CN111207179A - 一种三向减振器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三向减振器及其使用方法，三向减振器包括连接部件、底座以及阻尼减振装置，所述阻尼减振装置包括沿三个相互垂直或成90度角的方向布置的减振单元，连接部件包括与每个减振单元的布置方向对应相交的装配面板，减振单元包括设置在装配面板上的阻尼减振垫，连接部件通过阻尼减振垫与底座分隔。本发明所述三向减振器采用沿立体空间中三个方向布置减振单元的结构形式，可以利用位于连接部件上的支点刚性连接同时实现三个方向的减振，具有抗大过载、强冲击、大角振动频率的能力。

Description

一种三向减振器及其使用方法

技术领域

本发明涉及减振器，特别涉及一种三向减振器及其使用方法。

背景技术

减振器是衰减振动的装置，应用广泛。减振器在工作过程中起平衡和缓冲载荷力的作用，使运动件达到平稳。目前的减振器多是在某一个方向实现对载荷力的减振，但对一些精密产品，不仅要求减振器可对产品在三维空间的各个方向都能减振，而且对产品的环境适应性提出了更苛刻的要求，即产品不仅要适应大过载、强冲击等条件，还要满足宽温度(-20℃～+60℃)、大角振动频率(80Hz～120Hz)等要求。

中国专利CN107677262A采用了空间多点同时减振的方案，但每个点都是单方向减振，无法分解其余方向的振动，在大量级的过载情况下，减振器容易失效。另外，在空间多点同时安装减振器的情况下，待减振产品的安装精度难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三向减振器及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种三向减振器，该三向减振器包括连接部件、底座以及阻尼减振装置，所述阻尼减振装置包括与连接部件及底座相连的分别沿三个相互垂直或成90度角的方向布置的减振单元，连接部件包括与每个减振单元的布置方向对应相交(例如，垂直)的装配面板，减振单元包括设置在装配面板上的阻尼减振垫，连接部件通过阻尼减振垫与底座分隔。

优选的，所述连接部件具体包括筋板复合结构，筋板复合结构包括上平板、下平板以及设置于上平板与下平板之间的两个以上的直立筋板，下平板及与底座相对的直立筋板上分别设置有用于连接阻尼减振垫的通孔。

优选的，所述直立筋板呈十字形排布，其中相互垂直的两个直立筋板与上平板及下平板的向内弯折为对应形状的边沿(具有90度间隔角的两条边)相连，所述通孔设置在该直立筋板上。

优选的，所述上平板上设置有螺柱杆，可用于与待减振装置实现刚性连接。

优选的，所述底座包括基准平板以及设置在基准平板上的柱体，柱体的侧面及基准平板上分别设置有用于固定对应减振单元的螺纹孔。

优选的，所述基准平板上还设置有位于连接部件两侧的用于固定底座的连接孔。

优选的，所述减振单元还包括限位垫圈及限位衬套，限位衬套上设置有与装配面板两侧面分别相连的两个阻尼减振垫，两个阻尼减振垫通过限位垫圈及贯穿限位垫圈和限位衬套的螺钉固定在底座上。

优选的，所述阻尼减振垫的端部嵌入在上述通孔内，装配面板两侧的阻尼减振垫之间留有间隔。

上述三向减振器的使用方法，包括以下步骤：

1)将底座固定在待减振装置的安装面上；

2)将连接部件通过螺柱杆与待减振装置连接紧固。

优选的，所述步骤1)中，按照待减振装置的不同支点位置，将多个三向减振器的底座分别固定在所述安装面上。

本发明的有益效果体现在：

本发明所述三向减振器采用了沿立体空间中三个相互垂直或成90度角的方向布置减振单元的结构形式，可利用与连接部件及底座相连的减振单元同时实现产品安装面上任意位置点三个方向的减振，具有抗大过载、强冲击、大角振动频率的能力。

进一步的，本发明所述三向减振器采用了限位衬套、限位垫圈对阻尼减振垫进行限位，使得阻尼减振垫在过载条件下处于受压状态，避免了减振单元在过载条件下一端受压、一端受拉的受力状态。

进一步的，本发明所述三向减振器在三个方向上布置了相同的阻尼减振垫结构，不仅结构简单、成本低廉，而且具有三向等刚度特点，可对+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z六个方向的过载进行保护，具有良好的减振性能。

进一步的，本发明所述三向减振器中，由于阻尼减振垫对称布置在装配面板两侧，减振单元的温度变形量基本可抵消，可满足宽温度范围的使用要求。

进一步的，本发明所述三向减振器中，阻尼减振垫之间的间隙(间隔距离)可以根据两个阻尼减振垫受到的振动和温度变化的极限条件进行设计并通过阻尼减振垫与通孔的装配予以实现，使得两个阻尼减振垫在各种情况下都不会形成干涉和互相影响，从而提高减振缓冲效果。

附图说明

图1为实施例中三向减振器的整体结构示意图(正面视图)；

图2为实施例中三向减振器的整体结构示意图(背面视图)；

图3为橡胶阻尼减振装置的减振单元结构示意图(不显示平垫和弹垫)；

图4为橡胶阻尼减振装置的减振单元装配关系图；

图5为连接部件的结构示意图；

图6为底座的结构示意图；

图中：1-底座；2-橡胶阻尼减振垫；3-连接部件；4-限位垫圈；5-限位衬套；6-平垫；7-弹垫；8-螺钉；9-螺柱杆；10-上平板；11-X向安装孔；12-X向装配筋板；13-X向加强筋板；14-Z向安装孔；15-Y向加强筋板；16-Y向安装孔；17-Y向装配筋板；18-下平板；19-X向螺纹孔；20-Z向螺纹孔；21-Y向螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

(一)减振器结构设计

参见图1及图2，本发明所述三向减振器由底座1、连接部件3及橡胶阻尼减振装置组装而成。所述连接部件3置于底座1上，连接部件3具有三个相互垂直的装配面，并且连接部件3的三个装配面与底座1的三个相互垂直的基准面对应平行；所述橡胶阻尼减振装置包括三个减振单元，三个减振单元分别沿平面内相互垂直的两个方向和一个与该平面垂直的方向(分别对应X、Y和Z轴)将连接部件3的三个装配面与对应的基准面连接。

参见图3及图4，所述橡胶阻尼减振装置中的每个减振单元包括螺钉8、平垫6、弹垫7、限位垫圈4、限位衬套5各一个，及两个橡胶阻尼减振垫2。安装时，用螺钉8及依次穿过螺钉8的弹垫7、平垫6、限位垫圈4将两个端部相对的橡胶阻尼减振垫2及位于橡胶阻尼减振垫2内部的限位衬套5固定在底座1的对应基准面上(限位衬套5的对应端面介于基准面和橡胶阻尼减振垫2端面之间)，两个橡胶阻尼减振垫2相对的一端具有凸台，凸台从两侧嵌入连接部件3的装配面上的安装孔内，凸台之间留有一定的间隙(留有间隙是为了在振动条件下受挤压时，或者环境温度条件导致减振垫热胀冷缩时，两个减振垫互相之间不接触，避免相互干涉)，两个橡胶阻尼减振垫2远离安装孔的两端由限位衬套5、限位垫圈4进行限位。

参见图5，所述连接部件3包括一体式筋板复合结构，所述筋板复合结构包括上、下两个形状相似大小不同的平板(即上平板10、下平板18，上平板10小，下平板18大)，以及位于两个平板之间的四个直立筋板，上平板10顶部固定有一个螺柱杆9。上平板10、下平板18为两个相互平行且其中一侧边沿具有位置对应的等腰直角三角形缺口的正方形平板，上平板10与下平板18的对应边平行。四个直立筋板沿上平板10对角线呈圆周90度均布，且与螺柱杆9中心线距离相等，即四个直立筋板构成一个空心的“十”字形状；其中两个直立筋板与上平板10、下平板18的边沿(上述等腰直角三角形的斜边)分别相连，并分别与上平板10、下平板18垂直，从而在空间上形成三个相互垂直相交的平面，即所述两个直立筋板分别位于与下平板18所在平面垂直的X向和Y向平面内，并分别作为减振单元的Y向装配筋板17和X向装配筋板12(与X向装配筋板12位于同一平面内的另一直立筋板即Y向加强筋板15，与Y向装配筋板17位于同一平面内的另一直立筋板即X向加强筋板13)，所述Y向装配筋板17、X向装配筋板12及下平板18上分别开设有一个通孔，并作为定位对应减振单元的装配位置的安装孔(分别称为Y向安装孔16、X向安装孔11及Z向安装孔14)。整个连接部件3的重心位于螺柱杆9中心位置，从而可以使待减振产品支点与减振器重心处于同一轴线，最大限度的提高减振效果。

参见图6，所述底座1包括一个半圆平板，该半圆平板的左、右两侧(沿半圆平板直线边沿)各开设有一个螺纹孔，可将半圆平板通过螺栓固定于产品安装面上。半圆平板的圆心位置附近(例如，圆心与半圆平板的圆弧中点的连线上靠近圆心的位置)具有一个凸起的圆柱，半圆平板的圆弧中点处具有一个凸起的圆柱切割体，该圆柱切割体具有三个侧面，其中两个侧面相互垂直相交，这两个侧面分别与所述凸起的圆柱所在的半圆平板上表面相互垂直相交，形成用于装配连接部件3的三个基准面；圆柱切割体的另一个侧面为圆柱侧面的一部分，该侧面的下端与半圆平板弧形边中间的一小段重叠。作为基准面的圆柱切割体的侧面和所述凸起的圆柱的上端面上分别开设有一个螺纹孔。所述橡胶阻尼减振装置的两个减振单元分别利用可穿过连接部件3沿X、Y方向布置于相应直立筋板上的安装孔(X向安装孔11、Y向安装孔16)的螺钉8与底座1上侧的螺纹孔(贯通圆柱切割体的侧面的X向螺纹孔19、Y向螺纹孔21)连接，第三个减振单元利用可穿过连接部件3沿Z方向布置于下平板18上的安装孔(Z向安装孔14)的螺钉8与底座1下侧的螺纹孔(位于凸起的圆柱上的Z向螺纹孔20)连接。

上述三向减振器一般采用四个同样型号规格的减振器，并安放在产品四个支点(类似于桌子的四条腿)下，以便组合起来使用，也可将三个三向减振器组合起来使用，也可将单个或两个三向减振器组合起来使用。

上述三向减振器的使用方法，包括以下步骤：

1)组装一个三向减振器，使橡胶阻尼减振装置的三个减振单元位于X、Y、Z三个方向上；

2)将组装的三向减振器的底座1用螺栓固定在产品安装面上，并安装牢固，保证产品的安装面与减振器底座1之间通过螺纹连接成为一个整体，实现刚性连接(这里的安装面是产品的工作台基准，例如，可以是地面等)，整个减振器位于工作台基准和待减振产品之间，起支撑和减振的作用。

3)将连接部件3上的螺柱杆9与产品进行螺纹连接紧固，保证螺柱杆9与待减振产品通过螺纹连接为一个整体，实现刚性连接。

三向减振器安装完毕后，该减振器中只有螺柱杆9与待减振产品接触，底座1(半圆平板下表面)与工作台基准接触，其余均不与产品接触。待减振产品和三向减振器的连接部件3固连为一个刚性体，三向减振器下部的底座1和工作台基准固连为一个刚性体，两个刚性体之间连接有橡胶阻尼减振垫2(塑性体)，具备了缓冲减振作用。

4)重复步骤1)至步骤3)，安装其余的三向减振器。

(二)三向减振器的尺寸规格设计

由于三向减振器可以适用的产品装置类型较多，应根据具体的产品装置结构和减振效果来设计具体的减振器，使得三向减振器的连接部分、底座及橡胶阻尼减振装置的具体零件规格和尺寸满足相关的力学强度要求。螺柱杆9和待减振产品连接，其具体形状和尺寸根据待减振产品的安装方式和尺寸进行设计。

(三)三向减振器的优点

上述三向减振器在结构形式、减振方式上明显区别于现有的减震器，具有以下优点：

1.三向减振器实现了X、Y、Z三个方向联合减振的目的，三向减振器采用了三向等刚度减振单元设计，具有良好的减振性能，为仪表及电子元器件产品提供良好的力学环境条件，可以保证系统的工作精度和可靠性。

2.三向减振器的减振单元中，橡胶阻尼减振垫两端采用限位衬套、限位垫圈进行限位，使橡胶阻尼减振垫在过载条件下保持受压状态，避免了无限位装置情况下减振单元在过载条件下一端受压、一端受拉受力状态，从而可以提高减振器的抗大过载能力，达到更好的减振效果；另外也可改善减振器的工作条件，延长减振器的使用寿命。

3.三向减振器可同时实现X、Y、Z三个方向的减振，而且减振器三向等刚度，可对+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z六个方向的过载进行保护，具有良好的减振性能，可提高产品抗大过载、强冲击、大角振动频率的能力。

4.三向减振器的减振单元中，由于橡胶阻尼减振垫完全对称布置，其温度变形量基本可抵消，可满足宽温度范围的使用要求，提高了产品全温度范围适应性。

5.三向减振器采用橡胶阻尼减振垫等普通减振材料，三个方向共六个阻尼垫完全一样，结构简单，成本低廉。

6.三向减振器提供了单点多方向同时减振的作用，由于每个支点都可提供三方向减振，不仅使得产品的安装精度得到保证，而且解决了在大量级的过载情况下减振器容易失效的问题。

7.三向减振器可以多个组合使用，提供平面多点及空间多点减振作用，满足价格昂贵的精密仪器的减振需要，在大过载、宽温度范围等恶劣的工况下也可保证仪器正常使用。

Claims (10)

1.一种三向减振器，其特征在于：该三向减振器包括连接部件(3)、底座(1)以及阻尼减振装置，所述阻尼减振装置包括与连接部件(3)及底座(1)相连的分别沿三个相互垂直或成90度角的方向布置的减振单元，连接部件(3)包括与每个减振单元的布置方向对应相交的装配面板，减振单元包括设置在装配面板上的阻尼减振垫，连接部件(3)通过阻尼减振垫与底座(1)分隔。

2.根据权利要求1所述一种三向减振器，其特征在于：所述连接部件(3)具体包括筋板复合结构，筋板复合结构包括上平板(10)、下平板(18)以及设置于上平板(10)与下平板(18)之间的两个以上的直立筋板，下平板(18)及与底座(1)相对的直立筋板上分别设置有用于连接阻尼减振垫的通孔。

3.根据权利要求2所述一种三向减振器，其特征在于：所述直立筋板呈十字形排布，其中相互垂直的两个直立筋板与上平板(10)及下平板(18)上向内弯折的直角状边沿相连，所述通孔设置在该直立筋板上。

4.根据权利要求2所述一种三向减振器，其特征在于：所述上平板(10)上设置有螺柱杆(9)。

5.根据权利要求1所述一种三向减振器，其特征在于：所述底座(1)包括基准平板以及设置在基准平板上的柱体，柱体的侧面及基准平板上分别设置有用于固定对应减振单元的螺纹孔。

6.根据权利要求5所述一种三向减振器，其特征在于：所述基准平板上还设置有用于固定底座(1)的连接孔。

7.根据权利要求1所述一种三向减振器，其特征在于：所述减振单元还包括限位垫圈(4)及限位衬套(5)，限位衬套(5)上设置有与装配面板两侧面分别相连的两个阻尼减振垫，两个阻尼减振垫通过限位垫圈(4)及贯穿限位垫圈(4)和限位衬套(5)的螺钉(8)固定在底座(1)上。

8.根据权利要求7所述一种三向减振器，其特征在于：所述阻尼减振垫的端部嵌入在装配面板上的通孔内，装配面板两侧的阻尼减振垫之间留有间隔。

9.一种如权利要求1所述的三向减振器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将底座(1)固定在待减振装置的安装面上；

2)将连接部件(3)通过螺柱杆(9)与待减振装置连接紧固。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于：所述步骤1)中，按照待减振装置的不同支点位置，将多个三向减振器的底座(1)分别固定在所述安装面上。

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