CN111649086B - 一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，属于电子设备用的变摩擦阻尼隔振器领域，解决了通过调节上盖与卡簧之间的压紧力来调节阻尼力，调节幅度受限于卡簧直径的变形度的问题。预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，包括：底座、摩擦导轨、阻尼力调节螺钉、阻尼力调节楔形块，摩擦压力弹簧和摩擦头；阻尼力调节楔形块的一端为楔形，与阻尼力调节螺钉的锥部配合，另一端压紧摩擦压力弹簧；摩擦压力弹簧与摩擦头相接触。本发明通过调节阻尼力调节螺钉和楔形块的方式可以实现较大的调节幅度，且预压力的调节可在隔振器所有结构组装完成后进行无级调节。

Description

一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器

技术领域

本发明涉及一种电子设备用的变摩擦阻尼隔振器，尤其涉及一种长期受到振动载荷作用(如车载、机载)的电子机柜等电子设备的隔振器。

背景技术

为了减轻来自于车辆、飞机、舰艇等的振动对电子机柜等电子设备结构产生的破坏，通常在电子设备与车辆、飞机、舰艇等的安装连接处要安装隔振器。常用的隔振器有橡胶隔振器和干摩擦型隔振器，橡胶隔振器由于橡胶的老化需要经常更换而不适用于长期工作在恶劣振动环境中，现有干摩擦型隔振器的摩擦副通常使用一组变曲率弹簧片与摩擦块提供干摩擦阻尼，但是在恶劣的振动环境中，弹簧片的磨损非常剧烈，使得隔振器的性能及使用寿命急剧下降。

另一方面，现有阻尼可调式的摩擦型阻尼隔振器多使用调节上盖与带有锥面的开口式卡簧之间压紧力的方式调节阻尼力。阻尼力调节时通过调节上盖与开口卡簧的压紧力，使得开口卡簧的直径变化，从而使得开口卡簧对摩擦弹簧片的抱紧力(摩擦正压力)变化。这种调节方式必须在隔振器的结构组装完成之前调节好其预压力；并且由于卡簧直径变形较小，使得阻尼力的调节幅度很小。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，用以解决现有技术中隔振器使用寿命低、摩擦阻尼性能差、摩擦阻尼力调节方式复杂以及调节幅度小等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，包括：底座、摩擦导轨、阻尼力调节螺钉、阻尼力调节楔形块、摩擦压力弹簧和摩擦头；阻尼力调节楔形块的一端为楔形，与阻尼力调节螺钉的锥部配合，另一端压紧摩擦压力弹簧；摩擦压力弹簧与摩擦头相接触。

进一步地，所述变摩擦阻尼隔振器还包括摩擦导轨安装螺钉，底座与摩擦导轨通过摩擦导轨安装螺钉连接。

进一步地，底座与摩擦导轨为一体结构。

进一步地，摩擦导轨中间部分的厚度小于两端的厚度。

进一步地，所述变摩擦阻尼隔振器还包括防松胶和阻尼力调节螺钉活动窗口，阻尼力调节螺钉通过防松胶固定在阻尼力调节螺钉活动窗口里。

进一步地，所述变摩擦阻尼隔振器还包括阻尼力调节垫片，阻尼力调节螺钉压紧在阻尼力调节垫片上。

进一步地，摩擦压力弹簧为普通螺旋弹簧或碟形弹簧。

进一步地，摩擦导轨、摩擦头的材料与摩擦压力弹簧的材料不同。

进一步地，所述变摩擦阻尼隔振器还包括负载安装座和主隔振弹簧，负载安装座包括主隔振弹簧安装定位轴肩，负载安装座通过主隔振弹簧安装定位轴肩卡在主隔振弹簧上。

进一步地，所述变摩擦阻尼隔振器还包括导向孔。

进一步地，摩擦头穿过导向孔与摩擦导轨接触。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明隔振器的预压力通过阻尼力调节螺钉和楔形块调节，相较于仅通过调节上盖与卡簧之间的压紧力来调节阻尼力，调节幅度受限于卡簧直径的变形度，本发明阻尼力的调节幅度由阻尼力调节螺钉的直径d和摩擦压力弹簧的刚度k决定，可以实现最大的调节幅度为d*k/2，且预压力的调节可在隔振器所有结构组装完成后进行无级调节。

2.本发明的摩擦副(摩擦导轨、摩擦头)与摩擦压力弹簧相对独立，摩擦副的材料可选用耐磨性能好、摩擦阻尼高的材料，如耐磨合金钢、TiNi基马氏体形状记忆合金等，可以明显提高隔振器的寿命、摩擦阻尼性能以及可以缓解在长时间振动后的阻尼力减小等问题。

3.本发明的摩擦压力弹簧可采用常规的螺旋弹簧、碟形弹簧等，从而可以降低隔振器的制造和安装调试成本。

4.本发明的摩擦导轨与底座可做成同一个零件，减少加工难度、提高加工的精确性，减少安装成本、提升隔振器整体结构的可靠性。

5.本发明的阻尼力调节螺钉调节完成后，在周围灌入防松胶，防止阻尼力调节螺钉在振动时产生松动。

6.本发明的阻尼力调节螺钉与负载安装座中间增加阻尼力调节垫片，通过更换不同厚度的阻尼力调节垫片来使得阻尼力调节螺钉上下移动，从而实现预压力的调节。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的负载安装座结构示意图；

图3为本发明实施例的摩擦导轨结构示意图；

图4为本发明实施例的底座结构示意图；

图5为本发明实施例的摩擦头导套结构示意图；

图6为本发明第二实施例的结构示意图；

图7为本发明第三实施例的结构示意图。

附图标记：

1-负载安装座，2-防松胶，3-阻尼力调节螺钉，4-阻尼力调节楔形块，5-摩擦压力弹簧，6-摩擦头，7-摩擦导轨，8-上盖，9-底座，10-摩擦头导套，11-主隔振弹簧，12-摩擦导轨安装螺钉，13-摩擦底座，14-阻尼力调节垫片，1a-负载安装螺孔，1b-阻尼力调节螺钉活动窗口，1c-阻尼力调节螺钉孔，1d-阻尼力调节楔形块移动导孔，1e-摩擦压力弹簧安装窗口，1f-摩擦头导轨安装螺孔，1g-主隔振弹簧安装定位轴肩，9a-摩擦导轨安装槽，9b-主隔振弹簧安装槽，9c-上盖安装外螺纹，9d-摩擦导轨安装孔，9e-隔振器安装孔，10a-导向孔，10b-安装辅助孔，10c-安装外螺纹。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器(下称隔振器)，包括：弹簧隔振系统、摩擦阻尼系统和阻尼力调节系统。

弹簧隔振系统包括底座9、主隔振弹簧11和负载安装座1；底座9安装于设备平台上，负载安装座1用来提供负载的安装窗口，当设备平台上有振动激励时，振动通过主隔振弹簧11传递到负载上，主隔振弹簧11对高频振动激励具有隔振作用。

摩擦阻尼系统包括摩擦导轨7、摩擦头6和摩擦压力弹簧5；其中摩擦导轨7和摩擦头6组成摩擦副，摩擦压力弹簧5为摩擦副提供正压力；当底座9与负载安装座1(或设备平台与负载)之间具有相对振动时，摩擦副上产生摩擦阻力，为系统提供阻尼，消耗振动能量。

阻尼力调节系统包括阻尼力调节螺钉3和阻尼力调节楔形块4；当上下调节阻尼力调节螺钉3时，阻尼力调节螺钉3的锥面推动阻尼力调节楔形块4径向移动，从而实现了摩擦压力弹簧5预压力的调节。

底座9为整个隔振器结构的基体，由水平底板和垂直的圆柱形套筒两部分组成。水平底板上设有主隔振弹簧安装槽9b和隔振器安装孔9e，圆柱形套筒上有摩擦导轨安装槽9a、上盖安装外螺纹9c和摩擦导轨安装孔9d。隔振器安装孔9e用来固定整个隔振器；摩擦导轨安装槽9a和摩擦导轨安装孔9d分别用来安装和固定摩擦导轨7。

摩擦导轨7用于提供隔振器的变摩擦阻尼力；摩擦导轨7设有变曲率的滑动导轨，滑动导轨中间部分的厚度小于两端厚度；摩擦导轨7底部有安装螺孔。摩擦导轨7的材料选用耐磨性好、摩擦阻尼高的材料，如耐磨合金钢、TiNi基马氏体形状记忆合金等，可明显提高隔振器的寿命和摩擦阻尼性能，从而可以缓解在长时间振动后的阻尼力减小等问题。

摩擦导轨7安装在底座9内侧壁的导轨安装槽9a内，并通过摩擦导轨安装螺钉12与底座9固定。为了限制隔振器向上振动时的最大振动幅值，隔振器还设有上盖8。上盖8压在底座9和摩擦导轨7上，上盖8的垂直部分内表面设有螺纹，与底座9的上盖安装外螺纹9c配合。

阻尼力调节楔形块4的一端面形状为楔形，另一端设有凸台，用来限制阻尼力调节楔形块4在楔形块移动导孔1d中的轴向位移；摩擦压力弹簧5可采用常规的螺旋弹簧等，可以降低隔振器的制造和安装调试成本。

需要说明的是，摩擦压力弹簧5也可采用碟形弹簧，相比于螺旋弹簧，碟形弹簧的弹性和刚度较大，且可根据使用工况的不同自由组合，更换的成本低。

摩擦头6是柱形结构，一端部设有凸台，限制摩擦头6的轴向位移，另一端部的上、下两面分别设置倒角，便于摩擦头6沿摩擦导轨7上下移动。摩擦头6的材料选用耐磨性好、摩擦阻尼高的材料，如耐磨合金钢、TiNi基马氏体形状记忆合金等，可明显提高隔振器的寿命和摩擦阻尼性能，从而可以缓解在长时间振动后的阻尼力减小等问题。

负载安装座1用于提供隔振器与负载的安装接口，负载安装座1设有负载安装螺孔1a、阻尼力调节螺钉活动窗口1b、阻尼力调节螺钉孔1c、楔形块移动导孔1d、摩擦压力弹簧安装窗口1e、摩擦头导轨安装螺孔1f以及主隔振弹簧安装定位轴肩1g。

负载安装螺孔1a一方面用来连接外部负载，另一方面，提供安装阻尼力调节螺钉3的安装空间。阻尼力调节螺钉活动窗口1b为阻尼力调节螺钉3的螺钉头提供活动空间，使得阻尼力调节螺钉3可以实现较大的上下调节幅度。阻尼力调节螺钉孔1c为螺纹通孔，使得阻尼力调节螺钉3向下调节时，可完全穿过楔形块移动导孔1d，使装在楔形块移动导孔1d中的阻尼力调节楔形块4的最大移动距离为阻尼力调节螺钉3的半径。此时，阻尼力的调节幅度最大，为d*k/2，其中，d为阻尼力调节螺钉3的直径，k为摩擦压力弹簧5的弹簧刚度。

摩擦压力弹簧安装窗口1e的直径和阻尼力调节楔形块4的直径大于楔形移动导孔1d的直径，安装时，阻尼力调节楔形块4的凸台卡在摩擦压力弹簧安装窗口1e中，限制阻尼力调节楔形块4向阻尼力调节螺钉3方向的位移。摩擦头导轨安装螺孔1f为内螺纹孔，半径大于摩擦压力弹簧安装窗口1e的半径，方便摩擦头6的安装。

为了给摩擦头6的运动提供导向，隔振器还设有摩擦头导套10。摩擦头导套10包括导向孔10a、安装辅助孔10b和安装外螺纹10c。安装辅助孔10b用来在安装时，辅助旋转摩擦头导套10。安装外螺纹10c与摩擦头导轨安装螺孔1f配合。安装完成后，摩擦头6穿过导向孔10a与摩擦导轨7接触。

主隔振弹簧11通过主隔振弹簧安装槽9b安装在底座9的水平底板上，负载安装座1通过主隔振弹簧安装定位轴肩1g卡在主隔振弹簧11上端。负载、负载安装座1与主隔振弹簧11组成一个单自由度系统，该单自由度系统的频率通过改变负载的质量与主隔振弹簧11的刚度的比值进行调节，从而可针对于不同质量的负载设计系列化的隔振器产品。

阻尼力调节楔形块4、摩擦压力弹簧5和摩擦头6依次安装在负载安装座1内，并通过摩擦头导套10进行固定。阻尼力调节螺钉3穿过负载安装孔1a，安装在负载安装座1上，通过旋转阻尼力调节螺钉3，可调节摩擦头6与摩擦导轨7之间的压力。

考虑到阻尼力调节螺钉3在振动时可能会产生松动，隔振器还包括防松胶2。当预压力调节完成后，在阻尼力调节螺钉3周围灌入防松胶2，防松胶2填满阻尼力调节螺钉3的螺钉头与阻尼力调节螺钉活动窗口1b之间的空隙。

摩擦导轨7和摩擦头6组成摩擦副，为隔振器提供摩擦阻尼力；负载及负载安装座1轴向振动时，摩擦头6与摩擦导轨7之间产生相互摩擦并消耗能量，使得负载的振动能量得到减小。由于摩擦导轨7上有变曲率的滑动导轨，使得摩擦头6内外移动。当振幅较小时，摩擦头6的移动范围在摩擦导轨7壁厚较薄的中间位置，摩擦压力弹簧5受到的压力较小，摩擦阻尼力较小；当振幅较大时，摩擦头6的移动范围扩大到摩擦导轨7壁厚较厚的两端位置，摩擦压力弹簧5受到的压力较大，摩擦阻尼力较大，从而使得隔振器在振动幅值较大时阻尼较大，在振动幅值较小时阻尼较小，实现变阻尼隔振。

阻尼力调节楔形块4、摩擦压力弹簧5、摩擦头6、摩擦头导套10和摩擦导轨7组成摩擦压力系统，为摩擦副提供正压力；阻尼力调节楔形块4压紧摩擦压力弹簧5，从而传递给摩擦头6，使得摩擦头6与摩擦导轨7处于压紧的状态；当负载及负载安装座轴向振动时，由于摩擦导轨7的变曲率形状，使得摩擦头6内外移动，从而使得在大振幅振动时摩擦阻尼力较大，在小振幅振动时摩擦阻尼力较小。

阻尼力调节螺钉3和阻尼力调节楔形块4组成阻尼力调节系统，为整个摩擦压力系统调节预压力。为使隔振器适应于不同载荷平台，需在隔振器的安装调试阶段调节隔振器阻尼性能。当载荷平台上振动载荷的最低频率高于隔振器固有频率的1.414倍时，隔振器始终工作在弹簧隔振有效频率范围内，可将隔振器的低阻尼段的阻尼调节至最小，高阻尼段用于消耗强冲击的能量。此时，将阻尼力调节螺钉3向上调节，阻尼力调节楔形块4在摩擦压力弹簧5的作用下往内移动，摩擦压力弹簧5得到放松，使得摩擦副之间的预压力减小。

当载荷平台上振动载荷的最低频率低于或者与隔振器固有频率相近时，则增加摩擦副的预压力，提高隔振器的阻尼，使得隔振器共振时的放大倍数小于1.2或1.3(根据不同的共振判断标准决定具体数值)，使得隔振器共振时的放大倍数在可接受的范围。此时，将阻尼力调节螺钉3向下调节，阻尼力调节螺钉3的锥部推动阻尼力调节楔形块4整体往外移动，并压紧摩擦压力弹簧5，使得摩擦副之间的预压力增加。

调节完成后，阻尼力调节螺钉3相对于负载安装座1保持固定，阻尼力调节楔形块4的两端分别被阻尼力调节螺钉3和摩擦压力弹簧5压紧，相对于负载安装座1保持不动。隔振器工作时，摩擦头6在负载安装座1的带动下上下运动，由于摩擦导轨7的变曲率形状，摩擦头6在上下运动的过程中不断左右移动，使摩擦压力弹簧5产生不同的压缩变形，使摩擦压力弹簧5对摩擦头6有不同大小的压力，从而使摩擦头6与摩擦导轨7之间产生不同大小的摩擦阻尼力。

作为本实施例的改进方案，将摩擦导轨7与底座9替换为摩擦底座13，如图6所示。摩擦底座13由摩擦导轨部分和底座部分组成，其中摩擦导轨部分与摩擦导轨7结构相同，底座部分与底座9结构相同。相比于图1所示实施例，此种结构加工较为简单，而且节约了安装和调试的步骤，避免了由于安装调试的误差可能导致的性能降低，提高了隔振器性能的可靠性。

作为本实施例的另一改进方案，将防松胶2取消，同时增加阻尼力调节垫片14，如图7所示。阻尼力调节垫片14位于阻尼力调节螺钉3与负载安装座1之间，阻尼力调节螺钉3压紧在阻尼力调节垫片14上。阻尼力调节时，通过更换不同厚度的阻尼力调节垫片14来使得阻尼力调节螺钉3上下移动，从而实现摩擦阻尼预压力的调节。

综上所述，本发明实施例提供的一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，通过调节外置的阻尼力调节螺钉3，可在隔振器所有结构组装完成后对预压摩擦力进行无级调节，使得摩擦预压力的调节过程更加简单方便，并且调节时不会影响到隔振器中其他螺纹连接处的涂胶工艺过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，包括弹簧隔振系统、摩擦阻尼系统和阻尼力调节系统；

弹簧隔振系统包括负载安装座(1)和底座(9)，摩擦阻尼系统包括摩擦导轨(7)、摩擦压力弹簧(5)和摩擦头(6)，阻尼力调节系统包括阻尼力调节螺钉(3)和阻尼力调节楔形块(4)；

还包括摩擦头导套(10)，所述摩擦头导套(10)包括导向孔(10a)，摩擦头(6)穿过导向孔(10a)与摩擦导轨(7)接触；摩擦导轨(7)中间部分的厚度小于两端的厚度；

阻尼力调节楔形块(4)、摩擦压力弹簧(5)和摩擦头(6)依次安装在负载安装座(1)内；

阻尼力调节楔形块(4)压紧摩擦压力弹簧(5)，从而传递给摩擦头(6)，使得摩擦头(6)与摩擦导轨(7)处于压紧的状态；

阻尼力调节楔形块(4)的一端面形状为楔形，阻尼力调节螺钉(3)与阻尼力调节楔形块(4)的楔形端接触，当上下调节阻尼力调节螺钉(3)时，阻尼力调节螺钉(3)的锥面推动阻尼力调节楔形块(4)移动。

2.根据权利要求1所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，还包括摩擦导轨安装螺钉(12)，底座(9)与摩擦导轨(7)通过摩擦导轨安装螺钉(12)连接。

3.根据权利要求1所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，底座(9)与摩擦导轨(7)为一体结构。

4.根据权利要求2或3所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，还包括防松胶(2)和阻尼力调节螺钉活动窗口(1b)，阻尼力调节螺钉(3)通过防松胶(2)固定在阻尼力调节螺钉活动窗口(1b)里。

5.根据权利要求1所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，摩擦压力弹簧(5)为螺旋弹簧或碟形弹簧。

6.根据权利要求1所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，摩擦导轨(7)、摩擦头(6)的材料与摩擦压力弹簧(5)的材料不同。

7.根据权利要求1所述的预压力无级调节的变摩擦阻尼隔振器，其特征在于，还包括主隔振弹簧(11)。

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