用于常规环境下，只需将本装置颠倒即可。附图7中ace 构成的平面为下平台5，bdf构成的平面为上平台1；a点、c点、e点相当于附图6下平台5中的三个凸台6；b点、d点、f点相当于附图5上平台1 中相邻的两个安装角座凹槽，上平台1和下平台5上的受力点交错布置，实现解耦。

假设在上平台1上施加一个激励产生了振源，上平台1受到扰动会发生不规则运动，此运动会通过安装角座4传递给片弹簧2，上平台1的振动会使片弹簧2的上半部分一起运动，由于其运动太快大部分扰动来不及传递到片弹簧2的下半部分，上半部分的片弹簧2就已经恢复原状，振动就传递不到下平台5，进而实现了减振的效果。若使用阻尼钢加工的片弹簧2，当振动从上平台1经过安装角座4传递到片弹簧2时，一方面片弹簧2上半部分通过快速的微形变使振动传递不到下半部分的片弹簧2，另一方面由于片弹簧2采用阻尼钢材料，快速的微振动使阻尼钢发挥功效，不断地耗散振动能量，从而达到减振降噪效果。

为了解决宽频段内持续的衰减率，基于建模与仿真设计出异形闭合的片弹簧2，能够很好的在宽频段达到持续减振效果；还可设计改变片弹簧2 的厚度，实现不同的弹性模量，利用不同刚度的被动片弹簧2可不同程度的降低系统的刚度，使其固有频率根据需求进行变化，从而起到减振降噪的效果。本实施例的装置中每个减振模块的布局按照立方体结构进行设计，任意两个减振组件的空间位置是相互平行或者正交的，与传统的Stewart 构型非立方体结构减振器相比，当受到外力扰动时，非立方体结构会产生严重的耦合问题；而当本实施例的装置受到外力扰动时，立方体构型会自动解耦，解决了耦合问题，六个减振组件模块会同时伸缩，从而可以对六个自由度的振动进行隔离；且通过结构的重新设计优化，减小了平台面的所占面积，与传统Stewart构型减振器相比所占空间小，结构紧凑，充分利用了上平台1与下平台5之间的空间。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式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 (6)

1.一种基于Stewart构型的减振器，其特征在于：包括上平台、下平台、减振组件和限位件，所述上平台和所述下平台之间均布有所述减振组件、所述限位件，所述减振组件的压缩至最大量时的长度不大于所述限位件的限位长度；所述减振组件包括闭合的片弹簧和安装角座，所述片弹簧的两端分别与一所述安装角座连接，所述安装角座与所述上平台或者所述下平台连接，所述安装角座为一斜切棱柱且斜切角度为40°-60°。

2.根据权利要求1所述的基于Stewart构型的减振器，其特征在于：所述上平台和所述下平台均为设置有通槽的环状板，所述环状板中心的通孔用于容纳电缆，所述通槽便于所述电缆的通过。

3.根据权利要求1所述的基于Stewart构型的减振器，其特征在于：所述下平台上均布有三个凸台，每个所述凸台上设置有两个所述减振组件和一个所述限位件，所述限位件位于两个所述减振组件的中间。

4.根据权利要求3所述的基于Stewart构型的减振器，其特征在于：所述限位件为可伸缩杆，所述可伸缩杆包括嵌套连接的外套筒和内杆，所述外套筒与所述内杆之间的伸缩量为所述减振组件的最大压缩量。

5.根据权利要求4所述的基于Stewart构型的减振器，其特征在于：所述外套筒的端面直径大于所述内杆在所述凸台上的安装孔的直径，用于限制内杆的收缩量。

6.根据权利要求1所述的基于Stewart构型的减振器，其特征在于：所述片弹簧的材质为65锰或者阻尼钢，所述片弹簧外的涂层材质为特氟龙。

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