CN112555317B - 一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台 - Google Patents

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Abstract

一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，本发明涉及一种隔振平台，本发明为解决现有的隔振平台采用典线性弹簧，其隔振效果不理想的问题，本发明包括两个连杆弹簧组件和中央隔振平台组件，两个所述连杆弹簧组件分别设置在所述中央隔振平台组件两侧，每个所述连杆弹簧组件均与所述中央隔振平台组件转动连接。本发明利用其系统本身刚度的非线性变化，实现了在振动过程中系统动刚度接近于零，从而达到超低频隔振的目的。这种隔振平台设计思路明确，并且结构设计较为简单，造价相对便宜，同时还能起到有针对性超低频隔振效果。这种隔振平台不仅能研究中很好得验证仿真、实验结果，且能够被应用到生活和工程中。

Description

一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台
技术领域
本发明涉及一种隔振平台，具体涉及一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，本发明属于机械振动和噪声控制技术领域。
背景技术
在实际工程生产中我们常常遇到一些振动的困扰，施工过程中我们希望能够减弱、抑制这些振动，减小因此带来的安全隐患。经典线性弹簧隔振平台已经被广泛运用到这一方面，但是受到弹簧本身刚度制约，这种隔振平台的隔振效果，尤其是在超低频隔振方面，已经逐渐不能满足现有隔振需求。
发明内容
本发明为解决现有的隔振平台采用典线性弹簧，其隔振效果不理想的问题，进而提供一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台包括两个连杆弹簧组件和中央隔振平台组件，两个所述连杆弹簧组件分别设置在所述中央隔振平台组件两侧，每个所述连杆弹簧组件均与所述中央隔振平台组件转动连接。
进一步地，所述中央隔振平台组件包括载物平台、两个平台连接杆、承重弹簧和接地平台，载物平台、接地平台由上至下依次水平设置，承重弹簧的上端与载物平台的下表面连接，承重弹簧的下端与接地平台的上表面连接，两个平台连接杆对称设置在载物平台的两侧，且平台连接杆的上端与载物平台转动连接，平台连接杆的下端与所述连杆弹簧组件连接。
进一步地，所述载物平台的下表面中部设有第一螺纹帽，承重弹簧的上端与第一螺纹帽连接。
进一步地，所述接地平台的上表面中部设有第二螺纹帽，承重弹簧的下端与第二螺纹帽连接。
进一步地，所述每个连杆弹簧组件包括棱形框体、竖直弹簧、水平弹簧、十字固定架、四个中轴杆，棱形框体的四个角端分别通过四个中轴杆与十字固定架的四端转动连接；竖直弹簧和水平弹簧由左至右设置在棱形框体与十字固定架之间，且竖直弹簧沿长度方向的中心线与水平弹簧沿长度方向的中心线垂直，十字固定架水平杆上的两个中轴杆之间通过水平弹簧连接；十字固定架竖直杆上的两个中轴杆之间通过竖直弹簧连接，
所述棱形框体包括四个共轴连杆，四个共轴连杆首尾依次转动连接组成。
进一步地，所述每个共轴连杆的两端设有转动轴承，每个共轴杆体的两端分别通过两个转动轴承与中轴杆的端部转动连接。
进一步地，所述每个中轴杆的中部设有与竖直弹簧或水平弹簧连接的第三螺纹帽，中轴杆和一端通过滑动轴承套装在十字固定架上。
本发明的有益效果是：
1、本发明保证载重后静止时，装置平台连接杆保持水平，以保证最大化振动允许位移。
2、实验所采用的杆件，小载物平台，弹簧等均为普通材料一体成型制成，组装简单方便。
3、通过改变承重弹簧来针对各种不同质量的载荷，通过外接装置使系统动刚度在振动过程中，呈非线性变化，在一定振动幅值范围内，系统动刚度接近于零，使系统共振频率降至超低频，从而达到隔振目的。
4、本发明装置中水平弹簧和竖直弹簧与承重弹簧之间，装置平台连接杆与共轴连杆、弹簧原长度之间具有确定的比例关系，可使系统达到接近于零动刚度的振动幅值范围最大化。
5、本发明所采用试件均使用机械加工手段而成，且所需材料均为常见材料，造价低廉，为科研节约经费。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2为本发明装置的中央隔振平台的结构正视图；
图3为图2的左视图；
图4为本发明装置的装置平台连接杆的结构正视图；
图5为图4的左视图；
图6为图4的俯视图；
图7为本发明装置的连杆弹簧装置的结构正视图；
图8为图7的俯视图；
图9为图7的左视图；
图10为本发明装置的连杆弹簧装置中共轴连杆的结构正视图；
图11为图10的左视图；
图12为图10的俯视图；
图13为本发明装置的连杆弹簧装置中，安装在十字固定架竖直杆上的中轴杆的结构正视图；
图14图13的左视图；
图15图13的俯视图；
图16为本发明装置的连杆弹簧装置中，安装在十字固定架水平杆上的中轴杆的结构正视图；
图17为图16的左视图；
图18为图16的俯视图。
图中：载物平台-1、第一螺纹帽1-1、两个平台连接杆-2、承重弹簧-3、接地平台-4、第二螺纹帽4-1、棱形框体-5、共轴连杆-5-1、转动轴承-5-2、竖直弹簧-6、水平弹簧-7、十字固定架-8、四个中轴杆-9，第三螺纹帽-9-1、滑动轴承-9-2。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台包括两个连杆弹簧组件和中央隔振平台组件，两个所述连杆弹簧组件分别设置在所述中央隔振平台组件两侧，每个所述连杆弹簧组件均与所述中央隔振平台组件转动连接。
本发明利用其系统本身刚度的非线性变化，实现了在振动过程中系统动刚度接近于零，从而达到超低频隔振的目的。
这种隔振平台设计思路明确，并且结构设计较为简单，造价相对便宜，同时还能起到有针对性超低频隔振效果。这种隔振平台不仅能研究中很好得验证仿真、实验结果，且能够被应用到生活和工程中。
具体实施方式二：结合图2至图6说明本实施方式，本实施方式所述中央隔振平台组件包括载物平台1、两个平台连接杆2、承重弹簧3和接地平台4，
载物平台1、接地平台4由上至下依次水平设置，承重弹簧3的上端与载物平台1的下表面连接，承重弹簧3的下端与接地平台4的上表面连接，两个平台连接杆2对称设置在载物平台1的两侧，且平台连接杆2的上端与载物平台1转动连接，平台连接杆2的下端与所述连杆弹簧组件连接。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述载物平台1的下表面中部设有第一螺纹帽1-1，承重弹簧3的上端与第一螺纹帽1-1连接。
其它组成以连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述接地平台4的上表面中部设有第二螺纹帽4-1，承重弹簧3的下端与第二螺纹帽4-1连接。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图7至图9说明本实施方式，本实施方式所述每个连杆弹簧装置包括棱形框体5、竖直弹簧6、水平弹簧7、十字固定架8、四个中轴杆9，棱形框体5的四个角端分别通过四个中轴杆9与十字固定架8转动连接；水平弹簧7和竖直弹簧6呈十字交叉设置在棱形框体5与十字固定架8之间，十字固定架8水平杆上的两个中轴杆9之间通过水平弹簧连接；十字固定架8竖直杆上的两个中轴杆9之间通过竖直弹簧连接，所述棱形框体5由四个共轴连杆5-1首尾依次转动连接组成。
安装在十字固定架8水平水平杆上的两个中轴杆9分别与两个平台连接杆2的下端通过转动轴承转动连接，从而实现连杆弹簧装置与中央隔振平台的连接，整个装置与荷载构成一个系统。
具体实施方式六：结合图10至图12说明本实施方式，本实施方式所述共轴连杆5-1由共轴杆体和两个转动轴承5-2，每个共轴杆体5-1的两端分别通过两个转动轴承套装在中轴杆9的端部。
其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图13至图18说明本实施方式，本实施方式所述每个中轴杆9的中部设有与竖直弹簧6或水平弹簧7连接的第一螺纹帽9-1，中轴杆9一端通过滑动轴承9-2套装在十字固定架8上。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：
本发明本装置可根据不同的承重需求，调节承重弹簧的刚度，并通过连杆弹簧装置来实现准零刚度。振动在一定幅值范围内时系统的动刚度接近于零，使得整个系统共振频率降至超低频。在共振频率之后振动衰减明显，均属于隔振区间，从而以此实现超低频隔振。本发明装置中水平弹簧和竖直弹簧与承重弹簧之间，装置平台连接杆长度与共轴连杆长度、弹簧原长度之间具有确定的比例关系比例关系可以根据需求调整，可使系统达到接近于零动刚度的振动幅值范围最大化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台包括两个连杆弹簧组件和中央隔振平台组件，两个所述连杆弹簧组件分别设置在所述中央隔振平台组件两侧，每个所述连杆弹簧组件均与所述中央隔振平台组件转动连接；每个所述连杆弹簧组件包括棱形框体(5)、竖直弹簧(6)、水平弹簧(7)、十字固定架(8)、四个中轴杆(9)，棱形框体(5)的四个角端分别通过四个中轴杆(9)与十字固定架(8)的四端转动连接；竖直弹簧(6)和水平弹簧(7)由左至右设置在棱形框体(5)与十字固定架(8)之间，且竖直弹簧(6)沿长度方向的中心线与水平弹簧(7)沿长度方向的中心线垂直，十字固定架(8)水平杆上的两个中轴杆(9)之间通过水平弹簧(7)连接；十字固定架(8)竖直杆上的两个中轴杆(9)之间通过竖直弹簧(6)连接，所述棱形框体(5)包括四个共轴连杆(5-1)，四个共轴连杆(5-1)首尾依次转动连接组成。
2.根据权利要求1所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：每个所述共轴连杆(5-1)的两端设有转动轴承(5-2)，每个共轴杆体(5-1)的两端分别通过两个转动轴承(5-2)与中轴杆(9)的端部转动连接。
3.根据权利要求1所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：每个所述中轴杆(9)的中部设有与竖直弹簧(6)或水平弹簧(7)连接的第三螺纹帽(9-1)，中轴杆(9)的一端通过滑动轴承(9-2)套装在十字固定架(8)上。
4.根据权利要求1所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：所述中央隔振平台组件包括载物平台(1)、两个平台连接杆(2)、承重弹簧(3)和接地平台(4)，载物平台(1)、接地平台(4)由上至下依次水平设置，承重弹簧(3)的上端与载物平台(1)的下表面连接，承重弹簧(3)的下端与接地平台(4)的上表面连接，两个平台连接杆(2)对称设置在载物平台(1)的两侧，且平台连接杆(2)的上端与载物平台(1)转动连接，平台连接杆(2)的下端与所述连杆弹簧组件连接。
5.根据权利要求4所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：所述载物平台(1)的下表面中部设有第一螺纹帽(1-1)，承重弹簧(3)的上端与第一螺纹帽(1-1)连接。
6.根据权利要求4所述一种适用于超低频隔振的准零刚度隔振平台，其特征在于：所述接地平台(4)的上表面中部设有第二螺纹帽(4-1)，承重弹簧(3)的下端与第二螺纹帽(4-1)连接。
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